CN107478201B - 一种基于数字正射影像道路数字化采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于数字正射影像道路数字化采集方法，包括：依据采集的道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路；对相互交叉的初始面状道路进行融合贯通处理，得到联通道路网，并依据联通道路网识别路口交叉点；对路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口；将具有圆角道路交叉口的联通道路网进行离散处理，以便将离散处理后的道路数据保存。提高了道路数据采集效率，以及提高了识别道路交叉口以及圆角化拟合弯道的效率。本发明还涉及一种基于数字正射影像道路数字化采集系统，具有上述效果。

Description

一种基于数字正射影像道路数字化采集方法及装置

技术领域

本发明涉及地理信息数据采集处理技术领域，特别涉及一种基于数字正射影像道路数字化采集方法，还涉及一种基于数字正射影像道路数字化采集装置。

背景技术

道路是城市的基本骨架，是非常重要的基础地理信息数据。数字化道路空间数据的获取是一个工作量巨大的任务，同时因为城市建设，实际的道路数据需要较为频繁更新。在现有的道路数据采集方式有：只采集道路中心线；分别采集道路中心线及道路边线；采集道路中心线并利用生成平行线的方式得到道路边线两种方式。只采集道路中心线的方式，将道路抽象为线数据进行存储、管理和使用。这种方式采集的工作量相对较小，但是获取的信息量有限，没有直观的道路宽度、道路与周边地物的拓扑空间关系等体现，也制约了其作为基础地理信息数据的应用。分别采集道路中心线及道路边线的方式，能够得到完整的道路中心线及道路边线构成道路面要素。这种方式最为原始，采集的工作量非常大。采集道路中心线并利用生成平行线的方式得到道路边线的方式，减少了道路边线的采集工作，但是需要手工对交叉路口进行融合贯通及圆角化处理，对于存在大量交叉口的情况，这种方式同样存在工作量大的问题。

因此，如何提高道路数据数字化采集效率以及准确率是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例希望提供一种，以至少解决现有技术中存在的问题。

本申请实施例的技术方案是这样实现的，根据本申请的一个实施例，提供一种基于数字正射影像道路数字化采集方法，包括：

依据采集的道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路；

对相互交叉的所述初始面状道路进行融合贯通处理，得到联通道路网，并依据所述联通道路网识别路口交叉点；

对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口；

将具有圆角道路交叉口的所述联通道路网进行离散处理，以便将离散处理后的道路数据保存。

优选的，在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法中，依据采集的道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路，包括：

依据采集的所述道路中心线和所述道路宽度生成道路边界线，所述道路边界线构成所述初始面状道路。

优选的，在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法中，依据所述联通道路网识别路口交叉点，包括：

所述联通道路网经GIS拓扑关系分析得到道路链；

判断相邻的两条所述道路链是否属于不同的所述初始面状道路，若是，则相邻的两条所述道路链相交形成路口交叉点。

优选的，在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法中，对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口，包括：

根据所述弯道走向，在所述路口交叉点所属的两条相交的所述道路链上各选与所述路口交叉点相邻的点作为初始圆弧端点；

计算位于所述道路链形成的夹角平分线上的圆心的位置坐标以及圆弧目标半径；

根据所述圆心的位置坐标以及所述圆弧目标半径形成圆弧，使得所述圆弧与所述道路链相切，切点为最终圆弧端点；

将所述初始圆弧端点移至所述最终圆弧端点位置，生成圆角道路交叉口。

优选的，在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法中，对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口之后，还包括：

判断圆角化拟合后的弯道与正射影像底图中的弯道是否有偏差，若是，则对所述圆角化拟合后的弯道以编辑的方式进行补偿修正。

本发明还提供一种基于数字正射影像道路数字化采集装置，包括：

面状道路生成模块，用于依据采集的道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路；

面状道路融合模块，用于对相互交叉的所述初始面状道路进行融合处理，得到联通道路网；

路口交叉点识别模块，用于依据所述联通道路网识别路口交叉点；

圆角化拟合模块，用于对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口；

离散模块，用于将具有圆角道路交叉口的所述联通道路网进行离散处理，以便将离散处理后的道路数据保存。

优选的，在上述一种基于数字正射影像道路数字化采集装置中，所述路口交叉点识别模块包括：

拓扑分析单元，用于所述联通道路网经GIS拓扑关系分析得到道路链；

空间叠置单元，用于利用GIS空间叠置分析，判断相邻的两条所述道路链是否属于不同的所述初始面状道路，若是，则相邻的两条所述道路链相交形成路口交叉点。

优选的，在上述一种基于数字正射影像道路数字化采集装置中，所述圆角化拟合模块包括：

选择单元，用于根据所述弯道走向，在所述路口交叉点所属的两条相交的所述道路链上各选与所述路口交叉点相邻的点作为初始圆弧端点；

计算半径，用于计算位于所述道路链形成的夹角平分线上的圆心的位置坐标以及圆弧目标半径；

处理单元，用于根据所述圆心的位置坐标以及所述圆弧目标半径形成圆弧，使得所述圆弧与所述道路链相切，切点为最终圆弧端点；

移动单元，用于将所述初始圆弧端点移至所述最终圆弧端点位置，生成圆角道路交叉口。

优选的，在上述一种基于数字正射影像道路数字化采集装置中，还包括：

补偿修正模块，用于判断圆角化拟合后的弯道与正射影像底图中的弯道是否有偏差，若是，则对所述圆角化拟合后的弯道以编辑的方式进行补偿修正。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1.通过采集道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路的方式，不仅减少了道路边线的采集工作，还获取了丰富的道路信息，同时为道路交叉口识别提供了数据基础。2.通过对相互交叉的始面状道路进行融合贯通处理，得到联通道路网，通过联通道路网来对所有的路口交叉点进行识别，相对现有技术中预先圈定交叉口范围，再根据图形识别交叉口的方式，提高了识别效率。3.通过对路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口的处理方式，无需人工进行拟合，提高了圆角化拟合弯道的效率。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例提供的一种基于数字正射影像道路数字化采集方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于数字正射影像道路数字化采集装置结构框图；

图3为本发明的实施例提供的一种初始面状道路示意图；

图4为本发明的实施例提供的一种具有路口交叉点的联通道路网示意图；

图5为本发明的实施例提供的一种弯道圆角化拟合示意图；

图6为本发明的实施例提供的一种具有圆角道路交叉口的联通道路示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在一种具体的实施方式中，如图1所示，提供一种基于数字正射影像道路数字化采集方法，包括：

步骤S1：依据采集的道路中心线12以及道路宽度生成初始面状道路。

其中，如图3所示，优选的采用基于数字正射影像图DOM的方法采集道路中心线12以及道路宽度，使得采集到的图像同时具有地图几何精度和影像特征的图像的特征，对影像进行识别和矢量化采集，具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息。

利用采集的道路中心线12以及道路宽度利用端点平头缓冲算法生成道路边界线11，由道路边界线11构成的道路图像为初始面状道路，同时，还形成了道路中心线12与道路边界线11的关联关系，提高了采效率的同时为道路交叉口识别提供了数据基础。

需要指出的是，采集的道路中心线12以及道路宽度的方式包括但不限于基于数字正射影像图DOM的方法采集，生成道路边界线11的方法包括但不限于端点平头缓冲算法，还包括其它能够实现上述目的的方式，均在保护范围内。

步骤S2：对相互交叉的初始面状道路进行融合贯通处理，得到联通道路网，依据联通道路网识别路口交叉点13。

其中，如图4所示，利用GIS的空间分析功能或者其它方式对相互交叉的初始面状道路进行融合贯通处理，将有连接、交叉的面状道路处理成联通的整体面状道路，去掉了道路中心线12，保留道路边界线11，由道路边界线11构成联通道路网。

步骤S3：对路口交叉点13所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口15。

其中，路口交叉点13是在两条道路链的相交点处形成弯道，对弯道的形状、位置以及与道路链之间的关系进行分析，得到弯道特征信息，如弯道所在的两条道路链之间的夹角等，根据弯道特征信息进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口15。

步骤S4：将具有圆角道路交叉口15的联通道路网进行离散处理，以便将离散处理后的道路数据保存。

其中，具有圆角道路交叉口15的联通道路网可分割离散为道路数据，包括道路链的线段以及道路弯道圆角化拟合弧段，将离散道路数据进行保存，通过保存的道路数据进行拓扑，便于再次形成联通道路网。

本方案中，通过采集道路中心线12以及道路宽度生成初始面状道路的方式，不仅减少了道路边线的采集工作，还获取了丰富的道路信息，同时为道路交叉口识别提供了数据基础；通过对相互交叉的始面状道路进行融合贯通处理，得到联通道路网，通过联通道路网来对所有的路口交叉点13进行识别，相对现有技术中预先圈定交叉口范围，再根据图形识别交叉口的方式，提高了识别效率；通过对路口交叉点13所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口15的处理方式，无需人工进行拟合，提高了圆角化拟合弯道的效率。

在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法的基础上，依据采集的道路中心线12以及道路宽度生成初始面状道路，包括：

依据采集的道路中心线12和道路宽度生成道路边界线11，道路边界线11构成所述初始面状道路。

其中，通过采集的道路中心线12以及道路宽度生成道路边界线11，同时保持了道路中心线12与道路边界线11的关联关系，提高了采集效率的同时为道路交叉口识别提供了数据基础。

在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法的基础上，依据联通道路网识别路口交叉点13，包括：

联通道路网经GIS拓扑关系分析得到道路链；

利用GIS空间叠置分析，判断相邻的两条道路链是否属于不同的初始面状道路，若是，则相邻的两条道路链相交形成路口交叉点13。

其中，根据地理信息系统GIS的拓扑关系对联通道路网进行分析，得到相互交叉的道路，例如，相互交叉的第一道路与第二道路，对相互交叉的道路再次解析得到道路链，例如，属于第一道路的第一道路链和第二道路链，属于第二道路的第三道路链和第四道路链，并将道路与道路链之间的关联关系进行记录，其中，第一道路与第二道路均为初始面状道路。利用GIS空间叠置判断两条相邻道路链是否属于不同的初始面状道路，若相邻道路链分别属于不同的初始面状道路，则相邻的两条所述道路链相交形成路口交叉点13，例如，判断第一道路链与第二道路链分别属于第一道路和第二道路，那么第一道路链与第二道路链相交形成路口交叉点13。

在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法的基础上，对路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口15，包括：

根据所述弯道走向，在所述路口交叉点所属的两条相交的所述道路链上各选与所述路口交叉点相邻的点作为初始圆弧端点；

计算位于所述道路链形成的夹角平分线上的圆心的位置坐标以及圆弧目标半径；

根据所述圆心的位置坐标以及所述圆弧目标半径形成圆弧，使得所述圆弧与所述道路链相切，切点为最终圆弧端点；

将所述初始圆弧端点移至所述最终圆弧端点位置，生成圆角道路交叉口。

其中，根据在路口交叉点13所属的两条相交的道路链上各选与路口交叉点13相邻的点就是路口交叉点的前后相邻点，分别为点20和21作为初始圆弧端点，初始圆弧端点主要用于确定方向，并计算出角度，以交叉点13为起点，分别与点20和点21构成两条射线，计算线上到路口交叉点13距离为道路宽度的位置点，根据所述路口交叉点13、位置点及夹角平分线14，根据已知角度和距离，利用余弦定理计算得出位于夹角平分线14上圆心的位置坐标，根据圆心位置坐标，切线垂直于半径，以及角平分线对应的已知角度，可计算得到圆弧目标半径；根据圆心以及圆弧目标半径形成圆弧，使得圆弧与道路链相切，切点30和切点31为最终圆弧端点；将初始圆弧端点20和点21移至最终圆弧端点位置，超出最终圆弧端点位置的情况，所以需要移位处理。

在上述基于数字正射影像道路数字化采集方法的基础上，对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口15之后，还包括：

判断圆角化拟合后的弯道与正射影像底图中的弯道是否有偏差，若是，则对圆角化拟合后的弯道以编辑的方式进行补偿修正。

其中，圆角化拟合后的弯道中形成的圆弧并不圆滑，需要将其进行编辑补偿修正，减少误差，提高拟合精度。

在另一种实施例中，相对应与一种基于数字正射影像道路数字化采集方法，本发明还提供一种基于数字正射影像道路数字化采集装置，如图2所示，包括：

面状道路生成模块01，用于依据采集的道路中心线12以及道路宽度生成初始面状道路；

面状道路融合模块02，用于对相互交叉的初始面状道路进行融合处理，得到联通道路网；

路口交叉点识别模块03，用于依据联通道路网识别路口交叉点13；

圆角化拟合模块04，用于对路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口15；

离散模块05，用于将具有圆角道路交叉口15的联通道路网进行离散处理，以便将离散处理后的道路数据保存。

进一步的，在上述基于数字正射影像道路数字化采集装置中，路口交叉点13识别模块03包括：

拓扑分析单元，用于联通道路网经GIS拓扑关系分析得到道路链；

空间叠置单元，用于利用GIS空间叠置分析，判断相邻的两条所述道路链是否属于不同的所述初始面状道路，若是，则相邻的两条所述道路链相交形成路口交叉点。

进一步的，在上述基于数字正射影像道路数字化采集装置中，圆角化拟合模块05包括：

选择单元，用于根据所述弯道走向，在所述路口交叉点所属的两条相交的所述道路链上各选与所述路口交叉点相邻的点作为初始圆弧端点；

计算半径，用于计算位于所述道路链形成的夹角平分线上的圆心的位置坐标以及圆弧目标半径；

处理单元，用于根据所述圆心的位置坐标以及所述圆弧目标半径形成圆弧，使得所述圆弧与所述道路链相切，切点为最终圆弧端点；

移动单元，用于将所述初始圆弧端点移至所述最终圆弧端点位置，生成圆角道路交叉口。

进一步的，在上述基于数字正射影像道路数字化采集装置中，还包括：

补偿修正模块，用于判断圆角化拟合后的弯道与正射影像底图中的弯道是否有偏差，若是，则对圆角化拟合后的弯道以编辑的方式进行补偿修正。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种道路数据数字化采集方法，其特征在于，包括：

依据采集的道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路；

对相互交叉的所述初始面状道路进行融合贯通处理，得到联通道路网，并依据所述联通道路网识别路口交叉点；

对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口；

将具有圆角道路交叉口的所述联通道路网进行离散处理，以便将离散处理后的道路数据保存。

2.如权利要求1所述的道路数据数字化采集方法，其特征在于，依据采集的道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路，包括：

依据采集的所述道路中心线和所述道路宽度生成道路边界线，所述道路边界线构成所述初始面状道路。

3.如权利要求1所述的道路数据数字化采集方法，其特征在于，依据所述联通道路网识别路口交叉点，包括：

所述联通道路网经GIS拓扑关系分析得到道路链；

利用GIS空间叠置分析，判断相邻的两条所述道路链是否属于不同的所述初始面状道路，若是，则相邻的两条所述道路链相交形成路口交叉点。

4.如权利要求3所述的道路数据数字化采集方法，其特征在于，对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口，包括：

根据所述弯道走向，在所述路口交叉点所属的两条相交的所述道路链上各选与所述路口交叉点相邻的点作为初始圆弧端点；

计算位于所述道路链形成的夹角平分线上的圆心的位置坐标以及圆弧目标半径；

根据所述圆心的位置坐标以及所述圆弧目标半径形成圆弧，使得所述圆弧与所述道路链相切，切点为最终圆弧端点；

将所述初始圆弧端点移至所述最终圆弧端点位置，生成圆角道路交叉口。

5.如权利要求1所述的道路数据数字化采集方法，其特征在于，对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口之后，还包括：

判断圆角化拟合后的弯道与正射影像底图中的弯道是否有偏差，若是，则对所述圆角化拟合后的弯道以编辑的方式进行补偿修正。

6.一种道路数据数字化采集系统，其特征在于，包括：

面状道路生成模块，用于依据采集的道路中心线以及道路宽度生成初始面状道路；

面状道路融合模块，用于对相互交叉的所述初始面状道路进行融合处理，得到联通道路网；

路口交叉点识别模块，用于依据所述联通道路网识别路口交叉点；

圆角化拟合模块，用于对所述路口交叉点所属的弯道进行圆角化拟合，生成圆角道路交叉口；

离散模块，用于将具有圆角道路交叉口的所述联通道路网进行离散处理，以便将离散处理后的道路数据保存。

7.如权利要求6所述的道路数据数字化采集系统，其特征在于，所述路口交叉点识别模块包括：

拓扑分析单元，用于所述联通道路网经GIS拓扑关系分析得到道路链；

空间叠置单元，用于利用GIS空间叠置分析，判断相邻的两条所述道路链是否属于不同的所述初始面状道路，若是，则相邻的两条所述道路链相交形成路口交叉点。

8.如权利要求7所述的道路数据数字化采集系统，其特征在于，所述圆角化拟合模块包括：

选择单元，用于根据所述弯道走向，在所述路口交叉点所属的两条相交的所述道路链上各选与所述路口交叉点相邻的点作为初始圆弧端点；

计算半径，用于计算位于所述道路链形成的夹角平分线上的圆心的位置坐标以及圆弧目标半径；

处理单元，用于根据所述圆心的位置坐标以及所述圆弧目标半径形成圆弧，使得所述圆弧与所述道路链相切，切点为最终圆弧端点；

移动单元，用于将所述初始圆弧端点移至所述最终圆弧端点位置，生成圆角道路交叉口。

9.如权利要求6所述的道路数据数字化采集系统，其特征在于，还包括：

补偿修正模块，用于判断圆角化拟合后的弯道与正射影像底图中的弯道是否有偏差，若是，则对所述圆角化拟合后的弯道以编辑的方式进行补偿修正。

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