论文部分内容阅读
GPS轨迹数据具有覆盖广、更新快、易采集、成本低等优点,更是隐含着丰富的路网信息。因而用户的GPS轨迹数据已经逐渐成为自动构建城市路网的一种新兴数据源,也成为了国内外学者研究的热点。本文围绕GPS轨迹数据处理的关键性问题展开研究,基于GPS轨迹数据构建城市路网拓扑,对路网进行语义建模,在语义路网基础上设计实现用户路径规划。本文的主要研究工作内容如下:1.GPS轨迹数据预处理。本文使用基于速度的均值滤波算法,对明显偏离的GPS轨迹点做“去噪”与平滑处理;利用轨迹的速度和角度变化率,将GPS轨迹划分为沿路网行进的“行程段”和在区域内移动的“活动段”。2.提出一种面向GPS轨迹的交叉路口识别方法。交叉口在描述道路的连通性方面起着非常重要的作用,针对现有交叉路口识别中存在的交通模式单一、阈值设定困难和交叉路口多样化的问题,提出了将GeoHash算法和KNN算法相结合,识别“行程段”轨迹中的交叉路口的方法。首先使用GeoHash算法对用户产生的轨迹数据和活动区域做统一的编码处理;然后选取并标注交叉路口特征训练集合;最后使用KNN的分类思想识别交叉路口。本方法不受交通模式、采样频率变化、城市道路形态的影响,在真实轨迹数据集上的实验表明,本方法的识别精度高,具有较强的通用性。3.提出一种面向GPS轨迹的语义路网构建与路径规划方法。路网构建是路径规划的基础,语义路网构建是为路网赋予更多的语义特征。首先在“交叉路口识别”的基础上,对GPS轨迹进行序列化处理和连通性分析,构建路网拓扑;然后通过挖掘拓扑路段的语义属性和该路段区域的POI种类数量,丰富路网拓扑语义权值。最后在语义路网的基础上,使用Cons_Dijkstra算法为用户提供更加优质的路径规划。4.设计并实现了基于GPS轨迹的可视化分析系统原型,融合了本文使用的基于GPS轨迹数据的算法,直观地表达了轨迹数据呈现在地图上的基本信息。用户试用结果表明,该系统可以作为基于GPS轨迹研究的重要辅助手段,具有很强的实用性。综上所述,本文提出的面向GPS轨迹的交叉路口识别方法、语义路网构建与路径规划方法,结合了地理信息技术和计算机技术,解决了基于GPS轨迹构建语义路网的问题,其研究具有广泛的现实意义和广阔的应用前景。