一种基于树结构的仿真路网数据管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交通仿真路网领域，更具体地，涉及一种基于树结构的交通仿真路网 的数据管理方法。
【背景技术】
[0002] 近年我国城市道路交通发展迅猛，一方面，广大人民群众生活水平不断提高，私家 车数量增长迅猛，道路拥挤越来越严重；另一方面，城市交通管理部门为了满足市民的出 行，新建和改造了大量的城市道路，并应用各种管制措施使得交通有序正常运行。在交通管 控措施实施前，交通管理部门通常会利用交通仿真软件评估该措施的实施效果。在仿真过 程中，在仿真软件中绘制仿真交通路网是最为耗时耗力的工作。
[0003] 现在国内外在仿真路网数据管理方面的研究现状如下：
[0004] 第一，仿真路网数据模型方面，杨晓毅、赵宾植等学者在GIS-T基础上构架路网数 据模型，以支持微观交通仿真。这些模型利用路网分层思想，抽象出不同的道路单元，并在 道路单元上添加交通规则，如赵宾植参考MITS頂和UNETRANS的分层抽象的思想，构建的实 体集包、关系集包和交通规则包，并应用于路网拓扑的描述。他们这些模型在某种程度上能 够描述路网拓扑，但是应用于交通仿真中，路网上承载的交通规则表现力略显不足，特别是 路面标志标线的描述。
[0005] 第二，在仿真路网数据管理方面：大多数的仿真软件采用文本文件保存路网数据 以及仿真数据，如英国Quadstone公司开发的Paramics采用一系列文件，包括文件文本和 xml文本保存路网数据和仿真数据，德国PTV公司开发的Vissim用一个inp文件保存路 网和仿真数据。这些仿真软件数据管理方式能够很好的适应本地文件存储，一份文件保存 一个仿真路网。这种文件保存模式确定也存在缺陷，每个路网都需要保存一份文件就意味 着同一个区域路网上实施的不同交通管制措施，就需要为不同的管制措施保存一份路网文 件；而不同文件之间大部分数据相同，这样就造成存储空间的浪费，并且不同文件没有任何 关联，造成路网数据的碎片化。
[0006] 上述所述的仿真路网数据模型和仿真路网数据管理方法，在其适用领域能够发挥 其较好的功能。但是在当下交通规则变化多端，交通仿真对于道路信息的描述和交通规则 的表现性的要求逐渐增强，路网信息存储数据呈现爆发式的增长的情况下，这些方法尚未 涉及到路网规则和标志标线描述，也未涉及到路网多次编辑后的路网数据的版本控制。
【发明内容】
[0007] 本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种基于树结构 的仿真路网管理方法，该方法能够给用户快速、准确的提供指定版本的数据，使得路网数据 得到系统的、有序的管理。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0009] -种基于树结构的仿真路网数据管理方法，包括：
[0010] 1)构建时空路网数据模型；
[0011] 2)基于时空路网数据模型对路网进行路网编辑，为用户的每个路网构建一个路网 阶段树，提供构建用户指定版本路网方法；
[0012] 3)压缩阶段树上一条路径到基态，构建路网的子路网，建立路网树，用路网树组织 路网间的父子关系。采用路网树组织基础路网间的父子关系，并提供从阶段树的分支到用 户路网节点的压缩方法，为避免路网阶段树深度过大，路网读取效率降低提供解决方法。
[0013] 优选的，所述步骤1)构建时空网数据模型，并定义时空中的路网元素；
[0014] 所述时空路网数据模型用MGp，^)表示，其中Gp表示路网的物理拓扑，Gi表示路 网的逻辑拓扑；
[0015] 路网的物理拓扑用有向图Gp= (V，L)表示，其中V= {Vl}为子路段节点集，\是 子路段节点，表示交通组织中断处；L= {1^11^= (Vl，V])}为子路段集，lx]是子路段节点 Vl和子路段节点^之间的子路段；
[0016]路网的逻辑拓扑用Gi= (A,La,Cu)表示，其中A= 〈V;，vplvi,v.jGV}为 有向子路段集，ai]为有向子路段，方向代表从子路段节点vjljV]的交通流向；La={lane}为车道集，lane表示车道，车道是位于有向子路段中，规定车辆运行行为的最小道路单元； Cu={c;=(lanef,lanet)|lanef,lanetGLa}表示车道连接器，c;表示车辆从车道lanef 至ljlanet的通行是允许的；
[0017] 所述路网元素是指交通路网N中某个道路单元（V，L，A，La，CJ的一个具体的要素 (V;，L，a^，lane，C;)，描述时空中的路网元素h在时间区间〈t。，!^〉内的状 态，其中h为元素在所属的道路单元中的编号；t。为elmth状态创建时刻，td为状态消失时 亥IJ，在<t。，td>时间内elmtjl何状态和物理属性保持不变；各时刻的路网是路网元素按物 理、逻辑拓扑有机组织起来的。
[0018] 优选的，所述步骤2)基于时空路网数据模型对路网进行路网编辑，其中路网 编辑是指在某时刻由于绘制仿真路网的操作引起的路网元素变化，该变化包括新建元 素，删除元素以及更新元素，一个路网操作记为〇(t)=仏(1(1(〇，(11丨(〇，111(^(〇)，其 中add(t) = {elmtj/uJltft}表示在t时刻由操作创建的路网元素集；dlt(t)= {elmth(tc，td) |td=t}表示在t时亥lj由操作删除的路网元素集；mdf(t) = {elmth(tc，td) |tc =t}U |td=t}表示在t时刻由操作更新的路网元素集，分解为t时刻的删 除要素集和创建要素集。
[0019] 优选的，所述步骤2)中构建路网阶段树具体过程为：
[0020] 定义路网阶段是在一次连续的路网编辑中，从开始编辑到结束编辑组成的一系列 路网操作，因此路网阶段表示SSk(ts，tf) = {0(t) |ts<t〈tf}，其含义为路网k阶段在时间 段<ts，tf>内所有操作集；
[0021] 用户在进行路网编辑前，需要选择路网的某一阶段&作为编辑的路网，在此基础 上编辑的路网为新的路网阶段Sk+1，称&为Sk+1的父阶段；如此，一系列的路网阶段及其父 阶段就构成一个阶段树，用Tr(Sk)表示，阶段树上的每一个阶段呈现出来的路网为其父阶 段呈现的路网与在该阶段所有编辑操作引起的路网元素的变化叠加所得到的结果，即Nk+1 =Nk ?Sk+1，其中Nk+1为在Sk+1阶段编辑结束后呈现出来的路网形态，N,为Sk+1阶段编辑前 选择的Sk呈现出来的路网；进一步可得Nk+1=N。?S#S2?…?Sk?Sk+1，N。为基态路 网，由外部数据导入或通过阶段树分支压缩而来。
[0022] 当一个路网由于反复多次编辑后，将会造成阶段节点过多，进而影响路网读取和 保存速度。优选的，所述步骤3)构建路网树结构，提供从阶段树的分支到用户路网节点的 压缩方法；
[0023] 具体是将当前路网阶段树上部分阶段节点对应的路网增量和删量数据压缩至路 网基态数据中，并把压缩后的路网数据作为压缩前路网的子路网；如此，通过不同阶段分支 的路网数据压缩，就构成了一个路网树，路网树的引入，大大提高了路网读取和保存效率。 最终呈现给客户的路网为用户在路网阶段树上选定的路网阶段节点到初始路网分支上所 有阶段节点叠加而成。
[0024] 本发明所述方法包括提供一种时空路网的数据模型：构建交通仿真中的路网数据 模型，从仿真路网编辑过程中抽象出路网编辑操作；由一系列编辑操作形成路网阶段节点， 构建一个以基态路网为根结点的路网阶段树，提供构建用户指定版本路网数据方法；定义 用于组织同一个路网衍生出的不同基态路网的路网树，路网树上的每一个路网结点唯一对 应一棵路网阶段树，并提供路网阶段树上的阶段分支到路网树节点的压缩方法，以降低由 于路网阶段树的深度过大带来效率损失。进一步以时空路网为例，探讨时空数据的版本控 制方法：从数据模型入手，给出了数据版本控制的数据库存储结构，并为用户提供数据编辑 的阶段节点，保存用户修改、添加以及删除记录。该方法能够给用户快速、准确的提供指定 版本的数据，使得路网数据得到系统的、有序的管理。
[0025] 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
[0026] (1)本发明提