一种车辆非有效行驶轨迹识别方法和城市道路设施规划方法与流程

本发明涉及城市道路基础设施规划、智能交通领域，尤其涉及一种车辆非有效行驶轨迹识别方法和城市道路设施规划方法。

背景技术：

随着社会经济的高速发展，城市化进程的加快，人们生活水平不断提高，城市交通需求迅速的增长，交通问题俨然已成为困扰着城市发展的重大难题，它所带来的时间浪费、运营成本上升、交通事故、空气污染、噪声污染等问题使得交通拥堵成为制约城市经济和社会发展的“瓶颈”，如何避免和减少交通拥堵造成的影响，保持道路通行的高速、安全和舒适的特性，已成为我国交通部门急需解决的问题。

造成交通拥堵有多种原因，其中很重要的一个原因就是城市内停车场规划的滞后，停车场的缺失导致车辆到达目的地后无处停车，只能在目的地四周不停绕行以寻找车位，这种现象我们称之为“非有效行车”，“非有效行车”不仅造成驾驶者的时间浪费、成本上升，无形中增加城市内交通流量，加剧了城市拥堵，因此减少“非有效行车”，合理规划城市停车位已成为城市管理部门当前面临的紧迫任务之一。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的之一是为了得到的非有效形式轨迹在技术上支持城市道路基础设施规划，从而提供一种车辆非有效行驶轨迹识别方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车辆非有效行驶轨迹识别方法，包括以下步骤：

s1、从卡口大数据平台中获取指定区域和指定时间段内的过车数据；

s2、以车辆进入指定区域内所对应的卡口位置作为轨迹的起始点，以车辆驶出指定区域内所对应的卡口位置作为轨迹的终点，获取车辆行驶轨迹分布图；

s3、采用基于缓冲区相似性度量的车辆轨迹层次聚类分析方法对车辆行驶轨迹进行分析，形成轨迹群组；

s4、将轨迹群组与基于gis路网数据的最优路径进行比较，得到车辆非有效行驶轨迹。

进一步地，从卡口大数据平台中获取指定区域和指定时间段内的过车数据的步骤如下：

s11、卡口过车数据读取；从卡口大数据平台中获取指定区域和指定时间段内的卡口过车数据，所述卡口大数据平台包括该指定区域中车辆的车牌号码，车型，车辆在指定区域内行驶中的时间点，各时间点对应位置的经纬度，将车牌号码、车型、各时间点、各时间点对应位置的经纬度作为待分析对象；

s12、车辆轨迹点行驶次识别；同时满足以下三个条件的同一车辆的车辆轨迹点归为同一行驶次；

条件1：车辆轨迹点的车牌号码相同；

条件2：车辆轨迹点的车型相同；

条件3：相邻车辆轨迹点的时间间隔小于t；

s13、车辆轨迹点数据清洗；删除同一行驶次内的重复车辆轨迹点和无效的车辆轨迹点；

s14、车辆轨迹线连接；以时间为序，逐次连接同一行驶次内的所有车辆轨迹点，获得该行驶次的车辆轨迹线。

进一步地，步骤s3具体分成以下步骤：

s31、计算每两条车辆轨迹线之间基于缓冲区的相似性度量，车辆轨迹线a和车辆轨迹线b之间基于缓冲区的相似性度量s(a,b)＝(aa∩ab)/(aa∪ab)，aa为车辆轨迹线a的缓冲区面积，ab为车辆轨迹线b的缓冲区面积；

s32、将相似性度量最大的两根车辆轨迹线聚为一类，并将该聚类内的轨迹线缓冲区的并集作为新的缓冲区参与到下一次相似性度量计算和聚类中去；

s33、不断循环步骤s31和步骤s32，直至完成车辆轨迹线聚类形成轨迹群组。

进一步地，每个车辆轨迹群组基于gis路网数据的最优路径采用dijkstra算法实现。

进一步地，采用dijkstra算法实现每个车辆轨迹群组基于gis路网数据的最优路径的步骤如下：

s41、初始时，集合s只包含原点v，即s＝{v}，原点v为基准点。集合u包含除原点v外的其他顶点，即:u＝{其他顶点}，若原点v与集合u中顶点u有边，则<u,v>正常有权值，若顶点u不是原点v的出边邻接点，则<u,v>权值为∞；

s42、从集合u中选取一个距离原点v最小的顶点k，把顶点k加入集合s中；

s43、以顶点k为新考虑的中间点，修改原点v到集合u中各顶点的距离；若从原点v经过顶点k到顶点u的距离比从原点v不经过顶点k到顶点u的距离短，则修改原点v到顶点u的距离值；

s44、重复步骤s42和s43直到所有顶点都包含在集合s中。

进一步地，步骤s12中的t的取值范围为[10min，30min]。

本发明的目的之二是为了有效解决现有技术中的城市道路规划方法所存在的设计不合理、没有从整体上对路径进行归类、在城市道路基础设施规划时导致城市网络负载不均衡、存在交通拥堵以及交通资源浪费等问题，而提供一种城市道路设施规划方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种城市道路设施规划方法，包括上述车辆非有效行驶轨迹识别方法的所有步骤，其后还包括如下步骤：判断行驶轨迹是否为封闭曲线；若非有效行驶轨迹为封闭曲线，则在此封闭区域内建立停车场设施；若非有效行迹驶轨为非封闭曲线，且存在最优行驶道路，则加设道路指示牌等设施指导车辆行驶或增加道路建设规划。

进一步地，步骤s12中的t的取值范围为[10min，30min]。

本发明的优点在于：

(1)本发明中的车辆非有效行驶轨迹识别方法得到的非有效形式轨迹，为城市道路基础设施规划判断提供了支持。

(2)本发明中城市道路设施规划方法有效解决了城市道路规划不合理、城市网络负载不均衡、交通拥堵以及交通资源浪费等问题，实现城市道路基础设施的合理规划，可有效提高城市路网通行能力。

附图说明

图1为本发明一种车辆非有效行驶轨迹识别方法的流程图；

图2为本发明一种车辆非有效行驶轨迹识别方法的车辆行驶轨迹分布获取流程图；

图3为本发明一种车辆非有效行驶轨迹识别方法中的基于缓冲区相似性度量的车辆轨迹层次聚类分析流程图。

具体实施方式

为使对本发明的方法步骤及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

实施例1

如图1所示，一种车辆非有效行驶轨迹识别方法，包括以下步骤：

s1、从卡口大数据平台中获取指定区域和指定时间段内的过车数据；

如图2所示，步骤s1中获取数据的具体步骤如下：

s11、卡口过车数据读取。从卡口大数据平台中获取指定区域和指定时间段内的卡口过车数据，所述卡口大数据平台包括该指定区域车辆的车牌号码、车型、在指定区域内行驶中的时间点、各时间点对应位置的经纬度、将车牌号码、车型、各时间点、各时间点对应位置的经纬度作为待分析对象。

s12、车辆轨迹点行驶次识别。同时满足以下三个条件的同一车辆的车辆轨迹点归为同一行驶次。

条件1：车辆轨迹点的车牌号码相同；

条件2：车辆轨迹点的车型相同；

条件3：相邻车辆轨迹点的时间间隔小于t。

s13、车辆轨迹点数据清洗。删除同一行驶次内的重复车辆轨迹点和无效的车辆轨迹点。由于系统有重复录入数据的可能，或者车辆过车记录丢失内容项，这些数据需要去除。数据清洗可提高结果的准确性。

s14、车辆轨迹线连接。以时间为序，逐次连接同一行驶次内的所有车辆轨迹点，获得该行驶次的车辆轨迹线。

s2、以车辆进入指定区域内所对应的卡口位置作为轨迹的起始点，以车辆驶出指定区域内所对应的卡口位置作为轨迹的终点，获取车辆行驶轨迹分布图。

s3、采用基于缓冲区相似性度量的车辆轨迹层次聚类分析方法对车辆行驶轨迹进行分析，形成轨迹群组。

如图3所示，具体步骤如下：

s31、计算每两条车辆轨迹线之间基于缓冲区的相似性度量，车辆轨迹线a和车辆轨迹线b之间基于缓冲区的相似性度量s(a,b)＝(aa∩ab)/(aa∪ab)，aa为车辆轨迹线a的缓冲区面积，ab为车辆轨迹线b的缓冲区面积；

s32、将相似性度量最大的两根车辆轨迹线聚为一类，并将该聚类内的轨迹线缓冲区的并集作为新的缓冲区参与到下一次相似性度量计算和聚类中去；

s33、不断循环步骤s31和步骤s32，直至完成车辆轨迹线聚类形成轨迹群组。

s4、将轨迹群组与基于gis路网数据的最优路径进行比较，得到车辆非有效行驶轨迹。

得到车辆非有效行驶轨迹是以车辆轨迹群组为基础，采用现有的dijkstra算法实现每个车辆轨迹群组基于gis路网数据的最优路径，将最优路径与对应的车辆轨迹群对比，得到每个车辆轨迹群对应的车辆非有效行驶轨迹。

采用现有的dijkstra算法实现每个车辆轨迹群组基于gis路网数据的最优路径的步骤如下：

s41、初始时，集合s只包含原点v，即s＝{v}，原点v为基准点。集合u包含除原点v外的其他顶点，即:u＝{其他顶点}，若原点v与集合u中顶点u有边，则<u,v>正常有权值，若顶点u不是原点v的出边邻接点，则<u,v>权值为∞；

s42、从集合u中选取一个距离原点v最小的顶点k，把顶点k加入集合s中；

s43、以顶点k为新考虑的中间点，修改原点v到集合u中各顶点的距离；若从原点v经过顶点k到顶点u的距离比从原点v不经过顶点k到顶点u的距离短，则修改原点v到顶点u的距离值；

s44、重复步骤s42和s43直到所有顶点都包含在集合s中。

该车辆非有效形式轨迹识别方法可以适用于一座大城市道路基础设施规划，这样在步骤s12中的t的取值范围相对来说较大，在本实施例中，步骤s12中的t的取值范围为[10min，30min]。也可以适用于小区域内停车场停车位数量的规划。这样在步骤s12中的t的取值范围相对来说较小，在十分钟内取值。

实施例2

一种城市道路设施规划方法，包括实施例1中所有步骤，在上述步骤中的卡口是指抓拍车牌和车辆违章的摄像机。当摄像机比较密集时，在步骤s12中的t的取值为10min，当摄像机的密集程度一般时，在步骤s12中的t的取值为20min，当该城市内的摄像机比较少时，在步骤s12中的t的取值为30min。这样可以获得更多的有效的车辆轨迹线。

其后还包括如下步骤：判断行驶轨迹是否为封闭曲线；若非有效行驶轨迹为封闭曲线，则在此封闭区域内建立停车场设施；若非有效行迹驶轨为非封闭曲线，且存在最优行驶道路，则加设道路指示牌等设施指导车辆行驶或增加道路建设规划。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。