CN107978169B - 一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法 - Google Patents

Abstract

一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法，首先确定每条路段的公交站点搜索范围，将搜索范围内的公交站点作为待纠偏站点，然后逐个判断待纠偏站点与路段的距离以及经过该站点的线路与路段走向关系是否满足站点与路段的匹配要求，满足要求则匹配成功，否则判断该站点与反向路段是否满足匹配要求，最后，对匹配成功的站点进行纠偏处理，使与路段匹配的站点位于路段右侧合理偏离范围内，匹配失败的站点交由用户完成匹配后纠偏。本发明基于公交站点与路段的位置关系以及线路与路段的走向关系自动修正公交站点在路网中的位置，实现多源数据来源及部分数据存在偏差情况下的公交站点与路段的匹配以及站点位置纠偏，提高匹配的准确性。

Description

一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法

技术领域

本发明涉及交通网络的计算机自动化表达技术领域，特别是涉及一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法。

背景技术

城镇人口的增加和机动车的普及给城市的土地利用带来了极大的压力，交通拥堵就是最直接的体现。在增加交通供给无法满足日益增长的交通需求的情况下，人们逐渐将注意力转向交通需求管理。优先发展大运量的公共交通，促进松散型私人交通向集约型公共交通出行方式转化是交通需求管理中的核心内容。

促进人们选择公交出行的前提条件是有与居民出行需求高度匹配的公交线网，为实现这一目标需要研究公交客流分配，公交网络是依附于道路网络而存在的，客流分配结果也受实际道路情况的影响。因此，需要将公交网络与道路网络建立联系。

公交站点既是公交网络的主要组成，也是公交线路上关键节点，与道路网络的匹配是公交网络与道路网络匹配的重要内容。公交站点和道路网络匹配的效果依赖数据的精度，尤其是在多源数据来源以及局部数据存在偏差的情况下，单单依据公交站点与道路网络的位置关系难以保障两者匹配的准确性。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的实现方法，为实现公交站点与道路网络的精确匹配，本发明方法根据公交站点与道路网络的位置关系以及公交线路与路段的走向关系完成匹配和纠偏，匹配失败的公交站点交由用户判断再由计算机实现位置纠偏，为达此目的，本发明提供一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法，包括以下步骤：

步骤(1)将从电子地图中获取的公交站点、公交线路拓扑点、路段拓扑点经纬度坐标转化为同一地理坐标系统下的经纬度，再将这些点的经纬度坐标转化为UTM平面坐标，单位为米；所有公交站点组成集合S₁，经过公交站点集合中站点S的公交线路组成集合L_s，所有路段组成集合R；

步骤(2)若集合R为空，则转至步骤(8)，否则从集合R中任意选取路段R_i及其反向路段R_i’(若存在)，遍历路段R_i及其反向路段R_i’经过的所有拓扑点坐标，取所有坐标中横坐标最小值X_min、最大值X_max，纵坐标最小值Y_min、最大值Y_max，组成以 (X_min-d,Y_min-d)、(X_min-d,Y_max+d)、(X_max+d,Y_min-d)、(X_max+d,Y_max+d)为顶点的矩形公交站点搜索范围D；

步骤(3)遍历公交站点集合S₁，从中选出位于搜索范围D内的公交站点，并组成待纠偏站点集合S₂，判断条件为：X_min-d<X<X_max+d且Y_min-d<Y<Y_max+d；

步骤(4)若集合S₂为空，则将路段R_i及其反向路段R_i’从路段集合R中删除，并转至步骤(2)，否则遍历待纠偏站点集合S₂，从中任意选择站点S作为当前待纠偏站点，从经过站点S的公交线路集合中任意挑选一条公交线路，该公交线路由若干拓扑点组成且经过的公交站点也是拓扑点，拓扑点按照公交线路走向顺序排列组成集合PL ＝{PL₁,PL₂,PL₃,...,PL_i-1,S,PL_i+1,...,PL_n}；

步骤(5)路段R_i由若干拓扑点连接而成，拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P＝{P₁,P₂,P₃,...,P_n}，其中P₁是路段起点，P_n是路段终点，依次判断站点S与线段P_iP_i+1是否满足匹配要求：

其中，·表示向量点乘，×表示向量叉乘，*表示数字相乘，若存在线段P_iP_i+1同时满足公式(1)至公式(5)，表示站点S与路段R_i满足匹配要求，记录拓扑点P_i、P_i+1编号，转至步骤(7)，否则站点S与路段R_i不满足匹配要求，转至步骤(6)；

步骤(6)路段R_i’由若干拓扑点连接而成，拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P’＝{P₁’,P₂’,P₃’,...,P_n’}，其中P₁’是路段起点，P_n’是路段终点，依次判断站点S与线段P_i’P_i+1’是否满足匹配要求：

若存在线段P_i’P_i+1’同时满足公式(1)至公式(5)，表示站点S与路段R_i’满足匹配要求，记录拓扑点P_i’、P_i+1’编号，转至步骤(7)，否则站点S与路段R_i’不满足匹配要求，将站点S从集合S₂中删除，并转至步骤(4)；

步骤(7)将匹配成功的公交站点沿垂直线段P_iP_i+1(P_i’P_i+1’)且指向线段右侧方向纠偏至距离线段标准偏离距离d_s处，坐标纠偏计算方法如下：

其中，(X,Y)表示站点S原始平面坐标，(X’,Y’)表示站点S纠偏后的平面坐标，d_s表示标准偏移距离，(X_Pi,Y_pi)、(X_Pi+1,Y_pi+1)分别表示线段P_iP_i+1起终点平面坐标；将站点S 从集合S₁和集合S₂中删除，转至步骤(4)；

步骤(8)若集合S₁为空，则已完成站点纠偏，否则交由用户逐个确认站点所匹配的路段，每当用户匹配一对站点和路段，完成一次站点纠偏，并将站点从集合S₁中删除，直至集合S₁为空，完成站点纠偏。

本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，采用横墨卡托投影方法将公交站点、公交线路拓扑点和路段拓扑点经纬度坐标转化为UTM平面直角坐标系坐标。

本发明的进一步改进，所述步骤(2)、(3)、(5)、(6)中，公交站点偏离路段的最大距离d取20m；所述步骤(5)、(6)中，公交线路与路段走向同向偏差角度最大值r取15°；所属步骤(7)中，标准偏移距离d_s取5m。

本发明公开了一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法，首先确定每条路段的公交站点搜索范围，将搜索范围内的公交站点作为待纠偏站点，然后逐个判断待纠偏站点与路段的距离以及经过该站点的线路与路段走向关系是否满足站点与路段的匹配要求，满足要求则匹配成功，否则判断该站点与反向路段是否满足匹配要求，最后，对匹配成功的站点进行纠偏处理，使与路段匹配的站点位于路段右侧合理偏离范围内，匹配失败的站点交由用户完成匹配后纠偏。

附图说明

图1为一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏方法的流程图；

图2为本发明一个实施例路段及其待纠偏范围内公交站点分布示意图；

图3为本发明一个实施例路段纠偏范围内站点匹配及纠偏效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的实现方法，为实现公交站点与道路网络的精确匹配，本发明方法根据公交站点与道路网络的位置关系以及公交线路与路段的走向关系完成匹配和纠偏，匹配失败的公交站点交由用户判断再由计算机实现位置纠偏。

图1是实现一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏方法的基本流程，下面将结合实例对本发明作进一步阐述：

步骤(1)将从电子地图中获取的公交站点、公交线路拓扑点、路段拓扑点经纬度坐标转化为同一地理坐标系统下的经纬度，再将这些点的经纬度坐标转化为UTM平面坐标，单位为米；所有公交站点组成集合S₁，经过公交站点集合中站点S的公交线路组成集合L_s，所有路段组成集合R；

步骤(2)若集合R为空，则转至步骤(8)，否则从集合R中任意选取路段R_i及其反向路段R_i’(若存在)，遍历路段R_i及其反向路段R_i’经过的所有拓扑点坐标，取所有坐标中横坐标最小值X_min、最大值X_max，纵坐标最小值Y_min、最大值Y_max，组成以 (X_min-d,Y_min-d)、(X_min-d,Y_max+d)、(X_max+d,Y_min-d)、(X_max+d,Y_max+d)为顶点的矩形公交站点搜索范围D；

本实施例中，从路网任意挑选路段R及其反向路段R’如图2所示。路段R和R’共由P₁、P₂、P₃和P₄四个拓扑点组成，平面坐标分别是(139.383,340.123)、(261.605,345.062)、(377.654,288.272)和(534.444,291.975)，所有坐标中横坐标最小值X_min取139.383，最大值X_max取534.444，纵坐标最小值Y_min取288.272，最大值Y_max取345.062，组成矩形公交站点搜索范围D的四个顶点坐标分别是(119.383,268.272)、(119.383,365.062)、 (554.444,268.272)和(554.444,365.062)；

步骤(3)遍历公交站点集合S₁，从中选出位于搜索范围D内的公交站点，并组成待纠偏站点集合S₂，判断条件为：X_min-d<X<X_max+d且Y_min-d<Y<Y_max+d；

本实施实例中，共有A、B、C三个公交站点坐标位于搜索范围D内，坐标分别为(229.330,352.822)、(282.769,342.769)、(390.479,269.194)；

步骤(4)若集合S₂为空，则将路段R_i及其反向路段R_i’从路段集合R中删除，并转至步骤(2)，否则遍历待纠偏站点集合S₂，从中任意选择站点S作为当前待纠偏站点，从经过站点S的公交线路集合中任意挑选一条公交线路，该公交线路由若干拓扑点组成且经过的公交站点也是拓扑点，拓扑点按照公交线路走向顺序排列组成集合PL ＝{PL₁,PL₂,PL₃,...,PL_i-1,S,PL_i+1,...,PL_n}；

本实施例中，经过公交站点A、B、C的公交线路拓扑点中，与站点相邻的拓扑点坐标分别是PL_Ai-1(141.499,347.531)、PL_Ai+1(262.409,347.733)、PL_Bi-1(264.311,347.235)、PL_Bi+1(316.814,322.092)、PL_Ci-1(391.356,247.264)、PL_Ci+1(384.924,284.398)；

步骤(5)路段R_i由若干拓扑点连接而成，拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P＝{P₁,P₂,P₃,...,P_n}，其中P₁是路段起点，P_n是路段终点，依次判断站点S与线段P_iP_i+1是否满足匹配要求：

其中，·表示向量点乘，×表示向量叉乘，*表示数字相乘，若存在线段P_iP_i+1同时满足公式(1)至公式(5)，表示站点S与路段R_i满足匹配要求，记录拓扑点P_i、P_i+1编号，转至步骤(7)，否则站点S与路段R_i不满足匹配要求，转至步骤(6)；

本实施实例中，路段R拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P＝{P₁,P₂,P₃,P₄}。站点 A在线段P₁P₂同时满足公式(1)至公式(5)，即站点A、满足与路段R的匹配要求，转至步骤(7)；站点B在线段P₂P₃处满足公式(1)、(2)、(3)，但不满足公式(4)、(5)，需判断与对向路段的位置关系，转至步骤(6)；站点C在线段P₃P₄处满足公式(1)、(2)，但不满足公式(3)、(4)、(5)，需判断与对向路段的位置关系，转至步骤(6)；

步骤(6)路段R_i’由若干拓扑点连接而成，拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P’＝{P₁’,P₂’,P₃’,...,P_n’}，其中P₁’是路段起点，P_n’是路段终点，依次判断站点S与线段P_i’P_i+1’是否满足匹配要求：

若存在线段P_i’P_i+1’同时满足公式(1)至公式(5)，表示站点S与路段R_i’满足匹配要求，记录拓扑点P_i’、P_i+1’编号，转至步骤(7)，否则站点S与路段R_i’不满足匹配要求，将站点S从集合S₂中删除，并转至步骤(4)；

本实施例中，路段R’拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P＝{P₄,P₃,P₂,P₁}。站点B 在线段P₃P₂处同时满足公式(1)至公式(5)，即站点B满足与路段R‘的匹配要求，转至步骤(7)；站点C在线段P₃P₄处满足公式(1)、(2)，但不满足公式(3)、(4)、(5)，不满足匹配要求，将站点C从集合S₂中删除，转至步骤(4)；

步骤(7)将匹配成功的公交站点沿垂直线段P_iP_i+1(P_i’P_i+1’)且指向线段右侧方向纠偏至距离线段标准偏离距离d_s处，坐标纠偏计算方法如下：

其中，(X,Y)表示站点S原始平面坐标，(X’,Y’)表示站点S纠偏后的平面坐标，d_s表示标准偏移距离，(X_Pi,Y_pi)、(X_Pi+1,Y_pi+1)分别表示线段P_iP_i+1起终点平面坐标；将站点S 从集合S₁和集合S₂中删除，转至步骤(4)；

本实施例中，根据公式(1)至公式(5)，匹配成功的站点A、B纠偏后的坐标分别为(229.898,338.776)、(285.353,348.421)；

步骤(8)若集合S₁为空，则已完成站点纠偏，否则交由用户逐个确认站点所匹配的路段，每当用户匹配一对站点和路段，完成一次站点纠偏，并将站点从集合S₁中删除，直至集合S₁为空，完成站点纠偏，最终纠偏范围内站点匹配及纠偏效果示意图如图3所示。

本方法的进一步改进，所述步骤(1)中，采用横墨卡托投影方法将公交站点、公交线路拓扑点和路段拓扑点经纬度坐标转化为UTM平面直角坐标系坐标。

本方法的进一步改进，所述步骤(2)、(3)、(5)、(6)中，公交站点偏离路段的最大距离d取20m；所述步骤(5)、(6)中，公交线路与路段走向同向偏差角度最大值r 取15°；所属步骤(7)中，标准偏移距离d_s取5m。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)将从电子地图中获取的公交站点、公交线路拓扑点、路段拓扑点经纬度坐标转化为同一地理坐标系统下的经纬度，再将这些点的经纬度坐标转化为UTM平面坐标，单位为米；所有公交站点组成集合S₁，经过公交站点集合中站点S的公交线路组成集合L_s，所有路段组成集合R；

步骤(2)若集合R为空，则转至步骤(8)，否则从集合R中任意选取路段R_i及其反向路段R_i’，遍历路段R_i及其反向路段R_i’经过的所有拓扑点坐标，取所有坐标中横坐标最小值X_min、最大值X_max，纵坐标最小值Y_min、最大值Y_max，组成以(X_min-d,Y_min-d)、(X_min-d,Y_max+d)、(X_max+d,Y_min-d)、(X_max+d,Y_max+d)为顶点的矩形公交站点搜索范围D；

步骤(3)遍历公交站点集合S₁，从中选出位于搜索范围D内的公交站点，并组成待纠偏站点集合S₂，判断条件为：X_min-d<X<X_max+d且Y_min-d<Y<Y_max+d；

步骤(4)若集合S₂为空，则将路段R_i及其反向路段R_i’从路段集合R中删除，并转至步骤(2)，否则遍历待纠偏站点集合S₂，从中任意选择站点S作为当前待纠偏站点，从经过站点S的公交线路集合中任意挑选一条公交线路，该公交线路由若干拓扑点组成且经过的公交站点也是拓扑点，拓扑点按照公交线路走向顺序排列组成集合PL＝{PL₁,PL₂,PL₃,...,PL_i-1,S,PL_i+1,...,PL_n}；

步骤(5)路段R_i由若干拓扑点连接而成，拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P＝{P₁,P₂,P₃,...,P_n}，其中P₁是路段起点，P_n是路段终点，依次判断站点S与线段P_iP_i+1是否满足匹配要求：

其中，·表示向量点乘，×表示向量叉乘，*表示数字相乘，若存在线段P_iP_i+1同时满足公式(11)至公式(15)，表示站点S与路段R_i满足匹配要求，记录拓扑点P_i、P_i+1编号，转至步骤(7)，否则站点S与路段R_i不满足匹配要求，转至步骤(6)；

步骤(6)路段R_i’由若干拓扑点连接而成，拓扑点按照路段走向顺序排列组成集合P’＝{P₁’,P₂’,P₃’,...,P_n’}，其中P₁’是路段起点，P_n’是路段终点，依次判断站点S与线段P_i’P_i+1’是否满足匹配要求：

若存在线段P_i’P_i+1’同时满足公式(21)至公式(25)，表示站点S与路段R_i’满足匹配要求，记录拓扑点P_i’、P_i+1’编号，转至步骤(7)，否则站点S与路段R_i’不满足匹配要求，将站点S从集合S₂中删除，并转至步骤(4)；

步骤(7)将匹配成功的公交站点沿垂直线段P_iP_i+1以及P_i’P_i+1’且指向线段右侧方向纠偏至距离线段标准偏离距离d_s处，坐标纠偏计算方法如下：

其中，(X,Y)表示站点S原始平面坐标，(X’,Y’)表示站点S纠偏后的平面坐标，d_s表示标准偏移距离，(X_Pi,Y_pi)、(X_Pi+1,Y_pi+1)分别表示线段P_iP_i+1起终点平面坐标；将站点S从集合S₁和集合S₂中删除，转至步骤(4)；

步骤(8)若集合S₁为空，则已完成站点纠偏，否则交由用户逐个确认站点所匹配的路段，每当用户匹配一对站点和路段，完成一次站点纠偏，并将站点从集合S₁中删除，直至集合S₁为空，完成站点纠偏。

2.根据权利要求书1所述的一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，采用横墨卡托投影方法将公交站点、公交线路拓扑点和路段拓扑点经纬度坐标转化为UTM平面直角坐标系坐标。

3.根据权利要求书1所述的一种对多源数据来源下的公交站点位置纠偏的方法，其特征在于：所述步骤(2)、(3)、(5)、(6)中，公交站点偏离路段的最大距离d取20m；所述步骤(5)、(6)中，公交线路与路段走向同向偏差角度最大值r取15°；所属步骤(7)中，标准偏移距离d_s取5m。