CN108900978B - 一种基于移动终端信令数据的城市主干道路连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于移动终端信令数据的城市主干道路连接方法。该装置包括：根据原始路网数据的基础路段方向和端点的经纬度数据、以分岔路口为端点对基础路段进行初步连接，计算初步连接后的路段的关联基站。根据用户的移动终端信令数据中的基站连接信息，统计初步连接后的每条路段上的用户切换记录。根据当前路段的用户切换记录，计算从当前路段的前驱路段切换到该当前路段和从当前路段切换到该当前路段的后继路段的用户数，将与当前路段之间切换的用户数最多的前驱路段和后继路段连接成新的路段。本发明能够自动地将原始的城市路网数据中的基础路段连接成足够长、可以进行用户与道路匹配的若干整条道路，有效地减少路网处理中的人工干预。

Description

一种基于移动终端信令数据的城市主干道路连接方法

技术领域

本发明涉及城市路网匹配技术领域，尤其涉及一种基于移动终端信令数据的城市主干道路连接方法。

背景技术

近年来，基于移动终端信令数据对城市交通状况进行的研究愈发兴起，但由于移动终端的信令数据的稀疏特性，和基于移动终端基站定位的不准确性，给用户轨迹与原始路网中道路的匹配造成了很大的困难。

目前，现有技术中的一种路网匹配方法包括：直接使用GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)产生的轨迹数据和原始的路网数据将用户轨迹与各个道路段进行匹配，根据路段连接的概率在多个路段中选择用户行驶的路段，得到用户在道路上行驶的完整轨迹。

上述现有技术中的路网匹配方法的缺点为：该方法在使用移动终端信令数据进行用户轨迹与道路匹配的过程中存在很多缺陷。一方面，由于基于移动终端基站定位的范围大，位置不精确，无法确定用户当前位置具体属于哪一个路段，如果用户不在道路上运行，就更加无法确定用户在两个切换记录之间所经过的路段序列。另一方面，由于移动终端信令数据与GPS相比要稀疏很多，前后两条切换数据的位置距离会比较远，前后两点之间的不确定性更大，确定一条可能经过的道路不仅难度大，而且准确性也不高。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于移动终端信令数据的城市主干道路连接方法，以实现对城市主干道路的自动连接，方便进行用户轨迹与道路匹配。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于移动终端信令数据的城市主干道路自动连接方法，包括：

根据原始路网数据中的路段数据和基站位置的分布数据，生成基站与路段之间的对应关系；

根据原始路网数据中的路段方向和端点的经纬度数据、以分岔路口为端点对路段进行初步连接，根据所述基站与路段之间的对应关系确定初步连接后的路段对应的关联基站；

获取用户的移动终端信令数据中的切换发生的基站信息，根据切换发生的基站信息和路段对应的关联基站信息，统计初步连接后的每条路段上的用户切换记录；

根据当前路段的用户切换记录，计算从当前路段的前驱路段切换到该当前路段和从当前路段切换到该当前路段的后继路段的用户数，将与当前路段之间切换的用户数最多的前驱路段和后继路段连接成新的路段。

进一步地，所述的根据原始路网数据中的路段数据和基站位置的分布数据，生成基站与路段之间的对应关系，包括：

提取原始路网数据中的基站位置的分布数据，利用基站位置的分布数据在Arcgis中生成基站的泰森多边形，将该泰森多边形作为基站覆盖范围；

提取原始路网数据中的路段数据，根据路段数据中的位置分布信息在Arcgis中生成基站与在其覆盖范围内的路段之间的对应关系，该对应关系包括基站的经纬度数据与对应的一条或者多条路段的ID。

进一步地，所述原始路网数据中的路段数据包括路段的ID、路段所属道路的名称、路段所属道路的等级、路段的上下行标识、路段起始点的经度、路段起始点的纬度、路段终止点的经度和路段终止点的纬度。

进一步地，所述基站位置分布数据包括：基站ID、基站所属的位置区号、基站所属的小区号、基站的经度和基站的纬度。

进一步地，所述的根据原始路网数据中的路段方向和端点的经纬度数据、以分岔路口为端点对路段进行初步连接，包括：

遍历所有原始路段数据，根据原始路段的起始点和终止点的经纬度，以及原始路段的上下行方向，得到每条路段的前驱路段集合和后继路段集合；

遍历所有路段，将满足有且只有一条后继路段且其后继路段只有一条前驱路段的路段与其后继路段连接起来，并合并该路段与其后继路段的关联基站集合；删除没有后继路段或前驱路段并且自身只由一条原始路段组成的无用路段，并修改初步连接后的路段的后继路段集合；

完成所有路段的初步连接后，更新基站与路段之间的对应关系。

进一步地，所述的获取用户的移动终端信令数据中的切换发生的基站信息，根据切换发生的基站信息和路段对应的关联基站信息，统计初步连接后的每条路段上的用户切换记录，包括：

提取用户的移动终端信令数据，该移动终端信令数据包括用户移动终端的ID、切换发生的时间、切换发生的基站位置区号和切换发生的基站的小区号，根据基站位置的分布数据将所述移动终端信令数据中的切换发生的基站位置区号和小区号转换为基站的经纬度数据；

根据所述转换得到的基站的经纬度数据和路段与基站之间的对应关系，获取所述用户的移动终端信令数据对应的路段，将所述用户的移动终端信令数据中的移动终端ID和时间信息加入到所述对应的路段的用户切换记录列表中；

遍历所有的用户移动终端信令数据，将每一条用户移动终端信令数据的移动终端ID和时间信息加入到对应的道路的用户切换记录列表中，得到每条路段的用户切换记录列表。

进一步地，所述的根据当前路段的用户切换记录，计算从当前路段的前驱路段切换到该当前路段和从当前路段切换到该当前路段的后继路段的用户数，将与当前路段之间切换的用户数最多的前驱路段和后继路段连接成新的路段，包括：

若相邻两个路段的用户切换记录中包含同一个用户不同时刻的切换记录，则认为该用户在这相邻两个路段之间发生了切换，将从当前路段切换到后继路段的用户数作为所述当前路段与所述后继路段之间的连接权重，将从前驱路段切换到当前路段的用户数作为所述前驱路段与所述当前路段之间的连接权重；

提取与当前路段之间连接权重最大的后继路段，判断与该后继路段之间连接权重最大的前驱路段与当前路段是否一致，若一致，则将当前路段和该后继路段连接，同时合并当前路段和该后继路段的关联基站与用户切换记录；

遍历所有路段，迭代执行上述路段之间连接权重计算和路段连接的过程，直到没有新的路段被连接时停止，得到最终的路段连接结果。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提出的方法无需耗费大量的人力物力去实地观察，就能够自动地将原始的城市路网数据中的基础路段连接成足够长、可以进行用户与道路匹配的若干整条道路，有效地减少路网处理中的人工干预。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于移动终端信令数据的城市主干道路连接方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的一种基站的泰森多边形覆盖范围示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例为了适应使用移动终端信令数据完成路网匹配时数据的稀疏和定位不准确等问题，提出了一种基于移动终端信令数据，根据原始路网路段端点的经纬度关系，以及用户先后经过相邻两路段的次数权重，有效地将原始路段连接成足够长的道路段的方法。本发明实施例中的移动终端可以为手机。

本发明实施例提出的一种基于移动终端信令数据的城市主干道路连接方法的处理流程如图1所示，包括以下几个处理步骤：

步骤S110、提取原始路网数据中的路段数据和基站位置的分布数据，计算出基站的泰森多边形覆盖范围，并生成基站与路段的对应关系。

提取原始路网数据中的路段数据，该路段数据至少包括路段的ID、路段所属道路的名称、路段所属道路的等级、路段的上下行标识、路段起始点的经度、路段起始点的纬度、路段终止点的经度和路段终止点的纬度等内容。

路段数据包括如下表1所示的字段：

表1

上述基站位置的分布数据包括基站ID、基站的位置区号、基站的小区号、基站的经度、基站的纬度、基站的X坐标，基站的Y坐标。该基站位置的分布数据包括如下表2所示的字段：

表2

编号	名称	解释
			1	基站ID
2	位置区号	基站所处的位置区号
			3	小区号	基站所处的小区号
4	经度	基站位置的经度
			5	纬度	基站位置的纬度
6	X坐标	基站位置的X坐标
			7	Y坐标	基站位置的Y坐标

利用基站位置的分布数据在Arcgis等地图处理软件工具中生成基站的泰森多边形，将该泰森多边形作为如图2所示的近似的基站覆盖范围。根据上述路段数据中的位置分布信息在Arcgis中生成基站与在其覆盖范围内的路段之间的对应关系，该对应关系包括基站的经纬度数据与对应的一条或者多条路段的ID。

在Arcgis中生成基站的泰森多边形的过程如下：

地理处理->ArcToolbox->分析工具->领域分析->创建泰森多边形

输入文件选择基站位置的分布数据即可生成基站的泰森多边形。再根据如下过程在Arcgis中生成基站与在其覆盖范围内的路段的对应关系：

地理处理->相交

输入元素选择基站的泰森多边形文件和原始的上述路段数据，点击确定生成基站与道路的对应关系数据，该对应关系数据至少包括如下表3所示的字段：

表3

编号	名称	解释
			1	路段ID
2	基站ID

步骤S120、在使用移动终端信令数据作为连接权重对路段进行连接之前，需要以分岔路口为断点对原始的路段数据进行初步的连接，并去除无用路段。

具体方法如下：

首先遍历所有原始路段数据，根据原始路段起始点和终止点的经纬度，以及原始路段的上下行方向，得到每条路段的前驱路段集合和后继路段集合。

遍历所有的原始路段，将所有上下行标记(DIR)为3的路段的起始点和终止点的记录进行对换。因为上下行标记(DIR)表示实际道路方向与地图数据画线方向关系，DIR为2表示实际道路的方向与地图的画线方向一致，即地图数据中路段的起止点与实际道路路段的起止点相同；DIR为3表示实际道路的方向与地图的画线方向相反，即地图数据的起点是实际道路路段的终点，地图数据的终点是实际道路路段的起点。所以，为了保持与实际道路运行方向的一致，沃恩对上下行标记(DIR)为3的路段的起始点和终止点记录进行对换。

查找所有路段中与当前路段的终止点经纬度相同的路段，若有且只有一个路段的起始点与当前路段的终止点经纬度相同，则将两个路段连接，并合并两个路段的关联基站；若有多个路段的起始点与当前路段的终止点的经纬度相同，则将这些路段加入到当前路段的后继路段集中，并将当前路段分别加入到这些路段的前驱路段中。

遍历所有的路段数据，判断路段是否后继路段数量为0且自身只由一条原始路段组成，如果是，则判断该路段为主路连接辅路的无用道路，将该路段删除，并删除该路段的前驱路段中后继道路里该条该路段的记录；否则，则保留。

遍历所有的路段数据，判断当前路段的后继路段的数量是否为1，如果为1，则判断当前路段的后继路段的前驱路段数量是否为1，如果也满足，则将当前路段和后继路段两条路段连接成一条新的路段，并合并当前路段和后继路段两条路段的关联基站集合；否则，不连接。

完成所有路段的初步连接后，更新基站与路段之间的对应关系。

步骤S130、提取用户的移动终端信令数据，并根据信令数据统计每条初步连接的路段上的切换记录列表。

具体方法如下：

提取用户的移动终端信令数据，该信令数据至少包括用户移动终端的ID、切换发生的时间、切换发生的基站位置区号和切换发生的基站的小区号4项内容。

上述移动终端信令数据包括如下表4所示的字段：

表4

编号	名称	解释
			1	移动终端ID	用户的移动终端ID
2	时间	切换发生的时间
			3	位置区号	切换发生的位置区号
4	小区号	切换发生的小区号

根据基站位置的分布数据将所述移动终端信令数据中的切换发生的基站位置区号和小区号转换为基站的经纬度数据。

根据所述转换得到的基站的经纬度数据和路段与基站之间的对应关系，获取所述用户的移动终端信令数据对应的路段，将所述用户的移动终端信令数据中的移动终端ID和时间信息加入到所述对应的路段的用户切换记录列表中。

遍历所有的用户移动终端信令数据，将每一条用户移动终端信令数据的移动终端ID和时间信息加入到对应的道路的用户切换记录列表中，得到每条路段的用户切换记录列表。

步骤S140、根据每条路段的切换记录列表计算每条道路与其前驱路段和后继路段之间的连接权重，并根据连接权重选择连接路段。迭代执行上述过程，得到最终的结果。

具体方法如下：

若相邻两个路段的用户切换记录中包含同一个用户不同时刻的切换记录，则认为该用户在这相邻两个路段之间发生了切换。

将从当前路段切换到后继路段的用户数作为所述当前路段与所述后继路段之间的连接权重，将从前驱路段切换到当前路段的用户数作为所述前驱路段与所述当前路段之间的连接权重；

提取与当前路段之间连接权重最大的后继路段，判断与该后继路段之间连接权重最大的前驱路段与当前路段是否一致，若一致，则将当前路段和该后继路段连接，同时合并当前路段和该后继路段的关联基站与用户切换记录；若不一致，则不连接当前路段和该后继路段。

遍历所有路段，迭代执行上述路段之间连接权重计算和路段连接的过程，直到没有新的路段被连接时停止，得到最终的路段连接结果。

综上所述，本发明实施例提出的城市主干道路连接方法，有效地克服了以上提到的道路匹配方法的弊端，无需密集的数据和精准的定位；无需人工手动的判断和识别；能够自动地将路段连接成足够长度的道路段，有效地辅助基于移动终端信令数据的道路匹配工作。

本发明基于移动终端信令数据与城市主干道路的连接可以有效地避免移动终端信令数据的弱点，辅助进行道路匹配。且该发明的数据仅需要原始道路数据、基站位置分布数据、用户移动终端信令数据，本发明能够自动连接城市的主干道路，不仅结果准确，而且无需过多的人工操作，节省了大量的人力、物力开支。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于移动终端信令数据的城市主干道路自动连接方法，其特征在于，包括：

根据原始路网数据中的路段数据和基站位置的分布数据，生成基站与路段之间的对应关系；

根据原始路网数据中的路段方向和端点的经纬度数据、以分岔路口为端点对路段进行初步连接，根据所述基站与路段之间的对应关系确定初步连接后的路段对应的关联基站；

获取用户的移动终端信令数据中的切换发生的基站信息，根据切换发生的基站信息和路段对应的关联基站信息，统计初步连接后的每条路段上的所有用户切换记录；

根据当前路段的所有用户切换记录，计算从当前路段的前驱路段切换到该当前路段和从当前路段切换到该当前路段的后继路段的用户数，将与当前路段之间切换的用户数最多的前驱路段和后继路段连接成新的路段；

所述的获取用户的移动终端信令数据中的切换发生的基站信息，根据切换发生的基站信息和路段对应的关联基站信息，统计初步连接后的每条路段上的所有用户切换记录，包括：

提取用户的移动终端信令数据，该移动终端信令数据包括用户移动终端的ID、切换发生的时间、切换发生的基站位置区号和切换发生的基站的小区号，根据基站位置的分布数据将所述移动终端信令数据中的切换发生的基站位置区号和小区号转换为基站的经纬度数据；

根据所述转换得到的基站的经纬度数据和路段与基站之间的对应关系，获取所述用户的移动终端信令数据对应的路段，将所述用户的移动终端信令数据中的移动终端ID和时间信息加入到所述对应的路段的用户切换记录列表中；

遍历所有的用户移动终端信令数据，将每一条用户移动终端信令数据的移动终端ID和时间信息加入到对应的道路的用户切换记录列表中，得到每条路段的所有用户切换记录列表；

所述的根据当前路段的所有用户切换记录，计算从当前路段的前驱路段切换到该当前路段和从当前路段切换到该当前路段的后继路段的用户数，将与当前路段之间切换的用户数最多的前驱路段和后继路段连接成新的路段，包括：

若相邻两个路段的用户切换记录中包含同一个用户不同时刻的切换记录，则认为该用户在这相邻两个路段之间发生了切换，将从当前路段切换到后继路段的用户数作为所述当前路段与所述后继路段之间的连接权重，将从前驱路段切换到当前路段的用户数作为所述前驱路段与所述当前路段之间的连接权重；

提取与当前路段之间连接权重最大的后继路段，判断与该后继路段之间连接权重最大的前驱路段与当前路段是否一致，若一致，则将当前路段和该后继路段连接，同时合并当前路段和该后继路段的关联基站与用户切换记录；

遍历所有路段，迭代执行上述路段之间连接权重计算和路段连接的过程，直到没有新的路段被连接时停止，得到最终的路段连接结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据原始路网数据中的路段数据和基站位置的分布数据，生成基站与路段之间的对应关系，包括：

提取原始路网数据中的基站位置的分布数据，利用基站位置的分布数据在Arcgis中生成基站的泰森多边形，将该泰森多边形作为基站覆盖范围；

提取原始路网数据中的路段数据，根据路段数据中的位置分布信息在Arcgis中生成基站与在其覆盖范围内的路段之间的对应关系，该对应关系包括基站的经纬度数据与对应的一条或者多条路段的ID。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述原始路网数据中的路段数据包括路段的ID、路段所属道路的名称、路段所属道路的等级、路段的上下行标识、路段起始点的经度、路段起始点的纬度、路段终止点的经度和路段终止点的纬度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站位置分布数据包括：基站ID、基站所属的位置区号、基站所属的小区号、基站的经度和基站的纬度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的根据原始路网数据中的路段方向和端点的经纬度数据、以分岔路口为端点对路段进行初步连接，包括：

遍历所有原始路段数据，根据原始路段的起始点和终止点的经纬度，以及原始路段的上下行方向，得到每条路段的前驱路段集合和后继路段集合；

遍历所有路段，将满足有且只有一条后继路段且其后继路段只有一条前驱路段的路段与其后继路段连接起来，并合并该路段与其后继路段的关联基站集合；删除没有后继路段或前驱路段并且自身只由一条原始路段组成的无用路段，并修改初步连接后的路段的后继路段集合；

完成所有路段的初步连接后，更新基站与路段之间的对应关系。

Images