精确的GPS数字地图在列车运行控制系统中对于列车的运行、安全、精确定位、列车调度等方面以及在公路中对车辆的导航,路线的选择,车辆的诱导等方面都起着非常重要的作用。然而GPS接收机的精度会受多种误差的影响,并且车辆系统本身具有非常复杂的电磁环境,因此,GPS接收机测量所得数据很难达到较高的精度。如果利用精度较高的差分GPS系统,则成本又会成倍的增加。同时GPS数字地图的数据量是巨大的,存储并利用这些数据不但需要巨大的存储空间同时也会增加地图运行时间。主曲线算法自1984年由Hastie提出后,经过了较大的发展,在图像识别,轨迹控制,数据约简等问题上都有很好的表现。因此本文通过对主曲线算法的研究和改进,使其在GPS数字地图的生成中,能够增加测量数据精度,同时减少存储空间,提高运算效率,降低成本,具有重要的应用价值。本文首先在现有的K段主曲线理论基础上对主曲线算法的生成及优化方法作了进一步研究和改进,提出了在工程中具有实用性的实用约束主曲线算法,包括三种不同的优化方法：不断增加顶点的分裂优化算法,分步进行优化的改进的分裂优化算法以及先划分区域再合并的划分合并优化算法。然后利用C#和matlab对算法进行了软件开发,通过模拟数据的仿真实验,对算法的计算误差、算法稳定性和复杂轨迹适应度等方面进行了研究；通过实测的铁路和公路GPS数据对算法的数据存储空间和计算效率等实用性方面进行了研究与分析。结果表明,·本文提出的实用约束主曲线算法在计算精度、计算效率、数据存储量、复杂轨迹适应度以及算法稳定性方面都有很好的表现。