CN105893961A - 一种道路中线提取方法 - Google Patents

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陈思宁
丁建勋
王礼江
杨建科
杨学峰
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Abstract

本发明公开了一种道路中线提取方法；包括以下步骤：1)、将道路边线数据进行拓扑分析，使得道路边线首尾相连；2)、将道路边线构面；3)、进行特征点加密；4)、对特征点进行最邻近点分析；5)、将特征点与最邻近点连接，获取连接线的中点；6)、将得到的中点进行空间分析，如该点不面内，剔除该点；7)、将中点数据进行最邻近分析，得到该点与最邻近点的连线；8)、将得到的连线与道路面装数据进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7；9)、将最终得到的中点连线进行拓扑分析，使得各线段首尾相连，得到中心线。本发明具有原理简单，实现效率和准确率高的特点，可以用于城市复杂道路中心线的提取。

Description

一种道路中线提取方法
技术领域
本发明涉及地理信息处理技术领域，具体涉及一种道路中线提取方法。
背景技术
国内外对于道路中线的提取算法研究比较多，如国外ARCGIS(Esri公司的一套完整的GIS平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享的能力)的道路中线提取工具CollapseDualLinesToCenterline，FME(全称为Feature Manipulate Engine，是加拿大Safe Software公司开发的空间数据转换处理系统)的道路中线提取函数CenterLineReplacer，国内也有不少学者对其进行研究，如钟世斌等基于三角网的道路中线提取算法，但各有千秋。国外的算法成熟已经商业化，但实现需要的数据要求高，而且存在中线提取错误和不合理之处。国内现行的算法道路中线提取质量虽然有所提升，但实现原理复杂，实现效率没有经过大量市场考验。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种道路中线提取方法；以最简单的最近距离原则和线段中点提取算法来实现，适宜于编程实现，且提取准确度高。
本发明解决上述技术的技术方案是：
所述的方法包括以下步骤：
1)、将道路边线数据进行拓扑分析，使得道路边线首尾相连；
2)、将道路边线构面，得到道路面状数据；
3)、将道路边线数据按照一定间距进行特征点加密；
4)、依次对加密后的道路边线特征点与另一道路边线上的点进行最邻近点分析；
5)、将特征点与另一道路边线上的最邻近点连接，获取连接线的中点；
6)、将得到的中点与道路面状数据空间分析，如该点不面内，则剔除该点；重复步骤4，5直至分析完毕；
7)、将得到的中点数据进行最邻近分析，得到该点与最邻近点的连线；
8)、将得到的连线与道路面装数据进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7直至分析完毕；
9)、将最终得到的中点连线进行拓扑分析，使得各线段首尾相连，既得到各条道路的中心线。
更为具体的，
所述的步骤1)包括以下步骤：
11)、将道路边线数据进行拓扑分析，使得道路边线首尾相连；
12)、若存在拓扑错误，检查剔除不合理道路边线；
所述的步骤2)包括以下步骤：
21)、以上一步完成的道路边线数据为基础，将道路边线构面，得到道路面状数据；
22)、将非道路面状多边形剔除。
所述的步骤3)包括以下步骤：
31)、概略估算道路宽度，设计道路边线加密点的间距一般不超过平均道路宽度；
32)、将构面拓扑后道路边线数据按照设计加密间距进行特征点加密。
所述的步骤4)包括以下步骤：
41)、以道路边线特征点为中心，道路加密设计长度为半径，缓冲区分析；
42)、若缓冲区内的另一条边线特征点个数不少于一，则计算该点到其他特征点的间距，距离最小者为搜索结果点；
43)、若缓冲区内的另一条边线特征点个数为空，则将缓冲区半径扩大一倍，重复步骤42)；
所述的步骤5)包括以下步骤：
51)、连接该点到结果点，记录该最短线段；
52)、求出该线段的中点；
所述的步骤6)包括以下步骤：
51)、将该点与道路面进行空间分析，若该点在面内，记录该中点；
52)、若不在面内，重复步骤4)，5)直至分析完毕。
所述的步骤7)包括以下步骤：
71)、依次通过以上算法，得到所有中心点数据；
72)、将得到的中点数据进行最邻近分析，得到该中点与最邻近中点的连线；
所述的步骤8)包括以下步骤：
81)、将得到的连线与道路面装数据进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7直至分析完毕；
82)、将所有中点进行最邻近搜索，记录每个中点的最短连接线；
所述的步骤9)包括以下步骤：
91)、将最终得到的中点连线进行拓扑分析，使得各线段首尾相连；
92)、人工处理异常线段，得到各条道路的中心线。
所述的一种道路中线提取方法适用于矢量数据格式道路中线的提取。
本发明道路中线提取方法优选用于城市矢量格式道路数据中线提取。主要通过距离判定和中心点提取模式，具有原理简单，易于实现，高效稳定的特点。依据计算机编程原理，简单大量的重复性工作特别适宜于并行计算，其效率要优于复杂多步运算，因此该方法特别适宜于当前GPU编程技术与云计算技术。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
见图1所示，本发明下述的实施例基于Supermap DeskPro平台(北京超图软件股份有限公司开发的大型的地理信息系统桌面工具)，操作系统为win7专业版，以矢量数据格式道路中线的提取为样本；本发明的方法包括以下步骤：
1)、将道路边线数据通过Supermap DeskPro平台的线拓扑函数进行拓扑分析，确保没有拓扑错误，使得道路边线首尾相连；
2)、通过Supermap DeskPro平台将道路边线构面，得到道路面状数据；
3)、通过Supermap DeskPro平台将道路边线数据按照概略估计的道路宽度进行特征点加密；
4)、通过Supermap DeskPro平台依次对加密后的道路边线特征点与另一道路边线上的点进行最邻近点分析；
5)、将特征点与另一道路边线上的最邻近点连接，获取连接线的中点；
6)、通过Supermap DeskPro平台将得到的中点与道路面状数据空间分析，如该点不面内，剔除该点；重复步骤4，5直至分析完毕；
7)、通过Supermap DeskPro平台将得到的中点数据进行最邻近分析，得到该点与最邻近中点的连线；
8)、通过Supermap DeskPro平台将得到的连线与道路面状数据进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7直至分析完毕；
9)、通过Supermap DeskPro平台将最终得到的中点连线进行拓扑分析，使得各线段首尾相连，既得到各条道路的中心线。
更为具体的，
上述步骤1)包括以下步骤：
11)、通过Supermap DeskPro平台将道路边线数据进行拓扑分析，人工处理拓扑错误数据，使得道路边线首尾相连；
12)、若存在拓扑错误，如孤立的悬线等，人工检查剔除不合理道路边线。
上述步骤2)包括以下步骤：
21)、以上一步完成的道路边线数据为基础，通过Supermap DeskPro平台将道路边线构面，得到道路面状数据；
22)、人工将非道路面状多边形剔除。
上述步骤3)包括以下步骤：
31)、概略估算道路宽度，设计道路边线加密点的间距一般不超过平均道路宽度；
32)、通过Supermap DeskPro平台将构面拓扑后道路边线数据按照设计加密间距进行特征点加密。
上述步骤4)包括以下步骤：
41)、以道路边线特征点为中心，道路加密设计长度为半径，通过SupermapDeskPro平台进行缓冲区分析；
42)、若缓冲区内的另一条边线特征点个数不少于一，则计算该点到其他特征点的间距，距离最小者为搜索结果点；
43)、若缓冲区内的另一条边线特征点个数为空，则将缓冲区半径扩大一倍，重复步骤42)。
上述步骤5)包括以下步骤：
51)、连接该点到结果点，记录该最短线段；
52)、通过Supermap DeskPro平台求出该线段的中点。
上述步骤6)包括以下步骤：
51)、将该点与道路面通过Supermap DeskPro平台进行空间分析，若该点在面内，记录该中点；
52)、若不在面内，重复步骤4)，5)。
上述步骤7)包括以下步骤：
71)、依次通过以上算法，得到所有中心点数据；
72)、将得到的中点数据通过Supermap DeskPro平台进行最邻近分析，过程与步骤4)相同，得到该中点与最邻近中点的连线。
上述步骤8)包括以下步骤：
81)、将得到的连线与道路面装数据通过Supermap DeskPro平台进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7；
82)、将所有中点进行最邻近搜索，记录每个中点的最短连接线。
上述步骤9)包括以下步骤：
91)、将最终得到的中点连线通过Supermap DeskPro平台进行拓扑分析，使得各线段首尾相连；
92)、人工处理异常线段，既得到各条道路的中心线。

Claims (10)

1.一种道路中线提取方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)、将道路边线数据进行拓扑分析，使得道路边线首尾相连；
2)、将道路边线构面，得到道路面状数据；
3)、将道路边线数据按照一定间距进行特征点加密；
4)、依次对加密后的道路边线特征点与另一道路边线上的点进行最邻近点分析；
5)、将特征点与另一道路边线上的最邻近点连接，获取连接线的中点；
6)、将得到的中点与道路面状数据空间分析，如该点不面内，则剔除该点；重复步骤4，5直至分析完毕；
7)、将得到的中点数据进行最邻近分析，得到该点与最邻近点的连线；
8)、将得到的连线与道路面装数据进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7直至分析完毕；
9)、将最终得到的中点连线进行拓扑分析，使得各线段首尾相连，既得到各条道路的中心线。
2.根据权利要求1所述的一种道路中线提取方法，其特征在于，
所述的步骤1)包括以下步骤：
11)、将道路边线数据进行拓扑分析，使得道路边线首尾相连；
12)、若存在拓扑错误，检查剔除不合理道路边线；
所述的步骤2)包括以下步骤：
21)、以上一步完成的道路边线数据为基础，将道路边线构面，得到道路面状数据；
22)、将非道路面状多边形剔除。
3.根据权利要求1所述的一种道路中线提取方法，其特征在于，
所述的步骤3)包括以下步骤：
31)、概略估算道路宽度，设计道路边线加密点的间距一般不超过平均道路宽度；
32)、将构面拓扑后道路边线数据按照设计加密间距进行特征点加密。
4.根据权利要求2所述的一种道路中线提取方法，其特征在于，
所述的步骤3)包括以下步骤：
31)、概略估算道路宽度，设计道路边线加密点的间距一般不超过平均道路宽度；
32)、将构面拓扑后道路边线数据按照设计加密间距进行特征点加密。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种道路中线提取方法，其特征在于，
所述的步骤4)包括以下步骤：
41)、以道路边线特征点为中心，道路加密设计长度为半径，缓冲区分析；
42)、若缓冲区内的另一条边线特征点个数不少于一，则计算该点到其他特征点的间距，距离最小者为搜索结果点；
43)、若缓冲区内的另一条边线特征点个数为空，则将缓冲区半径扩大一倍，重复步骤42)；
所述的步骤5)包括以下步骤：
51)、连接该点到结果点，记录该最短线段；
52)、求出该线段的中点；
所述的步骤6)包括以下步骤：
51)、将该点与道路面进行空间分析，若该点在面内，记录该中点；
52)、若不在面内，重复步骤4)，5)直至分析完毕。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种道路中线提取方法，其特征在于，
所述的步骤7)包括以下步骤：
71)、依次通过以上算法，得到所有中心点数据；
72)、将得到的中点数据进行最邻近分析，得到该中点与最邻近中点的连线；
所述的步骤8)包括以下步骤：
81)、将得到的连线与道路面装数据进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7直至分析完毕；
82)、将所有中点进行最邻近搜索，记录每个中点的最短连接线；
所述的步骤9)包括以下步骤：
91)、将最终得到的中点连线进行拓扑分析，使得各线段首尾相连；
92)、人工处理异常线段，得到各条道路的中心线。
7.根据权利要求5所述的一种道路中线提取方法，其特征在于，
所述的步骤7)包括以下步骤：
71)、依次通过以上算法，得到所有中心点数据；
72)、将得到的中点数据进行最邻近分析，得到该中点与最邻近中点的连线；
所述的步骤8)包括以下步骤：
81)、将得到的连线与道路面装数据进行空间分析，如该线段不面内，剔除该连接线，重复步骤7直至分析完毕；
82)、将所有中点进行最邻近搜索，记录每个中点的最短连接线；
所述的步骤9)包括以下步骤：
91)、将最终得到的中点连线进行拓扑分析，使得各线段首尾相连；
92)、人工处理异常线段，得到各条道路的中心线。
8.根据权利要求1至4任一项所述的一种道路中线提取方法，其特征在于：所述的一种道路中线提取方法适用于矢量数据格式道路中线的提取。
9.根据权利要求5所述的一种道路中线提取方法，其特征在于：所述的一种道路中线提取方法适用于矢量数据格式道路中线的提取。
10.根据权利要求7所述的一种道路中线提取方法，其特征在于：所述的一种道路中线提取方法适用于矢量数据格式道路中线的提取。
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