CN107357894B - 一种道路交通设施数据采集纠偏方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路交通设施数据采集纠偏方法及系统，包括以下步骤：1）交通设施元数据采集：每当工程车行至待采集的交通标志处，记下当前位置信息和该交通标志的图像信息，得到表征道路设施位置的交通设施元数据；2）纠偏处理：对于偏离地理信息系统的元数据，对其进行道路设施位置偏离优化处理，将偏离道路设施位置在地理信息系统的地图上拟合道路路线位置，以实现道路设施位置的纠偏；3）根据纠偏后的道路设施位置，计算道路设施距离起点或上一个道路设施的距离，得到该道路设施的桩号。本发明在大幅降低人力需求的同时极大地避免了人工标注引入的误差，可以适用于多种道路采集的应用场景。

Description

一种道路交通设施数据采集纠偏方法及系统

技术领域

本发明涉及信息采集技术领域，具体涉及一种道路交通设施数据采集纠偏方法及系统。

背景技术

随着交通与人们工作生活的关系越来越密切，各种交通设施在日常生活中随处可见。为维护清晰而有效的交通设施和整洁的路域环境，为防止交通事故，保证交通顺适，全面发挥道路的功能，必须通过日常坚持不懈的巡查来督促管理，及时整治。

传统的交通设施采集管理方法与系统是人工采集和车辆采集。传统的人工采集方式为采集人员到交通设施处，采用相机拍照和人工录入（纸质报表或者手持掌上电脑）相结合的方式记录即可，逐个采集后再到室内办公场所录入数据库，效率较慢，并且依赖人工判断大批道路设施的桩号位置信息存在困难，准确率较低。人工采集方式，在数据采集过程中存在工作量大和采集信息易出错、丢失等问题。对于日常采集工作，同一交通设施的采集情况往往依赖于人工识别和查询，容易出现漏采和重复采集等问题。车辆采集通过车载摄像头来采集交通设施。而车辆采集方式则费用高昂，且后续需要处理的数据工作繁琐，且采集到的交通设施数据误差较大，导入到GIS系统后较容易出现偏离到路线之外的情况，依赖人工校正，并且专业管理所需的交通设施桩号信息需要依靠人的主观判断录入，效率较低，准度较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种的道路交通设施数据采集纠偏方法及系统，用以解决现有技术存在的效率较低，准度较差的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下步骤的道路交通设施数据采集纠偏方法，包括以下步骤：

1）交通设施元数据采集：每当工程车行至待采集的交通标志处，记下当前位置信息和该交通标志的图像信息，得到表征道路设施位置的交通设施元数据；

2）纠偏处理：对于偏离地理信息系统的元数据，对其进行道路设施位置偏离优化处理，将偏离道路设施位置在地理信息系统的地图上拟合道路路线位置，以实现道路设施位置的纠偏；

3）根据纠偏后的道路设施位置，计算道路设施距离起点或上一个道路设施的距离，得到该道路设施的桩号。

作为优选，基于采集到的交通标志视频帧图像和地理位置信息，通过时间对应关系自动匹配所述视频帧图像信息，并且得到交通设施元数据，所有交通标志的地理位置信息均被上传记录，利用定位和网络根据交通设施历史记录实现增量更新。

作为优选，在步骤2）中，将道路路线分成k个区间待聚类，随机取k个类c，即{}，设定将该批区间间隔点位的经纬度依次与采集到的道路设施点元数据进行距离比对，取目标函数f(x,y)，当元数据的经纬坐标与各区间均方误差无限趋近于零的时候，选取这样的q个区间作为最优匹配范围，则-q个区间为无效区间。

作为优选，以当前点位所包含范围为新的目标区域再进行同样的分个区间点比对，直至找出与道路设施点距离最小的道路路线位置经纬度，作为道路设施优化后的经纬度位置，同时记录（x,y），即处于道路经纬度的位置，用于后续的桩号计算。

作为优选，在步骤3）中，对于道路路线经纬度序列取序列范围，每次从中间位置将GPS序列分为两个序列区间，采用地理信息系统测距功能计算区间序列起止点经纬度位置之间的距离，两个区间相加即为道路设施之间距离，如区间距离大于g米，则再将区间采用同样的方法继续平分，将区间的距离修正为第二次拆分后两个区间距离之后；依次类推，直到每个区间的测距长度不超过g米位置。经过拆分后，较好解决了道路路线弧线带来的测距问题。

作为优选，所述采集纠偏方法还包括交通设置数据的输出，将采集获取的交通标志道路桩号数据添加到交通标志数据库中，采集系统支持以下数据输出方式：a、数据库同步，将数据库内容同步至目标数据库；b、交通设施统计报表，包含交通设施类别饼状图，损坏比例等；c、FTP上传，直接将数据库内容转换为文本文件并通过FTP协议同步至目标服务器；d、HTTP消息，将交通标志桩号数据封装成HTTP消息进行数据输出。

本发明的另一种技术解决方案是，提供一种以下的道路交通设施数据采集纠偏系统，基于地理信息系统，包括工程车、摄像机和定位仪，所述的摄像机和定位仪安装在工程车上，每当工程车行至待采集的交通标志处，由摄像机进行拍摄，定位仪进行定位，记下当前位置信息和该交通标志的图像信息，得到表征道路设施位置的交通设施元数据；对于偏离地理信息系统的元数据，对其进行道路设施位置偏离优化处理，将偏离道路设施位置在地理信息系统的地图上拟合道路路线位置，以实现道路设施位置的纠偏；根据纠偏后的道路设施位置，计算道路设施距离起点或上一个道路设施的距离，得到该道路设施的桩号。

采用本发明，与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过使用全球卫星定位系统（GPS）、摄像机和手机APP端组成的一套采集道路交通设施的装置来完成道路交通设施数据采集和纠偏管理，该采集装置具有成本低、易于安装、灵活度高、数据精确度高的优点，利用偏离优化算法对采集到的交通设施数据进行审阅并且自动纠偏位置，实现快效率采集录入及数据修正（比如道路桩号修正），为道路设施资料的信息化管理入库提供快速批量管理功能。本发明在大幅降低人力需求的同时极大地避免了人工标注引入的误差，可以适用于多种道路采集的应用场景。

附图说明

图1为本发明道路交通设施数据采集纠偏方法的流程框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，示意了本发明的流程框图，

S101 开始

S102 采集任务

根据实际业务需求提出采集任务A，例如对xx市境内的国省道进行交通标志采集位置；

确定待采集道路集合{Rn}，通过隐马尔可夫模型提取出本次采集的交通设施{Tn}（本发明亦可解决其他数据的采集纠偏）。

其中，Rn表示第n条采集路线，Tn表示第n个交通标志，1≤n≤N；N为采集任务所涵盖的道路数量。本次发明以采集国道G104为例，以及G104道路上所有的交通标志。

采集工程车按照均匀速度s行进，为保证采集质量，每天的实际采集时间为9:00a.m.- 12:00和 13:00 p.m.–16:00 p.m.，即每天有效采集里程为6s公里。采集以右幅交通标志为主，将采集计划A划分为M个采集计划{Pm}：

S103 交通设施元数据采集

外业采集装置：工程车、摄像机、工业GPS仪。

交通设施元数据采集：根据采集计划Pm，确定采集路线Rm后，驾驶员启动工程车出发，保持匀速s，设备操作人员利用装有采集系统的工控机采集路段Rm。每当车开到一个交通标志处记录下当前位置，利用交通标志视频帧图像和GPS信息，采集系统软件通过时间对应关系自动匹配视频信息，并且得到交通设施元数据： Ti（xi,yi）。1≤i≤w，w为总点位数。所有交通标志的坐标均被上传记录在系统中。利用定位和网络根据交通设施历史记录实现增量更新。

S104 数据自动纠偏处理

纠偏前的元数据状况：不在GIS道路上，在道路之外或者之内，如图1。采集到的交通设施元数据均被上传记录在系统中，基于GIS将各条道路上采集的交通设施以图标展示。假设第i个元数据的经纬坐标是Ti（xi,yi）。1≤i≤w，w为采集到的交通元数据的总点位数。

交通设施数据修正：首先进行道路设施位置偏离优化处理，将偏离道路设施位置在GIS地图上拟合道路路线位置，实现道路设施位置精准，满足道路设施的桩号精准计算的基础数据质量。根据GPS测距算法，将道路路线分成k个区间待聚类，随机取k个类c，即{}，k的阈值一般取10-20之间，设定将该批区间间隔点位的经纬度依次与采集到的道路设施点元数据进行距离比对，取目标函数f(x,y)，当元数据的经纬坐标是Ti（xi,yi）与各区间均方误差无限趋近于零的时候，选取这样的q个区间作为最优匹配范围,则-q个区间为无效区间。q也是个阈值，一般设置为4~8之间。即：

以该点位所包含范围为新的目标区域再进行同样的分各区间点比对，直至找出与道路设施点距离最小的道路路线位置经纬度，即为道路设施优化后的经纬度位置，同时记录（x,y），即处于道路经纬度的位置，用于后续的桩号计算。针对该批数据每一个道路设施的位置进行优化，优化后可以在GIS地图上查看到优化处理前偏离道路的图标位置优化移动到道路路线位置，并且能够展示原有位置进行对比。

S105 纠偏完毕

重复执行S103, S104直至完成当前采集任务A中的所有采集计划{Pm}，m=M。

S106 自动计算桩号

以输出道路桩号为例，首先设置所选取的道路路线起始点位的桩号Z0，一般为0即设置Z0=0，单位为米，初始值可以设置为大于0的整数值。

计算道路设施距离起点距离：针对每一个道路设施Ok{1≤i≤w,w为总道路设施数量}，取得其位于经纬度位置序号Ti（xi,yi）。对于道路路线经纬度序列取序列范围，每次从中间位置将GPS序列分为两个序列区间，采用GIS系统测距功能计算区间序列起止点经纬度位置之间的距离，两个区间相加即为道路设施之间距离，如区间距离大于g米（g的阈值通常为100米），则再将区间采用同样的方法继续平分，将区间的距离修正为第二次拆分后两个区间距离之后。依次类推，直到每个区间的测距长度不超过g米位置。经过拆分后，较好解决了道路路线弧线带来的测距问题。

起始点桩号加上道路设施点所在位置的测距计算，即可成为道路设施点的桩号。计算后续的道路设施点桩号设施时，起始点改上一个道路设施所在位置即可。

S107 输出交通设施数据

将采集计划A获取的交通标志道路桩号数据添加到交通标志数据库中，采集系统支持以下数据输出方式：

数据库同步，将数据库内容同步至目标数据库；

交通设施统计报表，包含交通设施类别饼状图，损坏比例等；

FTP上传，直接将数据库内容转换为文本文件并通过FTP协议同步至目标服务器；

HTTP消息，将交通标志桩号数据封装成HTTP消息进行数据输出。

本发明可以利用智能终端作为作为数据上传和管理的端口，例如，手机，通过在手机中置入相应的APP以实现相应的功能，同时对于其他APP中的小程序也能够实现与APP端口同样的功能。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种道路交通设施数据采集纠偏方法，包括以下步骤：

1)交通设施元数据采集：每当工程车行至待采集的交通标志处，记下当前位置信息和该交通标志的图像信息，得到表征道路设施位置的交通设施元数据；

2)纠偏处理：对于偏离地理信息系统的元数据，对其进行道路设施位置偏离优化处理，将偏离道路设施位置在地理信息系统的地图上拟合道路路线位置，以实现道路设施位置的纠偏；

3)根据纠偏后的道路设施位置，计算道路设施距离起点或上一个道路设施的距离，得到该道路设施的桩号；

在步骤2)中，将道路路线分成k个区间待聚类，随机取k个类c，即{}，设定将该区间间隔点位的经纬度依次与采集到的道路设施点元数据进行距离比对，取目标函数f(x,y)，当元数据的经纬坐标与各区间均方误差无限趋近于零的时候，选取这样的q个区间作为最优匹配范围，则-q个区间为无效区间；

以当前点位所包含范围为新的目标区域再进行同样的分个区间点比对，直至找出与道路设施点距离最小的道路路线位置经纬度，作为道路设施优化后的经纬度位置，同时记录(x,y)，即处于道路经纬度的位置，用于后续的桩号计算。

2.根据权利要求1所述的道路交通设施数据采集纠偏方法，其特征在于：基于采集到的交通标志视频帧图像和地理位置信息，通过时间对应关系自动匹配所述视频帧图像信息，并且得到交通设施元数据，所有交通标志的地理位置信息均被上传记录，利用定位和网络根据交通设施历史记录实现增量更新。

3.根据权利要求1所述的道路交通设施数据采集纠偏方法，其特征在于：在步骤3)中，对于道路路线经纬度序列取序列范围，每次从中间位置将GPS序列分为两个序列区间，采用地理信息系统测距功能计算区间序列起止点经纬度位置之间的距离，两个区间相加即为道路设施之间距离，如区间距离大于g米，则再将区间采用同样的方法继续平分，将区间的距离修正为第二次拆分后两个区间距离之后；依次类推，直到每个区间的测距长度不超过g米位置。

4.根据权利要求3所述的道路交通设施数据采集纠偏方法，其特征在于：所述采集纠偏方法还包括交通设置数据的输出，将采集获取的交通标志道路桩号数据添加到交通标志数据库中，采集系统支持以下数据输出方式：a、数据库同步，将数据库内容同步至目标数据库；b、交通设施统计报表，包含交通设施类别饼状图，损坏比例；c、FTP上传，直接将数据库内容转换为文本文件并通过FTP协议同步至目标服务器；d、HTTP消息，将交通标志桩号数据封装成HTTP消息进行数据输出。

5.一种道路交通设施数据采集纠偏系统，基于地理信息系统，其特征在于：包括工程车、摄像机和定位仪，所述的摄像机和定位仪安装在工程车上，每当工程车行至待采集的交通标志处，由摄像机进行拍摄，定位仪进行定位，记下当前位置信息和该交通标志的图像信息，得到表征道路设施位置的交通设施元数据；对于偏离地理信息系统的元数据，对其进行道路设施位置偏离优化处理，将偏离道路设施位置在地理信息系统的地图上拟合道路路线位置，以实现道路设施位置的纠偏；根据纠偏后的道路设施位置，计算道路设施距离起点或上一个道路设施的距离，得到该道路设施的桩号；

将道路路线分成k个区间待聚类，随机取k个类c，即{}，设定将该区间间隔点位的经纬度依次与采集到的道路设施点元数据进行距离比对，取目标函数f(x,y)，当元数据的经纬坐标与各区间均方误差无限趋近于零的时候，选取这样的q个区间作为最优匹配范围，则-q个区间为无效区间；

以当前点位所包含范围为新的目标区域再进行同样的分个区间点比对，直至找出与道路设施点距离最小的道路路线位置经纬度，作为道路设施优化后的经纬度位置，同时记录(x,y)，即处于道路经纬度的位置，用于后续的桩号计算。

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