CN105206051B - 一种城市路网合理性评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市路网合理性评价方法及装置，该方法包括：实时获取浮动车的交通数据，其中包括位置数据，根据位置数据确定浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果，根据交通数据以及匹配结果分析得到城市路网中各路段的交通流量数据，获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，根据校验交通流量数据，校验交通流量数据，根据校验后的各路段的同一时间段内交通流量数据以及对应的各路段长度，计算得到各路段的非直线系数，并根据该非直线系数评价城市路网。本发明相较于现有技术，通过将浮动车的交通数据应用到交通流量的分析中，增强灵活性，降低成本，提高准确性。

Description

一种城市路网合理性评价方法及装置

技术领域

本发明属于交通技术领域，尤其涉及一种城市路网合理性评价方法及装置。

背景技术

城市道路网(urban road network)是城市范围内由不同功能、等级、区位的道路，以一定的密度和适当的形式组成的网络结构。随着社会发展，城市交通流量迅猛增加，城市交通管理的难度也是逐步加大。城市道路网的密度越来越大，而且路网的节点(道路的交叉口)数目越来越多，如何实现对其进行智能、安全的宏观管理成为一个难题。

现有的研究都是基于城市道路网络的静态结构进行分析，并没有考虑城市居民的出行过程中产生的交通流量。而在实际的交通情况中，交通流量对路网设计合理性的评价影响非常大。交通流量从一个侧面反应了城市居民的出行需求，尤其是对于出行需求较为旺盛的区域，在路网设计的合理性上面就更为关注。现有技术中，建立交通流模型都是基于通过固定交通监测设备采集交通流量的基础上，即城市路段交通流量的采集主要是通过线圈、微波、视频等技术来采集，技术缺陷是设备安装及维修工作量大，并且覆盖范围有限。而现有的路网合理性评价都是基于静态的路网结构，没有考虑交通流量。脱离了现实交通情况的路网合理性评价显然并不完备。

发明内容

本发明提供一种城市路网合理性评价方法及装置，通过将浮动车的交通数据应用到交通流量的分析中，增强灵活性，降低成本，提高准确性。

本发明提供一种城市路网合理性评价方法，包括：实时获取浮动车的交通数据，所述交通数据中包括所述浮动车的位置数据；根据所述位置数据，确定所述浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果；根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据；获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，根据所述校验交通流量数据，校验所述交通流量数据，所述校验交通流量数据为与所述交通数据同时段同断面的交通流量数据；根据校验后的所述各路段同一时间段内的交通流量数据以及对应的各路段长度，计算得到各路段的非直线系数，并根据所述各路段的非直线系数评价城市路网。

本发明提供一种城市路网合理性评价装置，包括：获取模块，用于实时获取浮动车的交通数据，所述交通数据中包括所述浮动车的位置数据；确定模块，用于根据所述位置数据，确定所述浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果；分析模块，用于根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据；获取流量模块，用于获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，所述校验交通流量数据为与所述交通数据同时段同断面的交通流量数据；校验模块，用于根据所述校验交通流量数据，校验所述交通流量数据；计算模块，用于根据校验后的所述各路段同一时间段内的交通流量数据以及对应的各路段长度，计算得到各路段的非直线系数；评价模块，用于根据所述各路段的非直线系数评价城市路网。

从上述本发明实施例可知，本发明通过将浮动车的交通数据应用到交通流量的分析中，相较于现有技术通过固定交通数据监测设备的交通数据对交通流量的分析，灵活性大，成本低。并且，将交通流量引入城市路网的非直线系数的计算中，使得对城市路网的评价依据更合理，评价后更符合现实需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的城市路网合理性评价方法的实现流程示意图；

图2是本发明第二实施例提供的城市路网合理性评价装置的结构示意图；

图3是本发明第三实施例提供的城市路网合理性评价装置的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的城市路网合理性评价方法的实现流程示意图。该方法主要包括以下步骤：

S101、实时获取浮动车的交通数据，该交通数据中包括该浮动车的位置数据；

浮动车(Floating Car)一般是指安装了车载全球定位系统(GPS，GlobalPositioning System)定位装置并行驶在城市主干道上的公交汽车和出租车。浮动车可提供在其行驶过程中定期记录的本车位置，方向和速度等交通数据。

S102、根据该位置数据，确定该浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果；

其中，轨迹点是指浮动车的实时位置。

根据该位置数据，可确定该浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果，即，可以得到当前该浮动车行驶在电子地图标识的城市路网的哪个路段上，以便于获取该路段的交通流量状况。

具体匹配过程，可以是根据该位置数据在该浮动车的历史位置数据中随机获取多个待匹配点，根据浮动车的轨迹点与该待匹配点的距离，获取城市路网的待匹配路段，最后结合地图匹配应用技术的两个前提，即被定位的车辆一定是行驶在道路上与用于地图匹配的电子地图道路位置信息精度非常高，确定浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果。

在进行匹配的过程中，通过将轨迹形状相似性测度改造为增量行驶点的形式，以及，顾及浮动车自身活动行为及其它浮动车相互制约的基础上，增加匹配的精度。其中，增量行驶点，即在多个车辆交叉行驶时，通过在不同方位增加行驶过的点更精准的确定车辆各自行驶轨迹。浮动车与其他浮动车制约，即，浮动车彼此的行驶速度及位置会受相邻浮动车的影响。

需要说明的是，待匹配点是与该位置数据所指示的位置距离较近的点，可以设置一个预置距离值，当该电子地图中一个地点与浮动车的轨迹点之间的距离小于该预置距离值时，随机被选为待匹配点。

由于浮动车一般会优先选择高等级道路行驶，这样在一个较短的采样间隔内浮动车很有可能仍在同一条道路或同一个等级道路上行驶。为了得到更准确的数据统计，本实施例采用多级道路网数据模型来组织城市路网数据。

其中，浮动车的历史位置数据来自于浮动车以往上报的交通数据。需要说明的是，浮动车的交通数据中存在一些异常数据，因此需要对交通数据进行预处理。具体可根据车载状态标记的变化判断哪些数据异常。车载状态是指浮动车的载人状态，例如，车载状态标记显示为浮动车超出合理时间一直没有载客，或者浮动车为出租车时乘客上车后几秒钟就下车，可以判断为异常数据。另一方面，浮动车在行驶过程中，周围建筑物的遮挡对车载GPS设备发送信号会产生非常大的影响，有时会造成GPS设备接收或传送的交通数据与实际值出入很大，这些数据也可判断为异常数据。对交通数据做预处理则是删除掉上述的异常数据，否则会对之后的数据统计结果产生不良影响。

继而，将预处理后的交通数据存储到PostGIS空间数据库中。

S103、根据交通数据以及该匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据；

交通流量是在单位时间内，通过道路某一地点、某一断面或某一条道路的车辆数，它是由路上行车数量决定的。

根据浮动车的实时的交通数据，以及浮动车行驶在哪个路段上，可以得到城市路网中各路段的交通流量数据。本实施例采用以浮动车的速度特性为分段依据的三段式速度-流量模型为基础模型，该模型以速度为分段依据，主要分为以下三个阶段：

第一阶段：自由流阶段，此阶段车辆少，密度较少，车辆能够以其所期望的速度，车头间距大于安全距离的情况下，自由行驶。

第二阶段：过度阶段。随着路上车辆增多，车流密度变大，车辆行驶开始受到前车的干扰。驾驶者出于安全的考虑需要与前车保持距离。

第三阶段：跟驰阶段。跟驰阶段车辆密度大，车辆之间互相干扰性强，车速较低，自由度小。由于前车的影响，后车的车速忽高忽低变化较大。速度容易控制，在控制车头间距的过程中不会受刹车距离的制约。

与三段式速度-流量模型相关的参数(包括：速度、位置、时间等数据)易于获取，非常适合浮动车的交通数据的特点。

在三段式速度-流量模型的基础上，再结合地理信息系统(GIS，GeographicInformation System)交通分析方法，可分析得到城市路网中各路段的交通流量数据，并将得到的交通流量数据存储在该PostGIS空间数据库中。

S104、获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，根据该校验交通流量数据，校验该交通流量数据，该校验交通流量数据为与该交通数据同时段同断面的交通流量数据；

获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，所选取的校验交通流量数据和浮动车的该交通数据为同时段同断面的交通流量数据，该固定交通数据监测设备可包括地感线圈、微波设备和视频设备。例如，可选取与上述浮动车的交通数据同时间段、同断面处现有的地感线圈测量的校验交通流量数据，通过与上述根据浮动车的交通数据得到的交通流量数据相比较，以验证根据浮动车的交通数据得到的交通流量数据的精度及有效性。

进一步地，可根据比较结果，按照预置的修正规则，对浮动车的交通数据得到的交通流量数据进行修正，如：将与校验交通流量数据偏差较大的交通流量数据修正为对应的校验交通流量数据，以提高交通流量数据的精度及有效性。

S105、根据校验后的各路段同一时间段内的交通流量数据以及对应的各路段长度，计算得到各路段的非直线系数，并根据各路段的非直线系数评价城市路网。

非直线系数是城市路网布局规划中的一项重要指标。城市路网两节点(小区)间的非直线系数定义为该两节点(小区)间的路上实际距离比两点间空中直线距离，如果以时间或费用为标准，则非直线系数定义为从甲节点(区)到乙节点(区)路上所花费的实际时间或费用与两个节点(区)空间直线距离(假想)所要花费的时间或费用之比。

为了得到城市路网的非直线系数，要先得到城市路网中同一时间段内各路段的非直线系数，这需要将一个路段的一个节点设置为起始点(Origin，简称O)，该路段的另一个节点设置为终点(Destination，简称D)，再将两节点间的连通路网提取出来进行计算分析。

上述步骤S103中通过GIS的交通分析方法获得了城市路网中各路段的交通流量并经过步骤S104校验后，将相应的交通流量加载到各个路段上，由同一时间段内各个路段上各自的交通流量与城市路网中总的交通流量的比值作为各路段上各自的权值，得到各路段上的交通流量权值。按照传统静态非直线系数的计算方法，将交通流量权值引入到静态非直线系数算法中，得到加载了交通流量的改进的非直线系数，从而可改善路网合理性评价方法，可据此对城市路网进行评价。

改进的非直线系数(α)具体地计算方式是，先将各路段各自的交通流量分别与城市路网中各路段总交通流量的比值，作为各路段各自的权值，再将各路段各自的权值与对应的各路段长度的乘积，与城市路网中各路段的所述乘积的总和之间的比值，作为各路段各自的非直线系数。

具体地计算公式如下：

W_i＝G_i/(G₁+G₂+......+Gn)

W为路段的权值，G为路段交通流量，(G₁+G₂+......+Gn)为各路段总交通流量。0＜i＜n，n为自然数。

进一步地：

α＝W_i×L_i/(W₁×L₁+W₂×L₂+......+Wn×L_n)

α为改进的非直线系数，L为路段的长度。

本发明实施例中，通过将浮动车的交通数据应用到交通流量的分析中，相较于现有技术通过固定交通数据监测设备的交通数据对交通流量的分析，灵活性大，成本低。并且，将交通流量引入城市路网的非直线系数的计算中，使得对城市路网的评价依据更合理，评价后更符合现实需要。

请参阅图2，图2是本发明第二实施例提供的城市路网合理性评价装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。图2示例的城市路网合理性评价装置可以是前述实施例提供的城市路网合理性评价方法的执行主体，如计算机设备或计算机设备中的一个模块。具体细节可参见前述图1所示城市路网合理性评价方法的相关描述。

该装置包括：获取模块201、确定模块202、分析模块203、获取流量模块204、校验模块205、计算模块206以及评价模块207。各功能模块详细说明如下：

获取模块201，用于实时获取浮动车的交通数据，所述交通数据中包括所述浮动车的位置数据；

确定模块202，用于根据所述位置数据，确定所述浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果；

分析模块203，用于根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据；

获取流量模块204，用于获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，所述校验交通流量数据为与所述交通数据同时段同断面的交通流量数据；

校验模块205，用于根据所述校验交通流量数据，校验所述交通流量数据；

计算模块206，用于根据校验后的所述各路段同一时间段内的交通流量数据以及对应的各路段长度，计算得到各路段的非直线系数；

评价模块207，用于根据所述各路段的非直线系数评价城市路网。

需要说明的是，以上图2示例的城市路网合理性评价装置的实施方式中，各功能模块的划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将搜索装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。而且，实际应用中，本实施例中的相应的功能模块可以是由相应的硬件实现，也可以由相应的硬件执行相应的软件完成(本说明书提供的各个实施例都可应用上述描述原则)。

本实施例对城市路网合理性评价装置的各功能模块实现各自功能的具体过程，请参见上述图1所示实施例中描述的具体内容，此处不再赘述。

本发明实施例中，通过将浮动车的交通数据应用到交通流量的分析中，相较于现有技术通过固定交通数据监测设备的交通数据对交通流量的分析，灵活性大，成本低。并且，将交通流量引入城市路网的非直线系数的计算中，使得对城市路网的评价依据更合理，评价后更符合现实需要。

请参阅图3，图3是本发明第三实施例提供的城市路网合理性评价装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。图3示例的城市路网合理性评价装置可以是前述实施例提供的城市路网合理性评价方法的执行主体，如计算机设备或计算机设备中的一个模块。具体细节可参见前述图1所示城市路网合理性评价方法的相关描述。图3示例的城市路网合理性评价装置，主要包括：获取模块301、确定模块302、获取待匹配点模块3021、获取待匹配路段模块3022、确定匹配结果模块3023、分析模块303、获取流量模块304、校验模块305、计算模块306以及评价模块307。各功能模块详细说明如下：

获取模块301，用于实时获取浮动车的交通数据，所述交通数据中包括所述浮动车的位置数据；

确定模块302，用于根据所述位置数据，确定所述浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果；

分析模块303，用于根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据；

获取流量模块304，用于获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，所述校验交通流量数据为与所述交通数据同时段同断面的交通流量数据；

校验模块305，用于根据所述校验交通流量数据，校验所述交通流量数据

计算模块306，用于根据校验后的所述各路段同一时间段内的交通流量数据以及对应的各路段长度，计算得到各路段的非直线系数；

评价模块307，用于根据所述各路段的非直线系数评价城市路网。

进一步地，该装置还包括：

确定模块302还可以进一步包括：

获取待匹配点模块3021，用于根据所述位置数据在所述浮动车的历史位置数据中获取多个待匹配点；

获取待匹配路段模块3022，用于根据浮动车的轨迹点与所述待匹配点的距离，获取城市路网的待匹配路段；

确定匹配结果模块3023，用于确定所述轨迹点与所述待匹配路段的匹配结果。

进一步地，分析模块303，还用于通过三段式速度-流量模型以及地理信息系统交通分析方法，根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据。

计算模块306，还用于将校验后的各路段同一时间段内各自的交通流量分别与城市路网中各路段总交通流量的比值，作为各路段各自的权值，以及，将各路段各自的权值与对应的各路段长度的乘积，与城市路网中各路段的所述乘积的总和之间的比值，作为各路段各自的非直线系数。

本实施例对城市路网合理性评价装置的各功能模块实现各自功能的具体过程，请参见上述图1所示实施例中描述的具体内容，此处不再赘述。

本发明实施例中，通过将浮动车的交通数据应用到交通流量的分析中，相较于现有技术通过固定交通数据监测设备的交通数据对交通流量的分析，灵活性大，成本低。并且，将交通流量引入城市路网的非直线系数的计算中，使得对城市路网的评价依据更合理，评价后更符合现实需要。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种城市路网合理性评价方法及装置的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种城市路网合理性评价方法，其特征在于，所述方法包括：

实时获取浮动车的交通数据，所述交通数据中包括所述浮动车的位置数据；

根据所述位置数据，确定所述浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果；其中，所述轨迹点是指所述浮动车的实时位置；

根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据；

获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，根据所述校验交通流量数据，校验所述交通流量数据，所述校验交通流量数据为与所述交通数据同时段同断面的交通流量数据；

将校验后的各路段同一时间段内各自的交通流量分别与城市路网中各路段总交通流量的比值，作为各路段各自的权值；

将各路段各自的权值与对应的各路段长度的乘积，与城市路网中各路段的所述乘积的总和之间的比值，作为各路段各自的非直线系数，并根据所述各路段的非直线系数评价城市路网；

所述根据所述位置数据，确定所述浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果包括：

根据所述位置数据在所述浮动车的历史位置数据中获取多个待匹配点；其中，所述待匹配点是电子地图中与浮动车的轨迹点之间的距离小于预设距离值的点；所述浮动车的历史位置数据为根据车载状态变化去除异常数据的浮动车的交通数据；

根据浮动车的轨迹点与所述待匹配点的距离，获取城市路网的待匹配路段；

确定所述轨迹点与所述待匹配路段的匹配结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据包括：

通过三段式速度-流量模型以及地理信息系统交通分析方法，根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据。

3.一种城市路网合理性评价装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于实时获取浮动车的交通数据，所述交通数据中包括所述浮动车的位置数据；

确定模块，用于根据所述位置数据，确定所述浮动车的轨迹点与城市路网路段的匹配结果；其中，所述轨迹点是指所述浮动车的实时位置；

分析模块，用于根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据；

获取流量模块，用于获取通过固定交通数据监测设备采集的校验交通流量数据，所述校验交通流量数据为与所述交通数据同时段同断面的交通流量数据；

校验模块，用于根据所述校验交通流量数据，校验所述交通流量数据；

计算模块，用于将校验后的各路段同一时间段内各自的交通流量分别与城市路网中各路段总交通流量的比值，作为各路段各自的权值；

将各路段各自的权值与对应的各路段长度的乘积，与城市路网中各路段的所述乘积的总和之间的比值，作为各路段各自的非直线系数；

评价模块，用于根据所述各路段的非直线系数评价城市路网；

所述确定模块包括：

获取待匹配点模块，用于根据所述位置数据在所述浮动车的历史位置数据中获取多个待匹配点；其中，所述待匹配点是电子地图中与浮动车的轨迹点之间的距离小于预设距离值的点；所述浮动车的历史位置数据为根据车载状态变化去除异常数据的浮动车的交通数据；

获取待匹配路段模块，用于根据浮动车的轨迹点与所述待匹配点的距离，获取城市路网的待匹配路段；

确定匹配结果模块，用于确定所述轨迹点与所述待匹配路段的匹配结果。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分析模块，还用于通过三段式速度-流量模型以及地理信息系统交通分析方法，根据所述交通数据以及所述匹配结果，分析得到城市路网中各路段的交通流量数据。