CN101639850A - 一种道路网络数据的合并方法及合并装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种道路网络数据的合并方法及合并装置，道路网络数据包括至少两个路口对象和与路口对象相关联的上下线分离道路，该方法包括：步骤a，基于欲合并的、道路网络数据NT的拓扑结构信息，将NT中属于一个路口对象的多个节点映射为合并后的道路网络数据NT’的一个节点，将NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链映射为NT’的一条路链，生成NT’拓扑结构信息；步骤b，根据NT的几何信息及NT’的拓扑结构信息，为NT’中的节点和路链生成几何坐标。利用该技术方案，可在空间数据生产中进行上下线分离道路的合并。

Description

一种道路网络数据的合并方法及合并装置

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，特别是涉及一种道路网络数据的合并方法及合并装置。

背景技术

在空间数据的生产中，往往需要道路进行合并综合，比如对道路网络数据中的上下线分离道路的合并。如图1、2示例性地示出了道路的合并。图1为合并前的道路网络示意图。图2为合并后的道路网络示意图。图1中的上下线分离道路a1、a2，在图2中合并成了道路a；图1中的上下线分离道路b1、b2在图2中合并成了道路b。

现有技术道路综合的方法，主要分为几何化简、拓扑化简或两者的综合。其中，几何化简主要是针对单条道路进行，比如使用douglas-pecker算法等。几何化简的主要问题是在不对道路拓扑进行变更的条件下其数据化简量相对较小。拓扑化简是针对道路结构进行化简，多用于路径引导中。由于这种方法虽然化简了道路的拓扑结构却造成几何上的冲突，比如道路的相交等。

现有技术中将几何和拓扑化简综合考虑的方法，比如STROKE方法，虽然它们在一定程度上可以结合两者的优点，但它们多数是对全部数据采用同一规则进行合并的。在实际的空间数据生产中，道路综合需求复杂，同一图幅数据可能一部分需要这样综合，另一些需要那样综合，不同部分的数据综合的规则往往是相互冲突的。所以现有技术的综合方法并不适用于空间数据生产中上下线分离道路的合并。

发明内容

本发明提供了一种道路网络数据的合并方法及合并装置，该方法及装置综合考虑了道路的拓扑结构和几何信息，通过先进行拓扑结构的合并，再进行几何信息的合并，可在空间数据生产中进行上下线分离道路的合并。

为了实现上述目的，一方面，提供一种道路网络数据的合并方法，所述道路网络数据包括至少两个路口对象和与所述路口对象相关联的上下线分离道路，所述合并方法包括如下步骤：

步骤a，基于欲合并的、所述道路网络数据NT的拓扑结构信息，将所述NT中属于一个路口对象的多个节点NODE映射为合并后的道路网络数据NT’的一个节点，将所述NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链LINK映射为所述NT’的一条路链，生成所述NT’拓扑结构信息；

步骤b，根据所述NT的几何信息及所述NT’的拓扑结构信息，为所述NT’中的节点和路链生成几何坐标。

优选地，所述的合并方法，其中，所述步骤a中，所述将所述NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链、映射为所述NT’的一条路链的步骤包括：

确定所述NT中、与所述多条上下线分离道路所属的所述同一实际道路的两个路端相对应的路口对象A和B；

在所述NT’中、生成路链将与所述路口对象A和B对应的两个节点相连接。

优选地，所述的合并方法，其中，所述步骤a包括：

步骤a1，在所述NT中确定出属于同一实际道路的、所有上下线分离道路所对应的多条路链，以所述多条路链作为元素组成干线集合ARTERY，一个ARTERY对应一条实际道路；

步骤a2，将所述NT中的每个路口对象、及不属于路口对象的节点抽象成对应的枢纽集合PIVOT，所述每个PIVOT的元素为一个或多个节点，由所述路口对象抽象出的PIVOT的元素为：属于所述路口对象的多个节点，由所述不属于路口对象的节点抽象出的PIVOT的元素为：不属于路口对象的一个节点；

步骤a3，在所述NT’中，对每个PIVOT生成一个节点；

步骤a4，确定出所述ARTERY对应的两个PIVOT端点、及所述两个PIVOT端点在所述NT’中对应的节点A’和B’，所述PIVOT端点与所述ARTERY对应的实际道路的两个路端的路口对象A和B相对应，在所述NT’中生成一条路链连接所述A’和B’。

优选地，所述的合并方法，其中，所述步骤a1中，根据道路在所述NT中的道路名属性、道路的几何信息、和道路拓扑结构信息在所述NT中确定出属于同一实际道路的、多条上下线分离道路所对应的多条路链。

优选地，所述的合并方法，其中，所述NT中具有与多条实际道路相对应的多条上下线分离道路。

优选地，所述的合并方法，其中，所述步骤b包括：

针对所述所有PIVOT中的每个PIVOT，对属于自身的所有节点计算凸壳，所述每个PIVOT对应一个凸壳；

将所述每个PIVOT对应的凸壳的中心点的坐标作为NT’中、与所述PIVOT对应的节点的几何坐标。

优选地，所述的合并方法，其中，所述步骤b还包括：

将属于所述ARTERY的所有路链、按照首尾顺序组成一个多边形；

对所述多边形进行三角剖分；

确定所述三角剖分中的、每个三角形的中点，连接所述三角形中、存在邻接关系的三角形的中点，所述三角形的中点的连线形成图形G；

计算所述三角形中、三角形端点是所述ARTERY端点的、两个三角形的中点在所述图形G中的最短路径，所述最短路径的坐标为所述NT’路链的几何坐标。

另一方面，提供一种道路网络数据的合并装置，所述道路网络数据包括至少两个路口对象和与所述路口对象相关联的上下线分离道路，所述合并装置包括：

拓扑信息生成模块，用于基于欲合并的所述道路网络数据NT的拓扑结构信息，将所述NT中属于一个路口对象的多个节点映射为合并后的道路网络数据NT’的一个节点，将所述NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链映射为所述NT’的一条路链，生成所述NT’的拓扑结构信息；

几何坐标生成模块，用于根据所述NT’的几何信息及所述NT’的拓扑结构信息，为所述NT’中的节点和路链生成几何坐标。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下技术效果：

通过将合并前的道路网络NT中、属于一个路口对象的多个节点映射为合并后的道路网络数据NT’的一个节点，将NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路所对应的多条路链、映射为NT’的一条路链，先进行了拓扑结构的合并；在进行拓扑结构合并后，再进行几何信息的合并；这样，综合考虑了道路的拓扑结构和几何信息，可以实现在空间数据生产中进行上下线分离道路的合并。

附图说明

图1为合并前的道路网络的一个示例的示意图；

图2为图1所述道路网络合并后的道路网络示意图；

图3为本发明实施例的道路网络数据的合并方法流程示意图；

图4为本发明实施例的道路网络数据的合并方法中，基于NT的拓扑结构信息生成NT’的拓扑结构信息的流程示意图；

图5是一个需要合并的道路对象对应的ARTERY的示意图；

图6是利用本发明实施例的合并方法，对图5所示的ARTERY进行三角剖分后，获得的合并后的路链的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

道路数据中存在路口对象，路口对象中记录了属于这个路口的多个节点(NODE)。在本发明实施例的方法中将路口对象综合为一个点。图3为本发明实施例的道路网络数据的合并方法流程示意图。该实施例的方法中，我们需要对一个道路网络数据NT中的所有路口对象及与路口对象相关联的上下线分离道路进行合并，合并后生成的道路网路数据为NT’。如图3，该方法包括如下步骤：

步骤301，基于欲合并的NT的拓扑结构信息，将NT中属于一个路口对象的多个节点映射为NT’的一个节点，将NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路所对应的多条路链(LINK)、映射为NT’的一条路链，生成NT’的拓扑结构信息；

步骤302，根据NT的几何信息及NT’的拓扑结构信息，为NT’中的节点和路链生成几何坐标。

优选地，上述步骤301中，将NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路所对应的多条路链、映射为NT’的一条路链的步骤包括：

确定NT中、与多条上下线分离道路所属的同一实际道路的两个路端相对应的路口对象A和B；

在NT’中、生成路链将与路口对象A和B对应的两个节点相连接，生成的路链与NT中、属于同一实际道路的多条上下线分离道路所对应的多条路链相对应，即该生成的路链即为NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链所映射为的NT’中的路链。

本发明实施例的基于节点的合并方法，可以针对用户输入的合并道路对象进行合并，且通过对合并后的节点路链生成合并后的道路数据，具有效率高、效果好的优点。

图4为本发明一实施例的道路网络数据的合并方法中，基于NT的拓扑结构信息生成NT’的拓扑结构信息的流程示意图。如图4，该生成NT’的拓扑结构信息的流程包括如下步骤：

步骤401，根据道路在NT中的道路名属性、道路的几何信息和道路的拓扑信息，在NT中确定出属于同一实际道路的、所有上下线分离道路所对应的多条路链，以上述多条路链作为元素组成干线集合ARTERY，一个ARTERY对应一条实际道路；

步骤402，将NT中的每个路口对象、及不属于路口对象的节点抽象成对应的枢纽集合PIVOT，每个PIVOT的元素为一个或多个节点，路口对象对应的PIVOT的元素为：属于该路口对象的多个节点，由不属于路口对象的节点抽象出的PIVOT的元素为：不属于路口对象的一个节点；其中，PIVOT体现了NT与NT’的节点之间的对应关系；每个PIVOT对应NT’中的一个节点

步骤403，在NT’中，对每个PIVOT生成一个节点；

步骤404，确定出ARTERY对应的两个PIVOT端点PIVOT A和PIVOT B、及这两个PIVOT端点在NT’中对应的节点A’和B’，上述两个PIVOT端点与ARTERY对应的实际道路的两个路端的路口对象A和B相对应，在NT’中生成一条路链连接A’和B’。

该实施例中，NT中可能存在与多条实际道路相对应的多条上下线分离道路，在该实施例的实现中，一条实际道路对应一个ARTERY。对于多个ARTERY的NT合并情况，在步骤404中，对每个ARTERY找到它对应的两个PIVOT端点及相应NT’中的对应两个NODE，生成NT’中的路链连接这两个NODE，即获得该ARTERY在NT’中对应的LINK的拓扑结构。

本发明一实施例的道路网络数据的合并方法中，基于NT的几何信息及NT’的拓扑结构信息生成NT’的几何信息的流程具体包括如下步骤：

步骤501，对步骤401中生成的所有PIVOT，计算其对应的代表坐标点，该代表坐标点的坐标即为NT’中节点的几何坐标；

步骤502，对ARTERY计算合并后的中间线，该中间线即对应合并后NT’中的路链的几何坐标。

具体实现中，该步骤501包括：

步骤5011，对一个ARTERY而言，针对该ARTERY对应的所有PIVOT中的每个PIVOT，对属于该PIVOT自身的所有节点计算凸壳，每个PIVOT对应一个凸壳(CONVEX HULL)；在该步骤中，对于只包含一个节点的PIVOT，其凸壳即为该节点本身；该步骤中，可利用现有技术的凸壳算法来计算凸壳，示例性地如格雷厄姆算法，具体地如：GRAHAM QUICKHULL或GRAHAM SCAN算法等；

步骤5012，将每个PIVOT对应的凸壳的中心点的坐标作为NT’中、与PIVOT对应的节点的几何坐标。

具体实现中，该步骤502包括：

步骤5021，将属于ARTERY的所有路链、按照首尾顺序组成一个多边形；

步骤5022，对该多边形进行三角剖分；该步骤中，可利用现有的三角剖分方法来进行剖分，示例性地，如耳分法即EAR TRIANGULATION算法，或扫描线三角剖分算法；

步骤5023，确定三角剖分中的、每个三角形的中点，连接三角形中、存在邻接关系的三角形的中点，上述三角形的中点的连线形成图形G；

步骤5024，计算上述三角形中、三角形端点是ARTERY端点的、两个三角形的中点在图形G中的最短路径，该最短路径的坐标为NT’路链的几何坐标，该最短路径上的节点组成的路径将作为ARTERY的中间线，即该ARTERY对应的NT’中的路链，亦即合并后道路对应的路链LINK的几何坐标；上述三角形端点是ARTERY端点的三角形即三角形中、其中一个顶点是ARYERY端点的三角形。

下面举例说明本发明实施例的道路网络数据的合并方法。图5是一个需要合并的ARTERY中的路链示意图。图6是利用本发明实施例的合并方法，对图5所示的ARTERY进行三角剖分后，进行中线提取获得的合并后的路链的示意图。

如图5，该ARTERY包括节点：N₀至N₅，其中，N₀、N₅对应一个路口对象，N₃、N₄对应一个路口对象，N₁、N₂为不属于路口对象的节点；L₁、L₃、L₅和L₂为属于同一实际道路的上下线分离道路对应的路链。利用本发明实施例的合并方法将图5所示ARTERY进行道路合并的步骤包括：

将上线的LINK L₁、L₃、L₅与下线的LINK L₂配对；

将N₀与N₅抽象成PIVOT0，简称P₀，N₃与N₄抽象成PIVOT 1，简称P₁，其它节点N₁、N₂、N₃分别抽象成PIVOT 2、PIVOT 3和PIVOT 4；其中，P₀和P₁为该ARTERY的两个PIVOT端点；

对P₀、P₁生成节点N₀’和N₁’，生成NT’中的路链L₀’连接N₀’和N₁’，该L₀’为NT’中该ARTERY所对应的LINK；通过凸壳算法如随机增量式凸壳算法(random incremental convex hull)、利用已知的N₀和N₅的坐标信息获得N₀’的几何坐标，利用已知的N₃和N₄的坐标信息获得N₁’的几何坐标；

连接N₀和N₅，N₃和N₄，连接线N₀N₅和N₃N₄与ARTERY的各条LINK按照首尾顺序组成了一个多边形；

利用EAR TRIANGULATION算法对该多边形进行三角剖分，如图6，获得T₁至T₁₇的17个三角形；

确定该17个三角形的中点M₁至M₁₇，将每个中点视为一个点，并利用连接线将存在邻接关系的三角形的中点连接起来，这些中点的连接线形成一个图形G，该图形G图6中未标示出来，该图形G除了图6中所示的M₁至M₁₇之间的连接线，还包括M₅与M₆之间的连接线，M₁₁与M₁₃之间的连接线，及M₁₂与M₁₃之间的连接线；

计算三角形端点是ARTERY端点的两个三角形T₁与T₁₇的中点M₁与M₁₇在图G中的最短路径，如图6，该最短路径即为图6所示的M₁与M₁₇之间的连接线，即连接M₁、M₂、M₃、M₄、M₆、M₇、M₈、M₉、M₁₀、M₁₁、M₁₄、M₁₆和M₁₇的连接线；该连接线的坐标即为图5所示的ARTERY合并后的LINK的几何坐标。从而，完成了对图5所示ARTERY的道路合并。

本发明实施例还提供了一种道路网络数据的合并装置，其中，上述道路网络数据包括至少两个路口对象和与所述路口对象相关联的上下线分离道路。本发明实施例的该合并装置，包括：

拓扑信息生成模块，用于基于欲合并的所述道路网络数据NT的拓扑结构信息，将所述NT中属于一个路口对象的多个节点NODE映射为合并后的道路网络数据NT’的一个节点，将所述NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链LINK映射为所述NT’的一条路链，生成所述NT’的拓扑结构信息；

几何坐标生成模块，用于根据所述NT’的几何信息及所述NT’的拓扑结构信息，为所述NT’中的节点和路链生成几何坐标。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种道路网络数据的合并方法，所述道路网络数据包括至少两个路口对象和与所述路口对象相关联的上下线分离道路，其特征在于，所述合并方法包括如下步骤：

步骤a，基于欲合并的、所述道路网络数据NT的拓扑结构信息，将所述NT中属于一个路口对象的多个节点NODE映射为合并后的道路网络数据NT’的一个节点，将所述NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链LINK映射为所述NT’的一条路链，生成所述NT’拓扑结构信息；

步骤b，根据所述NT的几何信息及所述NT’的拓扑结构信息，为所述NT’中的节点和路链生成几何坐标。

2.根据权利要求1所述的合并方法，其特征在于，所述步骤a中，所述将所述NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链、映射为所述NT’的一条路链的步骤包括：

确定所述NT中、与所述多条上下线分离道路所属的所述同一实际道路的两个路端相对应的路口对象A和B；

在所述NT’中、生成路链将与所述路口对象A和B对应的两个节点相连接。

3.根据权利要求1所述的合并方法，其特征在于，所述步骤a包括：

步骤a1，在所述NT中确定出属于同一实际道路的、所有上下线分离道路所对应的多条路链，以所述多条路链作为元素组成干线集合ARTERY，一个ARTERY对应一条实际道路；

步骤a2，将所述NT中的每个路口对象、及不属于路口对象的节点抽象成对应的枢纽集合PIVOT，所述每个PIVOT的元素为一个或多个节点，由所述路口对象抽象出的PIVOT的元素为：属于所述路口对象的多个节点，由所述不属于路口对象的节点抽象出的PIVOT的元素为：不属于路口对象的一个节点；

步骤a3，在所述NT’中，对每个PIVOT生成一个节点；

步骤a4，确定出所述ARTERY对应的两个PIVOT端点、及所述两个PIVOT端点在所述NT’中对应的节点A’和B’，所述PIVOT端点与所述ARTERY对应的实际道路的两个路端的路口对象A和B相对应，在所述NT’中生成一条路链连接所述A’和B’。

4.根据权利要求3所述的合并方法，其特征在于，所述步骤a1中，根据道路在所述NT中的道路名属性、道路的几何信息、和道路拓扑结构信息在所述NT中确定出属于同一实际道路的、多条上下线分离道路所对应的多条路链。

5.根据权利要求3所述的合并方法，其特征在于，所述NT中具有与多条实际道路相对应的多条上下线分离道路。

6.根据权利要求3所述的合并方法，其特征在于，所述步骤b包括：

针对所述所有PIVOT中的每个PIVOT，对属于自身的所有节点计算凸壳，所述每个PIVOT对应一个凸壳；

将所述每个PIVOT对应的凸壳的中心点的坐标作为NT’中、与所述PIVOT对应的节点的几何坐标。

7.根据权利要求6所述的合并方法，其特征在于，所述步骤b还包括：

将属于所述ARTERY的所有路链、按照首尾顺序组成一个多边形；

对所述多边形进行三角剖分；

确定所述三角剖分中的、每个三角形的中点，连接所述三角形中、存在邻接关系的三角形的中点，所述三角形的中点的连线形成图形G；

计算所述三角形中、三角形端点是所述ARTERY端点的、两个三角形的中点在所述图形G中的最短路径，所述最短路径的坐标为所述NT’路链的几何坐标。

8.一种道路网络数据的合并装置，所述道路网络数据包括至少两个路口对象和与所述路口对象相关联的上下线分离道路，其特征在于，所述合并装置包括：

拓扑信息生成模块，用于基于欲合并的所述道路网络数据NT的拓扑结构信息，将所述NT中属于一个路口对象的多个节点NODE映射为合并后的道路网络数据NT’的一个节点，将所述NT中属于同一实际道路的多条上下线分离道路对应的多条路链LINK映射为所述NT’的一条路链，生成所述NT’的拓扑结构信息；

几何坐标生成模块，用于根据所述NT’的几何信息及所述NT’的拓扑结构信息，为所述NT’中的节点和路链生成几何坐标。

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