CN103136789B - 基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法，包括以下步骤：1)地形图数据预处理；2)影像数据预处理；3)将步骤1)和步骤2)处理后的地形图数据和影像数据进行匹配；4)根据设定的规范要求在地形图数据和影像数据上选取道路各类信息，并自动生成道路底图；5)通过外业调绘来修正道路底图。与现有技术相比，本发明具有成图精度高、数据涵盖全、易于传输保存、有利于缩短交通事故处理时间等优点。

Description

基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种道路底图信息处理方法，尤其是涉及一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法。

背景技术

道路底图是交通事故现场图的重要组成部分，道路底图内容多、绘制时间长。交通事故处理过程中，道路底图的绘制主要有三种方式：

1)现场直接绘制示意图，一般采用皮尺或测距仪等仪器测量，用标注尺寸的方式来指定两点间的位置关系，这样的图纸难以满足事故现场责任认定的精度要求；

2)现场绘制比例图，这种作业方式速度过慢，特别是一些事故多发的路口其道路以及附属设施、标志标线都比较复杂，该方式严重影响交通恢复的速度，一般只在发生重特大交通事故时才采用；

3)事先绘制比例图，现场调用预置道路底图，这种方式的优点是速度快，作图精确。

目前，交通事故现场处理中，普遍采用现场直接绘制示意图的方式，内业采用计算机软件，重新整理生成现场比例图的方式。该方式由交警人员现场采用皮尺等工具进行简历测量并现场绘制非比例的示意图。这种方式绘制存在的缺陷为：

1)相对精度低，道路底图中各地物的相对关系不准确；

2)同一路段，不同人员绘制的道路底图不统一，给事故责任方的判断带来一定的难度；

3)纸质的道路底图不易保存、归档以及信息传输和共享；

4)受现场绘制时间的限制，道路底图随机性较大，涵盖内容不全。

近几年国内外都相继研发了各类交通事故现场绘图软件系统，例如The CADZONE公司的Quick Scene软件，此外，还有Formdocs LLC公司等也在从事交通事故绘图系统相关的研发工作。这类绘图系统也存在不足：

1)事故发生后全部图形都要在现场绘制，占时较多；

2)缺乏统一的行业标准，并未达到真正意义上的快速、信息化；

3)不能做到大范围的推广应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成图精度高、数据涵盖全、易于传输保存、有利于缩短交通事故处理时间的基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)地形图数据预处理；

2)影像数据预处理；

3)将步骤1)和步骤2)处理后的地形图数据和影像数据进行匹配；

4)根据设定的规范要求在地形图数据和影像数据上选取道路各类信息，并自动生成道路底图；

5)通过外业调绘来修正道路底图。

所述的地形图数据预处理为对输入的原始地形图数据进行清理和纠正，具体为：

首先选择要去操作的对象，然后是选择要进行的图形清理工作项，进行清理。

所述的清理工具采用raster design的图形清理工具。

所述的影像数据预处理包括图像裁剪和图像融合；

所述的图像裁剪为以设定的裁剪单位将输入的影像数据裁剪成一样大小的图幅；

所述的图像融合为将高分辨率的单色影像与全色影像进行融合。

所述的地形图数据和影像数据进行匹配具体为：

分别在影像数据和地形图数据上选取至少3个一一对应的控制点，利用RasterDesign软件的配准工具将影像数据进行配准。

所述的控制点的选择规则如下：

1)选取明显地物点，尽量紧贴地面地物的边缘、转角；

2)选取的控制点分布均匀；

3)在选取的同时，自动计算误差，对于出现的误差较大的点及时删除。

所述的步骤4)根据设定的规范要求在地形图数据和影像数据上选取道路各类信息，并自动生成道路底图具体为：

第一步是将地形图中的道路边缘线、点状地物、隔离带、隔离栏、隔离水马的道路图形转绘成符合道路成图规范的图形，并同时复制到基线给予属性；

第二步直接在栅格的影像数据绘制出道路标志标线、导流带后，通过手工矢量化影像道路数据；

第三步完成交通道路底图的绘制。

所述的外业调绘采用简易直接补测法，调绘内容包括量取标志标线的间隔、道路标线的颜色、采集路面的箭头标志、更新路名，以此修改相关地物的位置。

所述的影像数据为高分辨率遥感影像，包括航空影像和高分辨率卫星影像。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)成图精度高，本发明制作的道路底图以地形图为基础，因此其绝对精度、相对精度都符合各项国家标准，利于事故责任的认定；

(2)数据涵盖全，本发明制作的道路底图覆盖规范要求的道路底图的所有元素以及地面可识别地物，其数据信息丰富，涵盖范围广；

(3)易于传输保存，本发明制作的道路底图均为矢量电子图，图面清晰、准确、规范，地物与地物之间的相对关系清晰明了，传输与保存也比较方便；

(4)有利于缩短交通事故处理时间，本发明绘制的道路地图可实现分幅管理和检索，可以实现与GPS数据的直接对接和位置查询、调绘，这就避免了现场绘制道路底图，大大缩短交通事故处理时间；

(5)通过具有代表性的道路底图绘制实例进行验证，证明本发明研究的整个绘图过程实际可行，不仅所生成的道路底图数据内容严格按照各项国家标准，数据相对精度高，而且整个绘制过程耗费人力物力少、效率高。道路底图能够在事故现场直接调用，其应用能够节省绘制现场图的时间，提高交警的工作办案效率，具有实际应用价值。

(6)采用的高分辨率遥感影像，包括航空影像和高分辨率卫星影像，因此在各城市进行航测成图时充分利用航空影像中的标志标线信息制作城市的高精度的用于事故现场成图的地图数据库，对交通事故的快速处理以及事故的处理分析具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明图形清理前的示意图；

图3为本发明图形清理后的示意图；

图4为本发明数据内业处理示意图；

图5为实施2的外业调绘前的底图；

图6为实施2的外业调绘后的底图；

图7为实施3的外业调绘前的底图；

图8为实施3的外业调绘后的底图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明主要针对交通事故现场比例图的快速绘制，将比例图中的固定要素分离出来，定义为道路底图，主要包括路面标志标线、路面设施等。本发明采用大比例尺地形图和高分辨率遥感影像叠加处理获取的方法。现有的大比例尺地形图均在统一坐标系下，一般坐标系为城市独立坐标系，比例尺为1∶500，其制图精度满足日常工程施工要求，主要包含道路地面上突起的地物，但缺乏交通事故图所需的道路标志标线图形信息。道路标志标线是交通事故现场图的重要图形要素，也是事故处理的重要依据。而高分辨率遥感影像图形恰好可以提供底图所需要的道路标志标线等必要的图形信息，然而图像存在变形等，精度不高且缺少坐标参考系。本发明将两者叠加，将影像匹配到地形图后，根据规范要求在两图上选取道路各类信息，完成道路底图的制作。

如图1所示，一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法，包括以下步骤：

1)地形图数据预处理；

2)影像数据预处理；

3)将步骤1)和步骤2)处理后的地形图数据和影像数据进行匹配；

4)根据设定的规范要求在地形图数据和影像数据上选取道路各类信息，并自动生成道路底图；

5)通过外业调绘来修正道路底图。

地形图数据预处理

现有的地形图数据多以AutoCAD平台的dwg/dxf文件格式存储，未经过图形清理的地形图包含内容繁多，由现有CAD地形图制作道路底图的过程中，经常会遇到线段该接上的而没接上，有短小露头的地方或者节点过多等问题。总结为如下问题：悬挂点、圆弧连接、两个交叉点、超出线头等。因此，由大比例尺地形图与道路底图图形的数据要求相差甚远，需要对原有的CAD地形图数据进行清理和纠正，以满足道路底图图形要求

地形图的图像清理采用raster design的图形清理工具，直接在命令行输入“MapClean”或者点击菜单中地图-＞工具-＞图形清理或者菜单中修改-＞图形清理，即可调出图形清理向导。

图形清理前首先要选择要操作的对象，可以选择全部或者手动选择。然后是选择要进行的图形清理工作项，Map 3D以及内置的多种工作项，能够解决工作中遇到的绝大多数图形问题。比如添加了一个删除短对象的工作项，然后再把小于指定容差的小对象删除。对应容差的设置你可以通过点pick按钮在图面上指定。你可以添加多个，并设置他们的执行顺序。清理结果如图2、图3所示。

影像数据预处理

用影像作为数据源的预处理视数据源的具体情况而定，涉及图像几何纠正、图像匹配、图像融合和图像裁剪，以满足交通道路数据底图的绘制要求。但是有些影响数据已做过相应处理，则可省去对应的图像操作。本发明中采用的是经过几何纠正的高分辨率遥感影像，影像数据预处理需要进行图像裁剪和图像融合。

1)图像裁剪

在对遥感影像进行配准之前，要把遥感影像所包括研究区域的范围大致的裁剪出来，对于本发明所研究的交通道路底图绘制，作为数据源的影像图，裁剪的单位为一个路口或者一个路段。将图像裁剪成一样大小的图幅后再进行后续的处理。

2)图像融合

在遥感应用领域中，单一传感器影像数据通常不能提取足够的信息来满足需要，它所能提取的信息是有限的、不完整的。因为目标的特征是包括电磁辐射在内的所有表征媒介来表达，某一波段的电磁辐射图像仅能够表达与其相关的特征。而多传感器图像数据通过融合可以得到更多的信息，减少理性的模糊性，提高遥感数据的利用率。

图像融合不是简单的叠加，它产生新的蕴含更多有价值信息的图像，即达到1加1大于2，甚至是远大于2的效果。本发明研究的图像融合主要是将高分辨率的单色影像与全色影像进行融合，高分辨率影像拥有清晰的地物表达，而全色影像拥有地物的色彩表达，将两者融合在一起之后，就能得到高分辨率的全色影像，能够更精确的进行道路底图的数字化。

地形图数据和影像数据进行匹配

影像是不具备坐标系统的，故利用地形图将影像进行配准，将两者叠合到一起，便于后面进一步加工绘图。此项工作利用Raster Design软件的配准工具，分别在图像和地形图上选取一一对应的控制点，选取3个以上点就可匹配。在选择控制点的时候应注意：

1)、选取明显地物点，尽量紧贴地面地物的边缘、转角等，避免选择屋檐等有投影误差的点。

2)、选取的控制点分布均匀，避免选取同一地块内的多个点。

3)、在选取的同时，对话框会自动计算误差，对于出现的误差较大的点应及时删除，以免影响整个图片的匹配结果。

道路底图绘制

初步内业绘图

对于面积比较小的区域，通过以上对地形图和影像数据的预处理，就得到满足要求的数据叠加图。如果要得到大范围的叠加图，还需要对多幅小范围的叠加图像进行拼接。在叠加图的基础上开始绘制道路底图。即将道路上的地物标志符号化并赋予属性，生成符合规范需要的交通道路底图。

道路底图的绘制功能由在CAD基础上二次开发的绘图功能实现。将匹配好的叠加图导入CAD，利用自行设计的绘图系统进行道路标志的数字化，结合两种数据源初步的内业绘制分两步进行。

第一步是将地形图中的道路边缘线、点状地物、隔离带、隔离栏、隔离水马等道路图形转绘成符合道路成图规范的图形，并同时复制到基线给予属性。

如图4所示，是将地形图中的单线隔离带绘制加工成道路底图的隔离带，通过绘图系统的处理，单线隔离带生成带有编码的基线，同时图形的表示也成了规范要求的虚实双线。

第二步是遥感影像的判读，将其作为背景，利用绘图系统直接在栅格的遥感影像图绘制出道路标志标线、导流带等地物，手工矢量化道路数据，完成交通道路底图的绘制。

外业调绘

由于现代社会发展迅速，道路的建设也是日新月异，有些情况下影像上的道路描述和实际情况有所偏差，所以在绘制完成后还需到实地进行确认以及进行简单的调绘。

作为交通事故道路地图其绝对精度要求不高，相对精度要求较高，因此可采用简易直接补测法进行外业调绘。调绘内容包括量取标志标线的间隔、道路标线的颜色、采集路面的箭头标志、更新路名等，以此修改相关地物的位置。调绘的工具为普通皮尺和激光测距仪。

在道路标志变化不大时，以道路边缘为基准用皮尺和测距仪为工具进行比较测量。只需测得道路标志标线的相对宽度，对不符合的数据进行平移。而对于变化较大而不能采取简单的平移修改道路数据时，采用距离交会法，在两个固定地点对地物测距，交会得到变化地物的位置。

在车辆多且行驶速度快的危险路口，研究采用激光测距仪进行数据采集，本发明研究所用的测距仪为莱卡公司的，自带摄像头，能够准确对准所测地物。为了得到更加精确的数据，将测距仪安置在照相用的三角架上，固定位置的同时可以对测距仪的位置和角度进行更加精确的调整，类似于全站仪。

实施例2

以上海市浦东陆家嘴地区的普通道路为例，采用数据源分别是1∶500地形图和2004年的影像数据。遥感影像数据为多光谱假彩色影像和全色快鸟影像，分辨率达到0.61m。地形图的坐标参考系为上海城市坐标系统。

遥感影像的预处理包括影像融合和裁剪。为了能容易的辨别地物，方便数字化，将这两种影像进行融合处理。当对遥感影像进行了融合之后，就可以依照地形图的区域范围，对遥感影像进行粗略的裁剪，从而获得与地形图范围同样大小的影像区域。地形图的预处理主要利用Map 3D的图形清理工具，对原始地形图进行删除短对象、清理多线段、打断交叉对象等图形清理。而后将地形图和影像匹配起来，本发明匹配选取了路口的5个控制点进行匹配，最大误差控制在0.5m以内。

数据预处理之后，开始在叠加的图形上数字化绘制交通道路底图，主要绘制内容为影像上可分辨，地形图上已存在的道路信息，比如道路边缘线、点状地物、隔离带、隔离栏、隔离水马、道路标志标线、导流带等，道路要素的绘制采集主要遵从的国家标准有：《道路交通事故现场图形符号》(GB11797-2005)、《道路交通标志和标线》(GB57681999)、《道路交通事故现场图测绘》(GA49-93)。

在影像的基础上进行绘制道路标志标线，绘制的结果如图5所示。最后到现场进行外业调绘，本发明采用实例地物的变化不大，主要纠正了道路标线的颜色，采集路面的箭头、稍微挪动了标志标线的位置，调绘结果如图6所示。

实施例3

以韶关市北江北路与韶南大道交叉口为例，该路口影像图由于树木的遮挡，无法直接从影像图上分辨路面标志标线。首先，将影像作为背景，绘制了部分道路标志标线，结果如图7所示。在实地，丈量了车道宽度，核对车道数。将原双黄实线修改为双黄虚线，对车道分界线进行平移，并补充缺失的车道线。同时将人行道延伸至道路边线处。完成后的道路底图如图8所示。采用该方法，避免了在实地架设仪器并进行大面积测量，缩短了外业工作量，提高了道路底图成图效率。

Claims (4)

1.一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)地形图数据预处理；

2)影像数据预处理；

3)将步骤1)和步骤2)处理后的地形图数据和影像数据进行匹配；

4)根据设定的规范要求在地形图数据和影像数据上选取道路各类信息，并自动生成道路底图；

5)通过外业调绘来修正道路底图；

所述的地形图数据预处理为对输入的原始地形图数据进行清理和纠正，具体为：

首先选择要去操作的对象，然后是选择要进行的图形清理工作项，进行清理；

所述的影像数据预处理包括图像裁剪和图像融合；

所述的图像裁剪为以设定的裁剪单位将输入的影像数据裁剪成一样大小的图幅；

所述的图像融合为将高分辨率的单色影像与全色影像进行融合；

所述的地形图数据和影像数据进行匹配具体为：

分别在影像数据和地形图数据上选取至少3个一一对应的控制点，利用RasterDesign软件的配准工具将影像数据进行配准；

所述的控制点的选择规则如下：

1)选取明显地物点，尽量紧贴地面地物的边缘、转角；

2)选取的控制点分布均匀；

3)在选取的同时，自动计算误差，对于出现的误差较大的点及时删除；

所述的步骤4)根据设定的规范要求在地形图数据和影像数据上选取道路各类信息，并自动生成道路底图具体为：

第一步是将地形图中的道路边缘线、点状地物、隔离带、隔离栏、隔离水马的道路图形转绘成符合道路成图规范的图形，并同时复制到基线给予属性；

第二步直接在栅格的影像数据绘制出道路标志标线、导流带后，通过手工矢量化影像道路数据；

第三步完成交通道路底图的绘制。

2.根据权利要求1所述的一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法，其特征在于，所述的清理采用raster design的图形清理工具。

3.根据权利要求1所述的一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法，其特征在于，所述的外业调绘采用简易直接补测法，调绘内容包括量取标志标线的间隔、道路标线的颜色、采集路面的箭头标志、更新路名，以此修改相关地物的位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于地形图和影像的交通事故道路底图信息处理方法，其特征在于，所述的影像数据为高分辨率遥感影像，包括航空影像和高分辨率卫星影像。