一种快速绘制道路交叉口的方法和系统与流程
本申请属于交通工程技术领域，具体涉及一种快速绘制道路交叉口的方法和系统。
背景技术：
随着智能交通系统(its)的飞速发展，城市交通的管理也越来越精细化、数字化。城市道路的交叉口是城市交通精细化管理的关键，其中交叉口信息是交叉口精细化管理基础，但是交叉口的结构非常复杂，包括路口形状、道路特征、车道属性、人行横道、绿化带、安全岛、待行区等。一个形象真实的交叉口图形能够为交通管理者提供更为精准的参照，因此一种快速绘制交叉口方法是很有必要的。
交叉口是一个比较复杂的结构，包括路基和路面标线，传统上绘制交叉口大多依赖于autocad绘图软件，过程繁琐且专业性较高，对于普通的交通管理者来说，autocad绘制交叉口太费时费力，且不适用于智能交通系统中。cad图形在智能交通系统的软件界面中的展示效果也很差。现在个别智能交通公司开发了自己的交叉口绘制工具，但是效果比较粗糙，只是用简单的线段来粗略勾勒路口形状，而且只能单一的绘制标准型路口，不支持一些不规则路口的绘制，而且没有把安全岛、待行区、渐变段等细节展示出来，不够美观，与现代智能交通的精细化管理不配套。
现有技术如专利号为cn108922185a的《一种快捷部署交叉口渠化系统的方法》的专利文献，该方法只是单纯提出在数学模型上对交叉口的车道、车道标识、停车线、人行横道和安全岛这些综合属性进行编辑，但是没有说明这些综合属性的实际编辑方法。
技术实现要素：
本申请提供了一种快速绘制道路交叉口的方法和系统，能够快速、详细并准确地绘制交叉口的道路属性，适用于交通工程调查和智能交通的精细化管理。
为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：
一种快速绘制道路交叉口的方法，所述的快速绘制道路交叉口的方法，包括以下步骤：
s1、接收输入的岔路类型参数和岔路方向参数，根据岔路类型参数生成对应的交叉口主体，并根据岔路方向参数调整交叉口主体中各岔路之间的夹角；
s2、根据输入的各岔路的路段划分参数，依次对各岔路进行路段划分绘制，所述的路段划分参数包括：中央隔离带的类型，展宽段和渐变段的长度，出口道的宽度，展宽段内中央隔离带和进口道的宽度，路段内的中央隔离带和进口道的宽度，渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线参数；
s3、根据输入的各岔路中右转专用道的外侧车道线的起始位置参数和结束位置参数，在交叉口主体上生成起始位置点和结束位置点，并根据输入的外侧车道线的圆心和半径，绘制经过起始位置点和结束位置点的圆弧作为外侧车道线，利用输入的右转专用道的车道宽度，计算得到绘制内侧车道线的半径，采用外侧车道线的圆心绘制圆弧，并取圆弧与外侧车道线的起始位置点和结束位置点所在车道的延伸线的交点，作为内侧车道线的起始位置点和结束位置点；
s4、绘制各岔路的车道线、导向箭头、人行横道线、安全岛和待行区，完成道路交叉口的快速绘制。
作为优选，所述岔路类型参数中的岔路类型包括三岔路、四岔路和五岔路；
所述根据岔路方向参数调整交叉口主体中各岔路之间的夹角，包括：以交叉口主体的交叉点为原点，旋转待调整的岔路直至该岔路所指示的方向为指定方向，所述岔路旋转时旋转角度不超过两相邻岔路所构成的夹角。
作为优选，所述对各岔路进行路段划分时，渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线的绘制方法包括：
接收输入的进口道的内侧车道线在展宽段和渐变段的交点p0，进口道的内侧车道线在路段和渐变段的交点p3，在交点p0和交点p3之间绘制曲线，并在曲线的两侧分别生成线型控制点p1和p2，根据曲线的轨迹方程b(t)调节曲线的曲率至设定值，其中，
b(t)＝p0(1-t)3+3p1t(1-t)2+3p2t2(1-t)+p3t3,t∈[0,1]。
作为优选，所述绘制车道线时的车道线包括：出口道、展宽段内的进口道和路段内的进口道；
所述出口道的绘制包括：所述出口道的车道类型包括机动车道和非机动车道，利用白实线生成出口道道路两侧的边缘线以及机动车道和非机动车道的分界线，利用虚线生成出口道的机动车道线；若出口道的道路宽度为wout，出口道的车道数量为n1，且出口道的第i个车道宽度为wi，则根据条件
作为优选，所述展宽段内的进口道的绘制包括：
所述展宽段内的进口道的车道类型包括机动车道、公交车道、可变车道和非机动车道，利用白实线生成车道线和边缘线；若展宽段内的进口道的道路宽度为win，展宽段内的进口道的车道数量为n2，且展宽段内的进口道的第i个车道宽度为wi，则根据条件
作为优选，所述路段内的进口道的绘制包括：
所述路段内的进口道的车道类型包括机动车道、公交车道和非机动车道；若路段内的进口道的道路宽度为wroad，路段内的进口道的车道数量为n3，且路段内的进口道的第i个车道宽度为wi，则根据条件
作为优选，所述待行区包括左转待行区和直行待行区；
所述左转待行区的绘制方法包括：模拟左转车流的行车轨迹和对向最内侧直行车流的行车轨迹，取两行车轨迹相交时最靠近左转车道的冲突点，依据左转待行区的停车线与该冲突点之间的距离为l1，且l1≥0.5米，生成停车线并延长左转车道的车道线至该停车线，形成左转待行区。
作为优选，所述直行待行区的绘制方法包括：
模拟进口道最左侧直行车流的行车轨迹和相邻右侧进口道的左转车流的行车轨迹，取两行车轨迹相交时最靠近直行车道的冲突点，依据直行待行区的停车线与该冲突点之间的距离为l2，且l2≥0.5米，生成停车线并延长直行车道的车道线至该停车线，形成直行待行区。本申请还公开了一种快速绘制道路交叉口的系统，所述的快速绘制道路交叉口的系统，包括：
主体生成模块，用于接收输入的岔路类型参数和岔路方向参数，根据所述岔路类型参数生成对应的交叉口主体，并根据所述岔路方向参数调整交叉口主体中各岔路之间的夹角；
路段划分模块，用于根据输入的各岔路的路段划分参数，依次对各岔路进行路段划分绘制，所述的路段划分参数包括：中央隔离带的类型，展宽段和渐变段的长度，出口道的宽度，展宽段内中央隔离带和进口道的宽度，路段内的中央隔离带和进口道的宽度，渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线；
右转专用道绘制模块，用于根据输入的各岔路中右转专用道的外侧车道线的起始位置参数和结束位置参数，在交叉口主体上生成起始位置点和结束位置点，并根据输入的外侧车道线的圆心和半径，绘制经过起始位置点和结束位置点的圆弧作为外侧车道线，利用输入的右转专用道的车道宽度，计算得到绘制内侧车道线的半径，采用外侧车道线的圆心绘制圆弧，并取圆弧与外侧车道线的起始位置点和结束位置点所在车道的延伸线的交点，作为内侧车道线的起始位置点和结束位置点；
属性绘制模块，用于绘制各岔路的车道线、导向箭头、人行横道线、安全岛和待行区，完成道路交叉口的快速绘制。
本申请还公开了一种快速绘制道路交叉口的系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的快速绘制道路交叉口的方法。
本申请提供的快速绘制道路交叉口的方法和系统，根据交叉口的实际情况，依次绘制交叉口的各属性，绘制调理清晰，便于执行；且采用简单有效的方法进行各属性的具体绘制，适用性好，且便于绘制者得到详细、准确的绘制结果，适用于交通工程调差和智能交通的精细化管理，也可以此绘制方法得到相应的交叉口绘制软件，以提高绘制效率。
附图说明
图1为本申请的快速绘制道路交叉口的方法的流程图；
图2为确定路口形状的一种实施例流程图；
图3为道路方向调整的一种实施例示意图；
图4为道路断面结构的一种实施例示意图；
图5为道路断面绘制的一种实施例流程图；
图6为绘制渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线的示意图；
图7为右转专用道绘制的一种实施例示意图；
图8为路面标线组成的一种实施例示意图；
图9为路面标线绘制的一种实施例流程图；
图10为人行横道线绘制的一种实施例示意图；
图11为左转待行区绘制的一种实施例示意图；
图12为直行待行区绘制的一种实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。
如图1所示，其中一实施例中公开了一种快速绘制道路交叉口的方法，该快速绘制道路交叉口的方法，包括以下步骤：
s1、确定路口形状，生成交叉口主体
如图2所示，首先接收输入的岔路类型参数和岔路方向参数，根据岔路类型参数生成对应的交叉口主体，并根据岔路方向参数调整交叉口主体中各岔路之间的夹角。在一实施例中，岔路类型包括三岔路、四岔路和五岔路，上述岔路为最常见的岔路，当然本申请的绘制方法同样适用于其他特殊的岔路类型。
生成对应的岔路类型后，预设交叉口主体的各岔路为均匀分布，但为了适应交叉口的实际岔路分布，在另一实施例中，依据以下调整规则对岔路各岔路之间的夹角进行调整：
以交叉口主体的交叉点为原点，旋转待调整的岔路直至该岔路所指示的方向为指定方向，所述岔路旋转时旋转角度不超过两相邻岔路所构成的夹角。以图3所示为例，岔路2调整方向时向上的旋转角度在角α之内，向下的旋转角度在角β之内。调整岔路的方向即为调整各岔路之间的角度。
s2、道路断面绘制，进行路段划分
如图4所示，道路断面的绘制包括进口道、出口道、中央隔离带、展宽段、渐变段和路段的绘制。根据输入的各岔路的路段划分参数，依次对各岔路进行路段划分绘制，路段划分参数包括：中央隔离带的类型，展宽段和渐变段的长度，出口道的宽度，展宽段内中央隔离带和进口道的宽度，路段内的中央隔离带和进口道的宽度，渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线。
如图5所示，道路断面绘制具体包括：
s2.1、根据输入的中央隔离带的类型，选择中央隔离带，隔离带包括双黄线、绿化带和护栏三种类型，三种类型可以单一绘制，也可以组合绘制。
s2.2、根据输入的展宽段和渐变段的长度，生成展宽段和渐变段。
s2.3、根据输入的出口道的宽度，展宽段内中央隔离带和进口道的宽度，路段内的中央隔离带和进口道的宽度，分别调整各道路的宽度。
s2.4、根据输入的渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线参数，生成渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线。该连接曲线的平滑程度将直接影响车流的行驶轨迹和流畅度，一般可采用圆曲线法或过度曲线法进行绘制。
如图6所示，在一实施例中，采用三阶的贝塞尔曲线绘制渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线，包括：
接收输入的进口道的内侧车道线在展宽段和渐变段的交点p0，进口道的内侧车道线在路段和渐变段的交点p3，在交点p0和交点p3之间绘制曲线，并在曲线的两侧分别生成线型控制点p1和p2，根据曲线的轨迹方程b(t)调节曲线的曲率至设定值，其中，
b(t)＝p0(1-t)3+3p1t(1-t)2+3p2t2(1-t)+p3t3,t∈[0,1]。
在绘制道路断面时，没绘制一项内容，交叉口的图形都会按照最新的尺寸进行更新，以便于进行后续的设置。
s3、右转专用道绘制
需要说明的是，若交叉口的实际情况中并未规划右转专用道，则绘制右转专用道的步骤即可省略。即本申请中的各步骤并非需要严格执行，可根据交叉口的实际情况有针对性的执行。
如图7所示，绘制右转专用道的具体方法为：
根据输入的各岔路中右转专用道的外侧车道线的起始位置参数和结束位置参数，在交叉口主体上生成起始位置点p4和结束位置点p5，并根据输入的外侧车道线的圆心o和半径ro，绘制经过起始位置点p4和结束位置点p5的圆弧作为外侧车道线，利用输入的右转专用道的车道宽度w，计算得到绘制内侧车道线的半径ro+w，采用外侧车道线的圆心o绘制圆弧，并取圆弧与外侧车道线的起始位置点p4和结束位置点p5所在车道的延伸线的交点，作为内侧车道线的起始位置点和结束位置点，从而完成右转专用道的绘制。
当绘制了右转专用道后，在右转专用道和左右两侧相邻的车道线之间会产生一块空白区域，为了避免干涉行车，一般会在该空白区域设置导流岛。在一实施例中，完成右转专用道的绘制之后，还包括绘制导流岛。
具体为，在右转专用道的内侧生成右转导流岛区域，并采用颜色填充右转导流岛区域，形成与右转专用道匹配的右转导流岛。
s4、路面标线绘制
如图8所示，路面标线包括车道线、导向箭头、人行横道线、安全岛和待行区五个要素。为了避免绘制各要素时相互干扰，各要素的绘制顺序如图9所示，依次绘制车道线、导向箭头、人行横道线、安全岛和待行区。
s4.1、绘制车道线
在绘制车道线前首先需要计算车道的宽度，然后根据国标《gb5768-2009_道路交通标志和标线》的规定绘制。在一实施例中，车道线包括：出口道、展宽段内的进口道和路段内的进口道。
a、出口道的绘制
出口道的车道类型包括机动车道和非机动车道，利用白实线生成出口道道路两侧的边缘线，利用白实线生成出口道的机动车道和非机动车道的分界线，利用虚线生成出口道的机动车道线。
在绘制出口道时先根据输入的参数确定车道数量，然后分别调整各车道的宽度，若出口道的道路宽度为wout，出口道的车道数量为n1，且出口道的第i个车道宽度为wi，则根据条件
b、展宽段内的进口道的绘制
展宽段内的进口道的车道类型包括机动车道、公交车道、可变车道和非机动车道，利用白实线生成车道线和边缘线均采。
在绘制展宽段内的进口道时，先根据输入的参数确定车道数量，然后分别调整各车道的宽度，若展宽段内的进口道的道路宽度为win，展宽段内的进口道的车道数量为n2，且展宽段内的进口道的第i个车道宽度为wi，则根据条件
c、路段内的进口道的绘制
路段内的进口道的车道类型包括机动车道、公交车道和非机动车道，车道标线根据《gb5768-2009_道路交通标志和标线》规定来绘制。
在绘制时先根据输入的参数确定车道数量，然后分别调整各车道的宽度，若路段内的进口道的道路宽度为wroad，路段内的进口道的车道数量为n3，且路段内的进口道的第i个车道宽度为wi，则根据条件
s4.2、绘制导向箭头
根据国标《gb5768-2009_道路交通标志和标线》中对导向箭头的规定，导向箭头包括左转、直行、右转、直左、直右、左直右、掉头、掉头左转、掉头直行，且尺寸可选。
根据输入的设置规则绘制导向箭头，设置规则包括：出口道中各车道上均绘制直行的导向箭头，展宽段内的进口道的导向箭头根据车道规划进行绘制，路段内的进口道的导向箭头根据车道规划进行绘制。
s4.3、绘制人行横道
如图10所示，人行横道可以是垂直于行车方向，也可以是从交叉口主体的一个角点到对角进行。人行横道由多条并排布置的竖线构成。
s4.4、绘制安全岛
安全岛可以绘制也可以不绘制，根据实际需求进行选择。安全岛的样式具有统一的样式，也可以是自定义样式，但安全岛的宽度不得超过中央隔离带的宽度，且安全岛的长度设置以不干扰车辆行驶为准，一般不超过人行横道的宽度。
在绘制安全岛时，根据输入的安全岛参数，在交叉口主体上划定安全岛区域，并用相应的色彩进行填充。
s4.5、绘制待行区
待行区包括左转待行区和直行待行区，如图11所示，在一实施例中，
所述左转待行区的绘制方法包括：模拟左转车流的行车轨迹和对向最内侧直行车流的行车轨迹，取两行车轨迹相交时最靠近左转车道的冲突点(图11中的a点即为该冲突点)，依据左转待行区的停车线与该冲突点之间的距离为l1，且l1≥0.5米，生成停车线并延长左转车道的车道线至该停车线，形成左转待行区。
如图12所示，在另一实施例中，直行待行区的绘制方法包括：
模拟进口道最左侧直行车流的行车轨迹和相邻右侧进口道的左转车流的行车轨迹，取两行车轨迹相交时最靠近直行车道的冲突点(图12中的b点即为该冲突点)，依据直行待行区的停车线与该冲突点之间的距离为l2，且l2≥0.5米，生成停车线并延长直行车道的车道线至该停车线，形成直行待行区。
本申请提供的快速绘制道路交叉口的方法，根据交叉口的实际情况，依次绘制交叉口的各属性，绘制调理清晰，便于执行，可用qt、c++、java等编程语言来实现，在程序执行中，可预先保存安全岛、人行横道、导向箭头等常用属性的标准模块，在使用时根据输入的参数对标准模块进行编辑即可；当然车道类型也可以进行变换，在车道类型变换的同时，车道线也会相应匹配变换，以降低交叉口绘制的繁琐程度。
采用简单有效的方法进行各属性的具体绘制，适用性好，且便于绘制者得到详细、准确的绘制结果，例如在绘制渐变段的平滑曲线时，通过调节两个线型控制点时绘制的曲线更加平滑，提高整体显示效果的专业性，避免使用辅助的绘制工具，降低绘制难度。
其中一实施例中，提供了一种快速绘制道路交叉口的系统，所述的快速绘制道路交叉口的系统，包括：
主体生成模块，用于接收输入的岔路类型参数和岔路方向参数，根据所述岔路类型参数生成对应的交叉口主体，并根据岔路方向参数调整交叉口主体中各岔路之间的夹角；
路段划分模块，用于根据输入的各岔路的路段划分参数，依次对各岔路进行路段划分绘制，所述的路段划分参数包括：中央隔离带的类型，展宽段和渐变段的长度，出口道的宽度，展宽段内中央隔离带和进口道的宽度，路段内的中央隔离带和进口道的宽度，渐变段内进口道的内侧车道线的连接曲线；
右转专用道绘制模块，用于根据输入的各岔路中右转专用道的外侧车道线的起始位置参数和结束位置参数，在交叉口主体上生成起始位置点和结束位置点，并根据输入的外侧车道线的圆心和半径，绘制经过起始位置点和结束位置点的圆弧作为外侧车道线，利用输入的右转专用道的车道宽度，计算得到绘制内侧车道线的半径，采用外侧车道线的圆心绘制圆弧，并取圆弧与外侧车道线的起始位置点和结束位置点所在车道的延伸线的交点，作为内侧车道线的起始位置点和结束位置点；
属性绘制模块，用于绘制各岔路的车道线、导向箭头、人行横道线、安全岛和待行区，完成道路交叉口的快速绘制。
关于快速绘制道路交叉口的系统的具体限定可以参见上文中对于快速绘制道路交叉口的方法的限定，在此不再赘述。上述各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
其中一实施例中，提供了一种快速绘制道路交叉口的系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的快速绘制道路交叉口的方法。
除非本文中有明确的说明，方法的步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！