高速公路交通流量分配方法及装置与流程

本发明涉及交通规划技术领域，具体而言，涉及一种高速公路交通流量分配方法及装置。

背景技术

交通量预测是道路规划和设计过程中的一个重要环节，一般采用四阶段法，交通量分配是其至关重要的一个阶段，用于反映路网规模与交通需求之间的匹配关系。通常情况下，人们会按照transcad、emme等商用软件的数据格式要求准备相应路网数据和od交通量数据进行交通量分配。

发明人经研究发现，采用商用软件对高速公路进行交通流量分配时存在难以获取准确的全国的高速公路网数据和收费数据进而造成高速公路交通流量分配不准确的问题。因此，提供一种能够准确获取高速公路网络基础数据和收费数据，并使基于收费数据和高速公路网络基础数据对高速公路交通流量分配更加准确的方法是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高速公路交通流量分配方法及装置，有效缓解上述技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种高速公路交通流量分配方法，所述方法包括：

获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息；

根据高速公路网络拓扑结构以及所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息建立各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系，并生成通达关系矩阵；

获取所述高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离；

获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量；

根据所述通达关系矩阵、高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将所述高速公路收费站之间的od交通量分配到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路段。

可选的，在上述高速公路交通流量分配方法中，获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息的步骤包括：

基于地图api从在线地图中获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息，并将所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息加载至影像地图以对所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息对位置信息进行校验。

可选的，在上述高速公路交通流量分配方法中，基于地图api从在线地图中获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息的步骤包括：

获取用户基于地图api从在线地图中以地级市行政区划为单位进行检索得到的高速公路收费站；

获取用户根据检索得到得高速公路收费站并参照高速公路网拓扑结构进行标记得到高速公路互通节点。

可选的，在上述高速公路交通流量分配方法中，根据高速公路网络拓扑结构以及所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息建立各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系，并生成通达关系矩阵的步骤包括：

将所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息加载至在线地图；

接收用户基于在线地图上的高速公路网的拓扑结构输入的通达关系建立指令，建立高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系。

可选的，在上述高速公路交通流量分配方法中，所述高速公路收费站信息包括高速公路收费站名称、出方向经纬度和入方向经纬度，所述高速公路互通节点信息包括高速公路互通节点名称和互通方向经纬度，接收用户基于在线地图上的高速公路网的拓扑结构输入的通达关系建立指令，建立高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系的步骤包括：

当两个高速公路收费站之间不存在高速公路互通节点时，接收用户根据高速公路收费站输入的包括出方向经纬度和入方向经纬度的通达关系建立指令，并基于该通达关系建立指令建立两个高速公路收费站之间的通达关系；

当两个高速公路收费站之间存在高速公路互通节点，接收用户根据高速公路收费站输入的包括出方向经纬度、入方向经纬度以及高速公路互通节点的互通方向经纬度的通达关系建立指令，并基于该通达关系建立指令建立高速公路收费站与高速公路互通节点之间的通达关系；

当两个高速公路互通节点之间不存在高速公路收费站时，接收用户根据高速公路收费站输入的包括互通方向经纬度的通达关系建立指令，并基于该通达关系建立指令建立两个高速公路互通节点之间的通达关系。

可选的，在上述高速公路交通流量分配方法中，获取所述高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离的步骤包括：

根据高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的通达关系，利用地图api从在线地图中提取高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径；

根据所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径计算得到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离。

可选的，在上述高速公路交通流量分配方法中，获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量的步骤包括：

采用impala技术从存储在hadoop中的全国高速公路收费数据中按照以省为单位提取设定时间段的收费数据，其中，所述收费数据包括入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码；

根据所述入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码统计高速公路收费站之间的od交通量。

可选的，在上述高速公路交通流量分配方法中，根据所述通达关系矩阵、高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将所述高速公路收费站之间的od交通量分配到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路段的步骤包括：

基于图论基本原理将高速公路收费站、高速公路互通节点通达关系构建成一个带权有向图g，g＝(v,e)，其中，v为高速公路收费站和高速公路互通节点所构成的图的顶点集合，e为高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间通达关系构成的边集合；

根据floyd-warshall算法计算任意高速公路收费站、高速公路互通节点之间的最短路径pij，并满足权重wij为最小：

pij＝(vi，vi+1，vi+2，…，vj)∈v×v×v...×v

其中，vi和vj为v中任意两个节点，也即任意高速公路收费站或高速公路互通节点；

计算得出的最短路径pij，依次将所有高速公路收费站vi，vi之间的od交通量qi,j分配到e中最短路径pij的边ei,i+1，ei+1,i+2，…，ej-1,j上；

将e中每一条边上所分配的交通流量进行加和，得到高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的交通流量，以完成高速公路交通流量分配。

本发明还提供一种高速公路交通流量分配装置，包括：

第一获取模块，用于获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息；

通达关系获得模块，用于根据高速公路网络拓扑结构以及所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息建立各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系，并生成通达关系矩阵；

距离获得模块，用于获取所述高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离；

第二获取模块，用于获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量；

分配模块，用于根据所述通达关系矩阵、高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将高速公路收费站之间的od交通量分配到高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路可选的，在上述高速公路交通流量分配装置中，所述第二获取模块包括：

获取子模块，用于采用impala技术从存储在hadoop中的全国高速公路收费数据中按照以省为单位提取设定时间段的收费数据，其中，所述收费数据包括入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码；

统计子模块，用于根据所述入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码统计高速公路收费站之间的od交通量。

本发明提供的一种高速公路交通流量分配方法及装置，通过获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息，获得各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系和距离，以及获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量，并根据通达关系矩阵、高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将高速公路收费站之间的od交通量分配到高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路段，以有效解决百亿级全国高速公路联网收费数据的交通流量分配难题，进而有效避免了高速公路交通流量分配不准确的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的终端设备的结构框图。

图2为本发明实施例提供的高速公路交通流量分配方法的流程示意图。

图3为图2中步骤s110的流程示意图。

图4为本发明实施例提供的高速公路交通流量分配装置的连接框图。

图5为本发明实施例提供的获取模块的连接框图。

图标：10-终端设备；12-存储器；14-处理器；100-高速公路交通流量分配装置；110-第一获取模块110；120-通达关系获得模块；130-距离获得模块；140-第二获取模块110；142-获取子模块；144-统计子模块；150-分配模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

如图1所示，本发明实施例提供了一种终端设备10，包括存储器12、处理器14和高速公路交通流量分配装置100。其中，所述终端设备10可以是，但不限于服务器、智能手机、个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑等具有数据处理能力的电子设备，在此不作具体限定。

在本实施实例中，所述存储器12和处理器14之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述存储器12包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器12中的软件功能模块。所述处理器14用于执行所述存储器12中存储的可执行模块，例如所述高速公路交通流量分配装置100所包括的软件功能模块及计算机程序等，以实现高速公路交通流量分配方法。

其中，所述存储器12可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器12用于存储程序，所述处理器14在接收到执行指令后，执行所述程序。

所述处理器14可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器14可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，所述终端设备10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

结合图2，本发明实施例还提供一种可应用于上述终端设备10的高速公路交通流量分配方法，所述方法包括步骤s110-步骤s150五个步骤。

步骤s110：获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息。

所述高速公路收费站信息可以包括但不限于高速公路收费站名称、高速公路收费站编码、高速公路收费站入方向经纬度和高速公路收费站出方向经纬度，所述高速公路互通节点信息可以包括但不限于高速公路互通节点名称和高速公路互通节点的互通方向经纬度，获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息的方式可以是通过用户基于地图api从对在线地图中对高速公路收费站和高速公路互通节点进行标记，并基于标记后的高速公路收费站和标记后的高速公路互通节点获取，也可以自动获取在线地图中的高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息，在此不作具体限定。

可选的，在本实施例中，获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息的步骤包括：

基于地图api从在线地图中获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息，并将所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息加载至影像地图以对所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息对位置信息进行校验。通过上述步骤以有效保障获取的高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息的准确性。

其中，所述地图api可以是，但不限于百度开放平台、高德开放平台或搜狐开放平台提供的地图api。获取的高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息可以是基于地级市的，也可以是基于省级的，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

为实现获取地级市的高速公路收费站信息以及高速公路互通节点信息，在本实施例中，基于地图api从在线地图中获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息的步骤包括：

获取用户基于地图api从在线地图中以地级市行政区划为单位进行检索得到的高速公路收费站。

获取用户根据检索得到得高速公路收费站并参照高速公路网拓扑结构进行标记得到高速公路互通节点。

步骤s120：根据高速公路网络拓扑结构以及所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息建立各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系，并生成通达关系矩阵。

其中，所述高速公路网络拓扑结构可以是在线地图中的，也可以是预存的，再次不作具体限定。

可选的，在本实施例中，根据高速公路网络拓扑结构以及所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息建立各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系，并生成通达关系矩阵的步骤包括：

将所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息加载至在线地图。

接收用户基于在线地图上的高速公路网的拓扑结构输入的通达关系建立指令，建立高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系。

具体的，所述高速公路收费站信息包括高速公路收费站名称、出方向经纬度和入方向经纬度，所述高速公路互通节点信息包括高速公路互通节点名称和互通方向经纬度，接收用户基于在线地图上的高速公路网的拓扑结构输入的通达关系建立指令，建立高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系的步骤包括：

当两个高速公路收费站之间不存在高速公路互通节点时，接收用户根据所述两个高速公路收费站输入的包括出方向经纬度和入方向经纬度的通达关系建立指令，并基于该通达关系建立指令建立该两个高速公路收费站之间的通达关系。

当两个高速公路收费站之间存在高速公路互通节点，接收用户输入的包括所述两个高速公路收费站的出方向经纬度、入方向经纬度以及高速公路互通节点的互通方向经纬度的通达关系建立指令，并基于该通达关系建立指令建立高速公路收费站与高速公路互通节点之间的通达关系。

当两个高速公路互通节点之间不存在高速公路收费站时，接收用户输入的包括所述两个高速公路互通节点的互通方向经纬度的通达关系建立指令，并基于该通达关系建立指令建立两个高速公路互通节点之间的通达关系。

当建立所述高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径时，接收用户输入的包括该高速公路互通节点的互通方向经纬度以及该高速公路收费站出方向经纬度和入方向经纬度的通达关系建立指令，并基于该通达关系建立指令建立两个高速公路互通节点之间的通达关系。

步骤s130：获取所述高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离。

其中，所述高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离可以是基于百度开放平台、高德开放平台或搜狐开放平台提供的地图api从在线地图中从在线地图中提取高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径得到。

具体的，在本实施例中，根据高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的通达关系，利用地图api从在线地图中提取高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径。

根据所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径计算得到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离。

具体的，可以是根据所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径以及地表直线距离的计算原理计算得到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离。

步骤s140：获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量。

其中，获取高速公路收费数据的方式可以是从高速公路收费站的服务器中获取，也可以是从高速公路收费站对应的数据库中获取。

请结合图3，可选的，在本实施例中，获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量的步骤包括：

步骤s142：采用impala技术从存储在hadoop中的全国高速公路收费数据中按照以省为单位提取设定时间段的收费数据，其中，所述收费数据包括入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码。

步骤s144：根据所述收费数据中包括的入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码统计高速公路收费站之间的od交通量。

步骤s150：根据所述通达关系矩阵、高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将所述高速公路收费站之间的od交通量分配到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路段。

其中，所述预设算法可以是，但不限于floyd-warshall算法或johnson算法。

在本实施例中，根据所述通达关系矩阵、高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将所述高速公路收费站之间的od交通量分配到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路段的步骤包括：

基于图论基本原理将高速公路收费站、高速公路互通节点通达关系构建成一个带权有向图g，g＝(v,e)，其中，v为高速公路收费站和高速公路互通节点所构成的图的顶点集合，e为高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间通达关系构成的边集合。根据floyd-warshall算法计算任意高速公路收费站、高速公路互通节点之间的最短路径pij，并满足权重wij为最小：

pij＝(vi，vi+1，vi+2，…，vj)∈v×v×v...×v

其中，vi和vj为v中任意两个节点，也即任意高速公路收费站或高速公路互通节点。根据计算得出的最短路径pij依次将所有高速公路收费站vi，vi之间的od交通量qi,j分配到e中最短路径pij的边ei,i+1，ei+1,i+2，…，ej-1,j上。将e中每一条边上所分配的交通流量进行加和，得到高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的交通流量，以完成高速公路交通流量分配。

通过上述方法，以实现基于大数据技术进行高速公路交通流量分配，可有效解决百亿级全国高速公路联网收费数据的交通流量分配难题，并使得对高速公路交通流量分配的结果更加准确，且通过上述方法进行高速公路交通流量进行分配得到的分配结果可以直观反映路网规模与交通需求之间的匹配关系，为路网优化、区域交通均衡发展等行业管理决策提供有力数据支持。

在本实施例中，以所述地图api为百度地图提供的api，获取的高速公路收费站信息为贵阳市范围内所有高速公路收费站信息为例，在进行高速公路交通流量分配时，具体实时过程如下：

调用百度地图的localsearchapi，以贵阳市为单位，以高速公路收费站为检索关键字，查询贵阳市范围内所有高速公路收费站的地理空间信息。依次重复上述方法，逐一获取贵州省所有地市范围内的高速公路收费站。

由于部分高速公路收费站只能获取出口或入口单一方向的经纬度坐标。因此为获取每个高速公路收费站分出、入口两个方向的经纬度坐标，需要将上述获取的高速公路收费站叠加到影像地图上，人工核查并补充缺失经纬度信息，补充完善后的高速公路收费站信息参阅表1：

表1

在人工检查无误的情况下，再次将确认后的全省高速公路收费站叠加到在线地图上。根据贵州省高速公路网的拓扑结构特征，以人工标记的方式获取高速公路互通节点信息。需要说明的是，在人工标记的时候，需要判断该高速公路互通节点是否全互通，即任意方向均可通达，如果满足全互通条件，则记录该高速公路互通节点，并以互通中心为基准提取互通各方向上的坐标信息，如果不满足全互通条件，舍弃该高速公路互通节点。人工标记的高速公路互通节点信息参阅表2：

表2

高速公路收费明细数据中的高速公路收费站名称为基准，与从在线地图中抓取到的高速公路收费站进行关联。需要说明的是，如果高速公路收费明细数据中存在高速公路收费站名称重复但高速公路收费站编码不重复的高速公路收费站，根据高速公路收费站名称和高速公路收费站所在地市进行关联。高速公路收费站关联信息表参阅表3：

表3

利用百度地图api，将前上述整理好的高速公路收费站和高速公路互通节点叠加到百度地图上。根据高速公路网的拓扑结构，基于用户输入的通达关系建立指令建立高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系。

在当两个高速公路收费站之间不存在高速公路互通节点，直接根据高速公路收费站的出入口方向建立两个高速公路收费站之间的通达关系。当两个高速公路收费站之间存在高速公路互通节点，根据高速公路收费站的出入口方向以及高速公路互通节点的通达方向，建立高速公路收费站与高速公路互通节点之间的通达关系。当两个高速公路互通节点之间不存在高速公路收费站，直接根据高速公路互通节点的通达方向建立两个高速公路互通节点之间的通达关系。

建立好的高速公路收费站、高速公路互通节点的通达关系参阅表4：

表4

根据高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的通达关系，高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的通达关系，利用百度地图的drivingrouteapi，从在线地图中提取高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路径。

利用百度地图的getdistanceapi，计算路径的长度。计算结果参阅表5：

表5

使用impala技术从存储在hadoop中的全国高速公路收费数据中按照省份和时间条件提取明细数据，具体包括入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码，根据入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码，统计高速公路收费站之间的od交通量。od交通量参阅表6：

表6

按照图论基本原理，将高速公路收费站、高速公路互通节点通达关系构建成一个带权有向图g，g＝(v,e)，其中，v为高速公路收费站、高速公路互通节点所构成的图的顶点集合，e为高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间通达关系构成的图的边集合。如v＝{茅台高速公路收费站，仁怀高速公路收费站，坛厂高速公路收费站，平正高速公路收费站，枫香高速公路收费站，遵赤高速与杭瑞高速互通，…}，e＝{(茅台高速公路收费站、仁怀高速公路收费站)，(仁怀高速公路收费站、坛厂高速公路收费站)，(坛厂高速公路收费站、平正高速公路收费站)，(平正高速公路收费站、枫香高速公路收费站)，(枫香高速公路收费站、遵赤高速与杭瑞高速互通)，…}。

根据floyd-warshall算法计算任意高速公路收费站、高速公路互通节点之间的最短路径pij，并满足权重wij为最小

pij＝(vi，vi+1，vi+2，…，vj)∈v×v×v...×v

其中，vi和vj为v中任意两个节点，也即任意高速公路收费站或高速公路互通节点。权重w为高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离。w＝{2.3,8.4,13.5,10.2,8.3，…}。

最短路径结果参阅表7：

表7

根据计算得出的最短路径pij依次将所有高速公路收费站vi，vi之间的od交通量qi,j分配到e中最短路径pij的边ei,i+1，ei+1,i+2，…，ej-1,j上。

将e中每一条边上所分配的交通流量进行加和，得到高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的交通流量，以完成高速公路交通流量分配。交通流量分配结果参阅表8：

表8

通过上述方法，以实现对贵阳市范围内的高速公路交通流量进行准确地分配，进而为路网优化、区域交通均衡发展等行业管理决策提供有力数据支持。

请结合图4，在上述基础上，本发明还提供一种高速公路客运车辆跨省匹配装置，包括第一获取模块110、通达关系获得模块120、距离获得模块130、距离获得模块140以及分配模块150。

所述第一获取模块110用于获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息。在本实施例中，所述第一获取模块110可用于执行图2所示的步骤s110，关于所述第一获取模块110的具体描述可以参照前文对步骤s110的描述。

所述通达关系获得模块120用于根据高速公路网络拓扑结构以及所述高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息建立各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系，并生成通达关系矩阵。在本实施例中，所述通达关系获得模块120可用于执行图2所示的步骤s120，关于所述通达关系获得模块120的具体描述可以参照前文对步骤s120的描述。

所述距离获得模块130用于获取所述高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离。在本实施例中，所述距离获得模块130可用于执行图2所示的步骤s130于所述距离获得模块130的具体描述可以参照前文对步骤s130。

所述距离获得模块140用于获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量。在本实施例中，所述距离获得模块140可用于执行图2所示的步骤s140，关于所述距离获得模块140的具体描述可以参照前文对步骤s140的描述。

请结合图5，可选的，在本实施例中，所述距离获得模块140包括获取子模块142和统计子模块144。

所述获取子模块142用于采用impala技术从存储在hadoop中的全国高速公路收费数据中按照以省为单位提取设定时间段的收费数据，其中，所述收费数据包括入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码。在本实施例中，所述获取子模块142可用于执行图3所示的步骤s142，关于所述获取子模块142的具体描述可以参照前文对步骤s142的描述。

所述统计子模块144用于根据所述入口高速公路收费站编码和出口高速公路收费站编码统计高速公路收费站之间的od交通量。在本实施例中，所述统计子模块144可用于执行图3所示的步骤s144，关于所述统计子模块144的具体描述可以参照前文对步骤s144的描述。

所述分配模块150用于根据所述通达关系矩阵、高速公路收费站之间的距离、高速公路互通节点之间的距离以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将所述高速公路收费站之间的od交通量分配到所述高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路段。在本实施例中，所述分配模块150可用于执行图2所示的步骤s150，关于所述分配模块150的具体描述可以参照前文对步骤s150的描述。

综上，本发明提供的一种高速公路交通流量分配方法及装置，通过获取高速公路收费站信息和高速公路互通节点信息，获得各高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的两两通达关系和距离，以及获取高速公路收费数据并进行统计得到高速公路收费站之间的od交通量，并根据通达关系矩阵、高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的距离采用预设算法将高速公路收费站之间的od交通量分配到高速公路收费站之间、高速公路互通节点之间以及高速公路收费站与高速公路互通节点之间的路段，以有效解决百亿级全国高速公路联网收费数据的交通流量分配难题，进而有效避免了高速公路交通流量分配不准确的问题。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。