CN101640001A - 一种面向仿真系统的道路网络绘制装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种面向仿真系统的道路网络输入装置与方法。方法包括：地图转化方法；节点分割方法；节点移动方法；路段方向更改方法；路段平移方法；节点合并方法。装置主要包括：路网导入装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置、事故编辑装置、出行起终点编辑装置、路网导出装置。所发明的装置不仅实现了道路网络的可视化编辑，提高仿真系统的可操作性，而且基于Visual Basic与MAPX开发，生成可执行文件，可独立于其它任何软件操作执行，提高软件的便捷性。该装置的所有功能通过各装置内部及不同装置之间的各种关联与方法实现。

Description

一种面向仿真系统的道路网络绘制装置与方法

技术领域

本发明涉及一种面向仿真系统的道路网络绘制装置与方法，更具体地，涉及一种针对通用交通仿真系统INTEGRATION的道路网络绘制装置与方法。所发明的装置不仅实现了INTEGRATION的道路网络的可视化编辑，增强了仿真系统的可操作性，同时，可独立于其它任何软件操作执行，提高了软件的使用便捷性。

背景技术

由于中观仿真系统INTEGRATION的仅能识别文本格式的输入文件，即用户只能通过对文本文件中的属性操作进行仿真路网的输入，而路网编辑与修改工作对空间要求很高，基于文本文件的输入方法不仅输入困难，而且容易出错，不便于修改。为了提高该中观仿真系统的使用率，确保该系统的准确性，必须针对该系统特点，开发一个可视化强且安装方便的路网编辑装置，为系统的推广和应用提供必要的基础与保障。

为解决INTEGRATION中的文本输入问题，1997年由波特兰城市交通委开发了ITSS(仿真系统输入软件，Integration Traffic Simulation Shell)，实现了路网的可视化编辑。然而，该软件基于MapInfo软件中的Map Basic环境进行开发，无法独立应用，即用户在安装使用该软件之前，必须先安装100M的MapInfo。此外，ITSS在使用中也存在如下缺点：

其导入的地图格式只能是*.tab格式的地图，无法直接导入*.shp格式的底图。

当新建图元与已有图元重合时，信息无法自动合并更新，必须人工对已有图元的修改进行调整。

对于同一类图元，无法根据关键属性相同进行簇类赋值，必须逐个确定属性。

节点与路段的关联性较差，删除路段后无法直接删除其两端的节点。

删除路段时，其信息无法立即更新。

不具有多点合并功能。

不具有对向道路自动生成功能。

OD文件的设置繁琐。

综上所述，ITSS虽然实现了仿真系统的可视化输入，但无法独立安装运行且存在一定漏洞，为用户的安装和使用带来不便，从而阻碍了该软件和INTEGRATION仿真系统的推广与发展。因此，为了提高仿真系统的使用便捷性，必须针对仿真系统的具体特点，设计和开发一种可独立运行的可视化路网输入装置，而本发明所涉及的面向仿真系统的道路网络绘制装置就能够满足这一要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，它通过导入不同格式的路网，进而进行可视化的路网编辑，生成符合仿真系统要求的输入文件。实现仿真系统INTEGRATION的道路网络的可视化编辑，提高仿真系统的可操作性，同时，可独立于其它任何软件操作执行，提高软件的使用便捷性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，由路网导入装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置、事故编辑装置、OD(出行起终点)编辑装置、路网导出装置七部分构成；

(1)路网导入装置是建立基础路网，将多种常用格式的地图信息转化为本装置识别的地图信息；同时，提供基于栅格图像的路网绘制方法，自主生成可供本装置编辑的地图信息；

(2)节点编辑装置是节点增删、编辑，即在合法位置增加节点；使用节点分割其它图元；自动生成经纬度信息；节点属性簇类传递；节点及其相关联图元的同时删除；多点合并；节点移动；

(3)路段编辑装置是路段增删、编辑，即在合法位置增加路段；使用路段交点分割路段；路段及其相关联图元的同时删除；设置路段末端禁行；改变路段方向以及合并相连路段；

(4)信号编辑装置是信号灯增删、编辑，即在仿真系统要求位置增加、编辑或删除信号灯；

(5)事故编辑装置是事故增删、编辑，即在仿真系统要求位置增加、编辑或删除事故信息；

(6)OD编辑装置是对OD信息进行增删，编辑，即导入OD信息，修改编辑OD信息，同时验证OD点的合理性；

(7)路网导出装置是将各装置的地理信息导出为INTEGRATION输入文件的装置，即将节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置、事故编辑装置、OD编辑装置的地理文件导出为仿真系统所需要的文本文件；

这七部分装置相互关联的，其关联关系如附图2a所示：

其中，路网导入装置是路网绘制的第一模块，它为以后的路网编辑与输出提供了基础的数据支持，其数据包括空间图层与属性数据两部分，空间图层确定了编辑对象的具体位置，属性数据为对象编辑提供了标识的主键以及对应的仿真参数；第二模块为路网编辑装置，通过与路网导入装置中的地图关联，实现对各种图元的增减与编辑；第三模块为路网导出装置将编辑装置中的各种图元文件进行识别，提取关键属性并导出为仿真系统所需要的文本文件。

在三个模块中，第二模块路网编辑装置是本装置的核心，包括OD编辑装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置和事故编辑装置。其关联关系如图2b所示。在各装置内部，通过以下方式对应：节点编辑装置中，节点属性中节点ID与节点图层中节点ID一一对应；路段编辑装置中，路段属性与路段图层通过路段ID一一对应、箭头图层中的箭头ID与路段图层路段ID一一对应，箭头图层中的箭头位置，即为路段图层中同ID路段的中间点位置、禁行图层与禁行属性通过禁行ID一一对应，禁行属性中的起点路段或终点路段与路段属性中的路段ID实现多对一对应，同时禁行图层中的禁行位置将与禁行属性中的起点路段和终点对应组合一一对应；信号编辑装置中，信号属性中信号ID与信号图层中信号ID一一对应；事故编辑装置中，事故属性中事故ID与事故图层中事故ID一一对应。在各装置之间，通过以下方式对应：OD编辑装置中的OD起点或OD终点与节点编辑装置中的节点ID实现多对一对应；路段编辑装置中的路段起点或路段终点与节点编辑装置中的节点ID实现多对一对应；信号编辑装置中信号属性通过所属节点与节点编辑中的节点ID实现多对一对应，结合各装置的内部对应关系，实现信号编辑装置中信号属性的信号位置与节点编辑装置中节点图层的节点位置多对一对应；事故编辑装置中事故属性通过所属路段与路段编辑中的路段ID实现多对一对应，结合各装置的内部对应关系，实现事故编辑装置中事故属性的事故任意点编辑装置中路段图层的路段位置多对一对应。

一种面向仿真系统的道路网络绘制装置的路网导入装置，其作用在于建立基础路网，具体特征为：

(1)直接导入的地图包括SHP与TAB两种格式，同时，导入栅格图像，便于用户自主绘制新的路网；

(2)根据导入地图的不同性质，将有向路段直接复制到可编辑地图，以无向路段为中心线，在两侧生成不同方向的有向路段，同时删除该中心线；

(3)在导入路段的起终点处生成对应的节点，对于多条路段相交处的节点，将合并为同一点。

一种面向仿真系统的道路网络绘制装置的节点编辑装置，用于节点增删、编辑，具体特征为：

(1)节点间距离符合仿真系统要求：实现节点的增加，首先进行位置合法性判断，当新增节点与任意既有节点的中心距离超过仿真系统所要求的最短中心距离时，判定该节点位置不合法，不予增加；

(2)节点分割其它图元：实现节点的增加，首先进行位置判断，当节点覆盖范围内存在路段图元时，将按用户选择实现路段的打断功能路段打断后，维持原方向不变，起终点信息按将加入新节点后的图元更新；

(3)自动生成经纬度信息：实现节点的增加，将自动生成该点的经纬度信息，并不允许修改；

(4)节点属性簇类传递：实现节点的编辑，通过簇类编号信息将交叉口类型属性相同的节点进行分类，改变某簇类中任意一个节点的交叉口类型，该簇类的其它节点的该属性对应更改；

(5)节点关联删除：实现节点的删除，在仿真系统中，路段的起终点均必须对应节点，同时，信号灯均依附节点存在；当删除节点时，所有与该节点相连的路段以及和依附于该节点的信号灯都同时被删除；

(6)多点合并：实现节点的合并，在某一小范围区域内，对交叉路口，根据用户选择将多个节点和为一个节点，同时更新所有与之关联路段的起终点信息；

(7)节点移动：实现节点的移动，在进行节点移动时，与之相连的路段将随之移动，同时，当节点移动中出现两点距离小于仿真最小要求距离时，将自动将两点合并为一点，更新与新点相连接的路段。

一种面向仿真系统的道路网络绘制装置的路段编辑装置；用于路段的增删、编辑，具体特征为：

(1)合法位置增加路段：实现路段的增加，首先进行位置合法性判断，当路段的起终点均与任意既有节点的中心距离超过仿真系统所要求的最短中心距离时，将新增点与距离最短的既有点合并，不产生新节点，否则，生成新路段与新节点；

(2)路段分割其它图元：实现路段的增加，其首先进行位置判断，当路段跨越范围内存在既有路段图元时，将按用户选择实现路段的打断功能；路段打断后，所有路段维持原方向不变，起终点信息按将加入新节点后的图元更新；

(3)路段关联删除：实现路段的删除，在仿真系统中，路段的起终点均必须对应节点，同时，道路末端禁行以及事故信息均依附路段存在；当删除路段时，路段末端的禁行指示、路段对应事故信息及仅与该路段相连的节点将会同时删除；

(4)设置路段末端禁行：实现路段末端进行设置，编辑路段属性时，在转向禁行指示器属性的中，输入禁止转向的路段的编号，首先判断该禁转路段是否与本路段相连，确认相连后，自动生成对应的末端禁行指示；

(5)更改路段方向：实现路段方向的更改；

(6)合并相连路段：实现相连路段的合并，其首先进行选择路段的方向判断，当选择的多条路段方向均相同时，合并所选路段，同时，删除仅与原路段关联的节点；

(7)反向路段：实现路段的反向平移，对选定路段，指定平移位置，生成与所选路段平行的方向路段。

一种面向仿真系统的道路网络绘制装置的路段编辑装置，用于信号灯增删、编辑，具体特征为：

由于仿真系统中信号灯依附与节点而存在，在进行信号灯增加时，仅能增加到既有节点上；信号灯增加的同时，以该信号灯所属节点为终点的路段，将自动在控制路口出口信号属性中，增加本信号灯编号。

一种面向仿真系统的道路网络输入方法，含有如下步骤：

(1)地图转化步骤：通过路段的复制，将其它地图转化为本装置识别的地图，同时，辨识原路段方向，并按照方向设计箭头。对于基于中心线的原地图，将其平移至两侧，并按右行原理生成对应方向箭头；

(2)节点分割步骤：搜索该节点周围一定范围，若存在路段且用户需要打断时，记录原路段的起终点，方向及各个点位置，按照位置信息生成新的路段，并删除原路段；

(3)节点移动步骤：将原有节点删除，在新节点处从新生成节点。同时，记录与该节点相连路段的所有点位置，并将节点的原有位置替换为新位置，重新绘制路段，删除原路段；

(4)路段方向更改步骤：记录原有路段的方向，各点位置，反向绘制新路段及箭头；

(5)路段平移步骤：复制该路段，将其中心平移至指定点处，同时，改变路段方向；

(6)节点合并步骤：将选择的节点删除，重新成新的节点，同时更新所有与选择节点相连路段的信息，即将原节点替换为新节点。

综上所述，ITSS虽然实现了仿真系统的可视化输入，但无法独立安装运行且存在一定漏洞，为用户的安装和使用带来不便，阻碍了该软件和INTEGRATON仿真系统的推广与发展。

因此，由于通用交通仿真系统INTEGRATON的输入输出文件均为文本文件格式，影响了该仿真系统的应用及推广。为方便仿真系统INTEGRATON的使用，发明如下的道路网络绘制装置，其主要包括以下七部分：路网导入装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置、事故编辑装置、出行起终点编辑装置、路网导出装置。

所发明的装置不仅实现了道路网络的可视化编辑，提高仿真系统的可操作性，而且基于Visual Basic与MAPX地图化组件开发，生成可执行文件，可独立于其它任何软件操作执行，提高的仿真系统的使用便捷性。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明，

图1是道路网络绘制装置结构图；

图2a是道路网络绘制装置各装置关系图；

图2a是道路网络绘制中路网编辑装置中各装置关系图；

图3道路网络绘制装置流程图；

图4节点编辑装置中节点增加流程图；

图5节点编辑装置中节点删除流程图；

图6节点编辑装置中节点移动流程图；

图7a节点编辑装置中节点合并流程图；

图7b节点编辑装置中节点编辑流程图；

图8段编辑装置中路段增加流程图；

图9是路段编辑装置中路段删除流程图；

图10a路段编辑装置中路段合并流程图；

图10b路段编辑装置中路段编辑流程图；

图10c路段编辑装置中路段对向增加流程图；

图11a信号编辑装置中信号添加流程图；

图11b信号编辑装置中信号删除流程图；

图11c信号编辑装置中信号编辑流程图；

图12a事故编辑装置中事故添加流程图；

图12b事故编辑装置中事故删除流程图；

图12c事故编辑装置中事故编辑流程图；

图13是路网效果图。

具体实施方式

下文说明发明的具体实施方式：

实施例1：

一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，包括地图导入装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号灯编辑装置、事故编辑装置、OD对编辑装置、路网导出装置七个部分。这七个部分相互联系，按照导入，编辑，导出的顺序使用。该装置的功能是利用Visual Basic语言，MAPX地图化组件与ACCESS数据库实现的，不仅方便地实现多种地图的编辑功能，更重要的是，可以生成可执行文件，独立运行，提高路网编辑的便捷性。本发明装置的具体功能如下：

1、路网导入装置

本装置的目的在于生成路网文件。主要有以下步骤：

(1)地图导入：包括SHP、TAB格式的底图、栅格图像。

(2)路段生成：可选择路段为中心线，生成单行线或双行线；也可以直接绘制具有箭头属性的路段。

(3)节点生成：在生成路段的两侧，按照仿真系统的最短距离要求，生成路段两侧的节点，若多个节点之间的距离小于最短要求距离，则自动合并为一点。

2、节点编辑装置

本装置的目的在于节点的增删、编辑和移动。主要有以下步骤：

(1)增加节点：首先由用户指定的位置，本装置判定该位置的合法性，即：其与已有节点的距离不得低于仿真系统要求的最短距离。如果位置合法，将增加该节点；反之，则不予增加。其次，在节点增加过程中，若该节点覆盖范围内存在已有路段，本装置将提示是否打断该路段，并按用户选择执行，打断路段时，新路段与原路段保持相同方向。最后，系统将自动对新添节点生成ID号和经纬度信息。

(2)删除节点：根据用户选择删除节点，包括节点及其属性。删除的节点的同时，将自动删除与该节点相连的路段以及依附于该节点的信号灯。

(3)编辑节点：可按需修改节点的ID号，交叉口类型，节点类型，描述等信息。其中，本装置自动对ID号进行一致性检验，同时，可按节点的类型，自动修改同类其它节点的交叉口信息。

(4)移动节点：移动节点至用户指定位置，若新位置存在已有节点，则将两点合并。节点移动的同时，与之相连的路段随之移动。

(5)合并节点：在某一小范围区域内，如，交叉路口，可根据用户选择将多个节点合并为一个节点，同时更新所有与之关联路段的起终点信息。

3、路段编辑装置

本装置的目的在于路段的增删、编辑、合并和反向。主要有以下步骤：

(1)增加路段：首先，进行位置合法性判断，当路段的起终点均与任意既有节点的中心距离超过仿真系统所要求的最短中心距离时，将新增点与距离最短的既有点合并，不产生新节点，否则，生成新路段与新节点。其次，在节点增加过程中，若该节点覆盖范围内存在已有路段，本装置将提示是否打断该路段，并按用户选择执行，打断路段时，新路段与原路段保持相同方向。增加路段时，系统自动生成该路段的ID编号，起点，终点，长度信息。

(2)删除路段：本装置实现路段的删除功能，删除时，路段末端的禁行指示、路段对应事故信息及仅与该路段相连的节点将会同时删除。

(3)编辑路段：本装置可对路段的各项属性进行编辑，如自由流速度，饱和流率，车道数，拥堵密度等。此外，编辑路段时，修改路段末端转向禁行指示器，本装置首先判断该禁转路段是否与本路段相连，确认相连后，自动生成对应的末端禁行指示。

(4)合并路段：本装置实现相连路段的合并，其首先进行选择路段的方向判断，当选择的多条路段方向均相同时，合并所选路段，同时，删除仅与原路段关联的节点。

(5)更改路段方向：本装置实现路段方向的更改。

(6)反向平移路段：本装置实现路段的反向平移功能，对选定路段，指定平移位置，生成与所选路段平行的方向路段。

4、信号灯编辑装置

本装置的目的在于信号的增删和编辑。主要有以下步骤：

(1)增加信号灯：增加信号灯时，首先进行合法性判断，由于统中信号灯依附与节点而存在，当指定位置为节点时，信号灯方可增加。同时，以该信号灯所属节点为终点的路段，将自动在控制路口出口信号属性中，增加本信号灯编号。

(2)删除信号灯：本装置实现信号灯的删除功能，同时，将更改与该信号灯相关联的路段信息。

(3)编辑信号灯：本装置实现信号灯的编辑功能，可对信号灯周期、相位数、各相位信号、信号偏移量、优化频率等参数进行编辑。

5、事故编辑装置

本装置的目的在于事故的增删和编辑。主要有以下步骤：

(1)增加事故：增加信号灯时，首先进行合法性判断，由于系统中事故依附与路段而存在，当指定位置为路段时，事故方可增加。

(2)删除事故：本装置实现事故的删除功能。

(3)编辑事故：本装置实现事故的编辑功能，可对事故起点位置、事故终点位置、事故起始时间、事故终止时间等参数进行编辑。

6、OD对编辑装置

本装置提供OD对编辑功能，实现OD对的增加，删除，批量导入，修改功能。

7、路网导出装置

本装置可按用户指定位置，导出符合仿真系统需要的文件，包括：主控文件，节点文件，路段文件，信号灯文件，事故文件，OD对文件。各类文件均符合仿真系统的格式要求。

以上为面向仿真系统的道路网络编辑装置的各种功能。

为实现面向仿真系统的道路网络编辑装置的各个功能，本发明设计了以下面向仿真系统的道路网络编辑方法：

(1)地图转化方法：通过路段的复制，将其它地图转化为本装置识别的地图，首先将路段图元复制到新建地图的路段层上；接着，按路段的方向，设置各路段的起点，终点到新建地图的节点层上；然后，辨识原路段方向，并按照该方向设计箭头。最后，建立数据库，将各路段的ID编号，长度，起点，终点，方向等参数存储于数据库中。

(2)节点分割方法：搜索该节点周围一定范围，若存在路段且用户需要打断时，首先，记录原路段的起终点，方向及各个点位置；接着，以原路段起点为起点，新增节点为终点，复制并依次连接由该起点到新节点之间的各点，生成第一条新线段，以新增节点为起点，原路段终点为终点，复制并依次连接由新节点到原终点到之间的各点，生成第二条新线段；然后，按原路段的方向绘制两条路段的箭头方向；最后，删除原路段，同时更新数据库中的路段与节点信息。

(3)节点移动方法：将原有节点删除，在新节点处从新生成节点。同时，记录与该节点相连路段的所有点位置，将新节点位置替换原有节点位置后，重新绘制路段，删除原路段。同时，将原有节点的ID号，交叉口信息等参数赋于新节点。

(4)路段方向更改方法：记录原有路段的方向，各点位置，从新绘制箭头，同时，更新数据库中原路段的起点，终点，方向信息。

(5)路段平移方法：复制该路段，将其中心平移至指定点处；然后，记录按路段方向更改的方法，更改新路段的方向；最后，将新路段的信息增加到数据库中。

(6)节点合并方法：将选择的节点删除，重新成新的节点，同时更新所有与选择节点相连路段的信息，即将原节点替换为新节点。

上述方法中，地图转化方法用于路网输入装置，节点分割方法，节点移动方法，节点合并方法均用于节点编辑装置，路段方向更改方法，路段平移方法均用于路段编辑装置。

实施例2：

图1所示，为依据本发明方法设计的一种面向仿真系统的道路网络绘制装置与方法(以下简称为：道路网络绘制装置)的结构图，由路网导入装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置、事故编辑装置、OD编辑装置、路网导出装置七部分构成。这七部分相互联系，这七部分装置是相互关联。该装置的功能是利用Visual Basic语言、MAPX地图化组件及ACCESS数据库实现的，可不依赖于任何软件独立运行；其中，路网导入装置是路网绘制的第一模块，它为以后的路网编辑与输出提供了基础的数据支持，其数据包括空间数据与属性数据两部分，空间数据确定了编辑对象的具体位置，属性数据为对象编辑提供了标识的主键及属性信息。路网编辑装置是本装置的核心，它包括节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置、事故编辑装置、OD编辑装置，通过与路网导入装置中的地图关联，实现对各种图元的增减与编辑。路网导出装置将编辑装置中的各种图元文件进行识别，提取关键属性导出为仿真系统所需要的文本文件。

图3所示，为本发明道路网络绘制装置的详细流程图。最开始进行的是路网导入，用户首先根据选择导入底图并指定文件存储位置，其次，路网导入装置自动创建空间图层库与属性数据库，其中，空间图层库包括节点图层、路段图层、信号图层、事故图层、箭头图层、禁行图层，属性数据库包括：节点属性、路段属性、信号属性、事故属性、OD属性、禁行属性。接着，路网导入装置将自动根据底图，向节点图层，路段图层，箭头图层增加新图元，同时，对节点属性表，路段属性表增加新图元的各种属性。完成路网的底图输入后，进入路网编辑功能，依次进行节点编辑、路段编辑、信号编辑、事故编辑、OD编辑。在这五步编辑过程中，节点图层为节点编辑装置提供位置限定，节点编辑的结果将更新节点图层、路段图层、信号图层的图元信息，并更新节点属性表、路段属性表、信号属性表的属性信息；路段图层与节点图层均为路段编辑装置提供位置限定，路段编辑的结果将更新节点图层、路段图层、箭头图层、信号图层、禁行图层、事故图层，同时，对应更新路段属性、节点属性、禁行属性、信号属性、事故属性；节点图层与信号图层为信号编辑装置提供位置限定，信号编辑结果将作用于节点图层、信号图层，同时，对应更新节点属性、信号属性；路段图层、事故图层为事故编辑装置提供位置限定，事故编辑结果将更新路段图层、事故图层，同时更新事故属性、路段属性；OD编辑装置的作用在与导入外部各种格式的OD文件，在本装置内进行位置判定与修改后，更新OD属性表。在完成路网编辑装置的各项功能后，即可使用路网导出装置，首先按用户要求制定存储位置，并输入控制文件信息，然后便将各编辑文件导出成为仿真系统所需要的：节点文件、路段文件、信号文件、事故文件及OD文件。

路网编辑装置是本装置的核心，而节点编辑装置和路段编辑装置又是路网编辑中的重点，因此，以图4-图7为节点编辑装置进行说明，以图8-图10为路段编辑装置进行说明。此外，以图11和图12分别为信号编辑装置编辑，事故编辑装置进行说明。

图4为节点编辑装置中节点增加流程图。首先，通过用户指定增加节点的位置，装置自动利用节点图层对新位置和周围节点的位置关系进行判定，如果相邻距离小于仿真系统要求的最短距离，则不予增加，反之，则增加节点，针对新增节点更新节点属性和节点图层；接着，利用路段图层判断新增节点与已有路段的关系，如果节点覆盖路段，则在提示用户路段打断信息；最后，根据用户的选择决定是否打断道路，若打断，则删除原路段，增加新路段，同时，更新路段图层和路段属性。

图5为节点编辑装置中节点删除流程图。首先，通过用户选定需要删除的节点，然后通过该点的ID信息，实现路段属性和节点属性的对应，如果在路段属性的路段起点或终点中，发现该节点的ID信息，则记录该路段的ID信息，并通过该路段的ID信息，实现路段属性和事故属性的对应，如果在路段属性的事故编号中，发现存在事故ID信息，则删除该路段的所有事故信息，更新事故属性与事故图层，然后，删除对应的路短信息，更新对应的路段图层与路段属性；接着，通过第一步用户选定节点的ID信息，查找节点属性表中的信号属性，如果该节点存在信号灯ID信息，则删除该节点的所有信号信息，更新信号属性和信号图层；最后，删除用户的指定节点，更新节点图层和节点属性。

图6节点编辑装置中节点移动流程图。首先，由用户选定需要移动的节点，并指定其应转移到的新位置，通过节点图层对新位置周围进行检查，如果在仿真系统要求的最小距离内存在其它节点，则将移动点与最近节点合并(具体流程：图6a节点编辑装置中节点合并流程图、图6b节点编辑装置中节点编辑流程图)，如果在最小距离内不存在已有节点，则在记录原节点所有信息后，删除该节点，更新节点图层与节点属性，接着，在新位置处重新绘制节点，该新节点将继承原节点的属性信息，更新节点属性与节点图层。然后，记录与移动节点相关联的路段属性信息与路段图元信息，删除原路段，更新路段图层与路段属性。最后，将路段图元信息中，移动节点的位置信息替换为新节点的位置信息，从新绘制路段，更新路段图层与路段属性。

图7a节点编辑装置中节点合并流程图；首先，由用户指定需要合并的基点，并通过节点图层和节点属性记录相关的基点位置与属性信息；其次，由用户选择需要合并的点，并通过路段属性的起点，终点信息，查找与合并点相关联的各路段，记录这些路段的ID信息；接着，删除所有合并的点，同时更新节点属性和节点图层；然后，按最开始记录的基点信息，增加新点，更新节点属性和节点图层；最后，更新相关联的路段信息，即相关联路段上的起终点信息，以合并基点的ID信息代替被合并点的ID信息。图7b节点编辑装置中节点编辑流程图，用户可通过位置选择和属性选择两种方式找到目标节点，然后进行属性修改，最后更新节点属性。

图8为路段编辑装置中路段增加流程图。首先，由用户指定路段的起点与终点位置，并进行相邻点最短位置判断，如果新增路段的起点或终点位置处存在已有节点，则将新增路段的端点与已有节点合并，如果在新增路段的端点指定位置周围，尚未有节点存在，即在指定位置处增加节点；然后，通过路段图层进行相交路段的位置判定，若存在相交路段，则询问用户是否打断，用户同意打断后，则删除原有路段，按原路段和新路段的端点与交点，重新生成新的路段，更新路段图层与路段属性；最后，如果用户在属性信息中输入路段转向指示器，则需要增加由新增路断到所输入的指示路段之间的禁行，更新禁行图层与禁行属性。

图9为路段编辑装置中路段删除流程图。首先，由用户选定需要删除的路段；其次，通过对应路段属性表中该路段对应的禁行信息，如果该路段存在禁行，则删除禁行，更新禁行图层与路段属性；接着，通过对应路段属性表中该路段对应的事故信息，如果该路段存在事故，则删除事故，更新事故图层与事故属性；然后，找出对应路段属性表中该路段对应的起终点信息，如果路段的起点或终点仅与该路段相连，则删除该节点，同时，检查节点属性表中该点的信号灯属性，如果该节点存在信号灯，则删除信号灯，更新信号图层和信号属性；最后，删除路段，更新路段图层与路段属性。

图10a路段编辑装置中路段合并流程图；首先，由用户指定需要合并的路段；然后，装置进行路段方向判定，如果这些路段方向一致且相连，则进行路段合并，同时更新路段图层和路段属性；最后删除中间点，更新节点图层和节点属性。图10b路段编辑装置中路段编辑流程图；用户可通过位置选择和属性选择两种方式找到目标路段，然后进行属性修改，最后更新节点属性；图10c路段编辑装置中路段对向增加流程图，首先由用户选定需要平移的路段，记录该路段的所有属性信息；然后，根据用户指定的平移位置，生成与原路段除方向外其它属性均一致的路段；最后，根据新路段，更新路段，箭头图层以及路段属性。

图11a信号编辑装置中信号添加流程图，首先，由用户选择信号的位置；然后，由节点图层判定在该位置是否存在节点，如果存在节点，则进行信号灯增加，更新信号图层，信号属性和节点属性。图11b信号编辑装置中信号删除流程图，首先删除由用户选择的信号，更新信号图层与信号属性；然后，更新节点属性。图11c信号编辑装置中信号编辑流程图，用户可通过位置选择和属性选择两种方式找到目标信号灯，然后进行属性修改，最后更新信号灯属性。

图12a事故编辑装置中事故添加流程图，首先，由用户选择事故的位置；然后，由路段图层判定在该位置是否存在路段，如果存在路段，则进行事故增加，更新事故图层，事故属性和路段属性。图12b事故编辑装置中事故删除流程图，首先删除由用户选择的事故，更新事故图层与事故属性；然后，更新事故属性。图12c  事故编辑装置中事故编辑流程图，用户可通过位置选择和属性选择两种方式找到目标事故，然后进行属性修改，最后更新事故属性。图13为路网效果图。该路网为北京市西三环路网，共有节点1158个，路段2007个，信号50个，事故1个，OD对18069个。

表1-5为该路网生成输出文件示意。

表1：节点文件

表2：路段文件

表3：信号文件

表4：事故文件

表5：OD文件

Claims (6)

1.一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，其特征在于：包括路网导入装置、路网编辑装置和路网导出装置，

其中路网编辑装置包括OD编辑装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置和事故编辑装置；

(1)路网导入装置，建立基础路网，将多种常用格式的地图信息转化为本装置识别的地图信息；同时，提供基于栅格图像的路网绘制方法，自主生成可供本装置编辑的地图信息；

(2)节点编辑装置是节点增删、编辑的装置，即在合法位置增加节点；使用节点分割其它图元；自动生成经纬度信息；节点属性簇类传递；节点及其相关联图元的同时删除；多点合并；节点移动；

(3)路段编辑装置是路段增删、编辑的装置，即在合法位置增加路段；使用路段交点分割路段；路段及其相关联图元的同时删除；设置路段末端禁行；改变路段方向以及合并相连路段；

(4)信号编辑装置是信号灯增删、编辑的装置，即在仿真系统要求位置增加、编辑或删除信号灯；

(5)事故编辑装置是事故增删、编辑的装置，即在仿真系统要求位置增加、编辑或删除事故信息；

(6)OD编辑装置是对OD信息进行增删，编辑的装置，即导入OD信息，修改编辑OD信息，同时验证OD点的合理性；

(7)路网导出装置是将各装置的地理信息导出为INTEGRATION输入文件的装置，即将节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置、事故编辑装置、OD编辑装置的地理文件导出为仿真系统所需要的文本文件；

其中，路网导入装置是路网绘制的第一模块，它为以后的路网编辑与输出提供了基础的数据支持，其数据包括空间图层与属性数据两部分，空间图层确定了编辑对象的具体位置，属性数据为对象编辑提供了标识的主键以及对应的仿真参数；第二模块为路网编辑装置，通过与路网导入装置中的地图关联，实现对各种图元的增减与编辑；第三模块为路网导出装置将编辑装置中的各种图元文件进行识别，提取关键属性并导出为仿真系统所需要的文本文件；

在三个模块中，第二模块路网编辑装置包括OD编辑装置、节点编辑装置、路段编辑装置、信号编辑装置和事故编辑装置；在各装置内部，通过以下方式对应：节点编辑装置中，节点属性中节点ID与节点图层中节点ID一一对应；路段编辑装置中，路段属性与路段图层通过路段ID一一对应、箭头图层中的箭头ID与路段图层路段ID一一对应，箭头图层中的箭头位置，即为路段图层中同ID路段的中间点位置、禁行图层与禁行属性通过禁行ID一一对应，禁行属性中的起点路段或终点路段与路段属性中的路段ID实现多对一对应，同时禁行图层中的禁行位置将与禁行属性中的起点路段和终点对应组合一一对应；信号编辑装置中，信号属性中信号ID与信号图层中信号ID一一对应；事故编辑装置中，事故属性中事故ID与事故图层中事故ID一一对应；在各装置之间，通过以下方式对应：OD编辑装置中的OD起点或OD终点与节点编辑装置中的节点ID实现多对一对应；路段编辑装置中的路段起点或路段终点与节点编辑装置中的节点ID实现多对一对应；信号编辑装置中信号属性通过所属节点与节点编辑中的节点ID实现多对一对应，结合各装置的内部对应关系，实现信号编辑装置中信号属性的信号位置与节点编辑装置中节点图层的节点位置多对一对应；事故编辑装置中事故属性通过所属路段与路段编辑中的路段ID实现多对一对应，结合各装置的内部对应关系，实现事故编辑装置中事故属性的事故任意点编辑装置中路段图层的路段位置多对一对应。

2.根据权利要求1所述的一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，其特征是路网导入装置，其作用在于建立基础路网，具体特征为：

(1)直接导入的地图包括SHP与TAB两种格式，同时，导入栅格图像，便于用户自主绘制新的路网；

(2)根据导入地图的不同性质，将有向路段直接复制到可编辑地图，以无向路段为中心线，在两侧生成不同方向的有向路段，同时删除该中心线；

(3)在导入路段的起终点处生成对应的节点，对于多条路段相交处的节点，将合并为同一点。

3.根据权利要求1所述的一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，其特征是节点编辑装置，用于节点增删、编辑，具体特征为：

(1)节点间距离符合仿真系统要求：实现节点的增加，首先进行位置合法性判断，当新增节点与任意既有节点的中心距离超过仿真系统所要求的最短中心距离时，判定该节点位置不合法，不予增加；

(2)节点分割其它图元：实现节点的增加，首先进行位置判断，当节点覆盖范围内存在路段图元时，将按用户选择实现路段的打断功能路段打断后，维持原方向不变，起终点信息按将加入新节点后的图元更新；

(3)自动生成经纬度信息：实现节点的增加，将自动生成该点的经纬度信息，并不允许修改；

(4)节点属性簇类传递：实现节点的编辑，通过簇类编号信息将交叉口类型属性相同的节点进行分类，改变某簇类中任意一个节点的交叉口类型，该簇类的其它节点的该属性对应更改；

(5)节点关联删除：实现节点的删除，在仿真系统中，路段的起终点均必须对应节点，同时，信号灯均依附节点存在；当删除节点时，所有与该节点相连的路段以及和依附于该节点的信号灯都同时被删除；

(6)多点合并：实现节点的合并，在某一小范围区域内，对交叉路口，根据用户选择将多个节点和为一个节点，同时更新所有与之关联路段的起终点信息；

(7)节点移动：实现节点的移动，在进行节点移动时，与之相连的路段将随之移动，同时，当节点移动中出现两点距离小于仿真最小要求距离时，将自动将两点合并为一点，更新与新点相连接的路段。

4.根据权利要求1所述的一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，其特征是路段编辑装置；用于路段的增删、编辑，具体特征为：

(1)合法位置增加路段：实现路段的增加，首先进行位置合法性判断，当路段的起终点均与任意既有节点的中心距离超过仿真系统所要求的最短中心距离时，将新增点与距离最短的既有点合并，不产生新节点，否则，生成新路段与新节点；

(2)路段分割其它图元：实现路段的增加，其首先进行位置判断，当路段跨越范围内存在既有路段图元时，将按用户选择实现路段的打断功能；路段打断后，所有路段维持原方向不变，起终点信息按将加入新节点后的图元更新；

(3)路段关联删除：实现路段的删除，在仿真系统中，路段的起终点均必须对应节点，同时，道路末端禁行以及事故信息均依附路段存在；当删除路段时，路段末端的禁行指示、路段对应事故信息及仅与该路段相连的节点将会同时删除；

(4)设置路段末端禁行：实现路段末端进行设置，编辑路段属性时，在转向禁行指示器属性的中，输入禁止转向的路段的编号，首先判断该禁转路段是否与本路段相连，确认相连后，自动生成对应的末端禁行指示；

(5)更改路段方向：实现路段方向的更改；

(6)合并相连路段：实现相连路段的合并，其首先进行选择路段的方向判断，当选择的多条路段方向均相同时，合并所选路段，同时，删除仅与原路段关联的节点；

(7)反向路段：实现路段的反向平移，对选定路段，指定平移位置，生成与所选路段平行的方向路段。

5.根据权利要求1所述的一种面向仿真系统的道路网络绘制装置，其特征是路段编辑装置，用于信号灯增删、编辑，具体特征为：由于仿真系统中信号灯依附与节点而存在，在进行信号灯增加时，仅能增加到既有节点上；信号灯增加的同时，以该信号灯所属节点为终点的路段，将自动在控制路口出口信号属性中，增加本信号灯编号。

6.一种面向仿真系统的道路网络输入方法，其特征在于：

(1)地图转化步骤：通过路段的复制，将其它地图转化为本装置识别的地图，同时，辨识原路段方向，并按照方向设计箭头，对于基于中心线的原地图，将其平移至两侧，并按右行原理生成对应方向箭头；

(2)节点分割步骤：搜索该节点周围一定范围，若存在路段且用户需要打断时，记录原路段的起终点，方向及各个点位置，按照位置信息生成新的路段，并删除原路段；

(3)节点移动步骤：将原有节点删除，在新节点处从新生成节点，同时，记录与该节点相连路段的所有点位置，并将节点的原有位置替换为新位置，重新绘制路段，删除原路段；

(4)路段方向更改步骤：记录原有路段的方向，各点位置，反向绘制新路段及箭头；

(5)路段平移步骤：复制该路段，将其中心平移至指定点处，同时，改变路段方向；

(6)节点合并步骤：将选择的节点删除，重新成新的节点，同时更新所有与选择节点相连路段的信息，即将原节点替换为新节点。

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