CN109934865B

CN109934865B - 道路网中心线提取方法

Info

Publication number: CN109934865B
Application number: CN201910191046.9A
Authority: CN
Inventors: 陈翰新; 刘昌振; 周智勇; 陈良超; 胡开全; 马红; 张燕
Original assignee: Chongqing Survey Institute
Current assignee: Chongqing Institute Of Surveying And Mapping Science And Technology Chongqing Map Compilation Center
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: CN109934865A

Abstract

本发明公开一种道路网中心线提取方法，首先，采集每条道路的道路边线信息，构建道路网。然后，根据道路边线信息将道路网拆分成多个边线对单元，再分别建立每个边线对单元的约束三角网，并根据约束三角网提取每个边线对单元的中心线。最后，按照连接规则连接每个边线对单元的中心线，生成道路网中心线。该方法将道路网拆分成多个独立的边线对单元，然后提取每个边线对单元的中心线，大幅度降低了提取中心线的道路的复杂程度，提高了提取中心线的效率。而且使道路网更加细化，精确度更高，提取的中心线效果更好。

Description

道路网中心线提取方法

技术领域

本发明涉及专用与道路网络导航的领域，特别是涉及一种道路网中心线提取方法。

背景技术

现有技术中，路径规划和导航通常是以道路网中心线为基础，进行路径规划和导航。因此，在路径规划中，中心线的提取尤为重要。对于较为简单的道路网，中心线的提取比较简单，提取效率也高。但是，对于复杂的道路网，由于涉及的道路较多，道路的宽度变化多，交叉路口也多，这些都给提取道路网的中心线带来比较大的困难，降低了中心线的提取效率。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种道路网中心线提取方法，降低道路网中心线的提取难度，提高提取效率。

技术方案如下：

一种道路网中心线提取方法，包括：

步骤1、获取道路网信息，该道路网信息包括每条道路的道路边线信息，该道路边线信息包括道路边线上各个采样点的坐标位置，以及道路的道路类型。

步骤2、根据道路边线信息将道路网拆分成多个边线对单元，每个边线对单元包括2条道路边线。

步骤3、分别建立每个边线对单元的约束三角网。

步骤4、根据约束三角网提取每个边线对单元的中心线。

步骤5、按照连接规则连接每个边线对单元的中心线，生成道路网的中心线。连接规则可以根据道路的实际情况进行调整。

将道路网拆分成多个独立的边线对单元，然后提取每个边线对单元的中心线，大幅度降低了提取中心线的道路的复杂程度，提高了提取中心线的效率。而且使道路网更加细化，精确度更高，提取的中心线效果更好。

更进一步的，步骤2采用以下方法将道路网拆分成多个边线对单元：

步骤2-1、选择道路网的任一道路的其中一条道路边线作为第一基准边，以第一基准边作为基准，按照预设的距离阈值α建立缓冲区，距离阈值α为预估道路最大宽度，可根据道路的实际情况调整。

步骤2-2、在被缓冲区覆盖的其他道路边线中选取道路边线长度最长的道路边线作为第二基准边；

步骤2-3、根据道路边线信息计算第一基准边与第二基准边之间的最短距离δ，并根据最短距离确定拆分阈值μ；

步骤2-4、以第二基准边作为基准，按照拆分阈值μ建立拆分区；

步骤2-5、根据拆分区内的2条道路边线生成边线对单元。

以此类推，对道路网的其他道路继续进行拆分，直至将道路网的所有道路全部拆分完成。

更进一步的，所述距离阈值α为20米。

更进一步的，所述拆分阈值μ＝1.5*δ。

更进一步的，步骤3采用以下方法建立边线对单元的约束三角网：

步骤3-1、选取边线对单元的2条道路边线的第1采样点和第2采样点，其中第1采样点作为前采样点，第2采样点作为后采样点；

根据前采样点和后采样点组合成2个三角形，2个三角形分别由同一道路边线的前采样点、后一采样点，以及另一道路边线的前采样点组成；

步骤3-2、根据道路边线信息分别计算2个三角形中连接2条道路边线的连接边的边线长度，该连接边的两端分别连接其中1条道路边线的前采样点和另一道路边线的后采样点；

步骤3-3、保留边线长度最短的连接边所对应的三角形，建立该边线对单元的约束三角网的第1三角形；

步骤3-4、选取第1三角形所对应的道路边线的第2采样点作为前采样点，第3采样点作为后采样点；

选取另一条道路边线的第1采样点、第2采样点分别作为前采样点和后采样点；

根据2个前采样点和2个后采样点组合成2个三角形，2个三角形分别由同一道路边线的前采样点、后一采样点，以及另一道路边线的前采样点组成；

步骤3-5、根据道路边线信息分别计算2个三角形中连接2条道路边线的连接边的边线长度；

步骤3-6、保留边线长度最短的连接边所对应的三角形，建立约束三角网的第2三角形；

以此类推，直至建立边线对单元的第N三角形；

步骤3-6、根据第1三角形、第2三角形······第N三角形建立边线对单元的约束三角网。

更进一步的，步骤4中采用以下方法提取边线对单元的中心线：

确定约束三角网中每个三角形对应的连接边的中点；

按照约束三角网中每个三角形的建立顺序依次连接每个三角形对应的连接边的中点，获得边线对单元的中心线。

更进一步的，步骤5中的连接规则为：

首先，边线对单元的中心线与相邻的，且道路类型相同的边线对单元的中心线进行连接；

然后，边线对单元的中心线与相邻的边线对单元的中心线按照道路等级进行连接。

更进一步的，若边线对单元的中心线与相邻的边线对单元的中心线之间的距离超过50米，则两个边线对单元的中心线不连接，反之，则连接。

更进一步的，可自行设定道路中心线连接的类型，如道路类型为高速的边线对单元，其中心线只与道路类型为匝道的边线对单元的中心线连接。

有益效果：采用本发明的道路网中心线提取方法，能将复杂道路网拆分成简单的边线对单元，便于提取中心线，提高中心线提取效率。并且细化道路网，提高中心线精度，达到更好的提取效果，根据边线提取中心线，扩大了方法的应用范围。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为拆分道路网的流程图；

图3为建立约束三角网的流程图；

图4为拆分区和缓冲区的位置示意图；

图5为边线对单元的示意图；

图6建立约束三角网的第1三角形的位置示意图；

图7为约束三角网的示意图；

图8为边线对单元的中心线的示意图；

图9为道路网的中心线的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种道路网中心线提取方法，包括：

道路网信息的获取是采用测绘方法，如遥感测绘技术，对道路网进行测绘，然后对测绘数据进行处理，得出道路网信息。由于测绘方法和道路网的建立方法都属于现有技术，此处不在赘述。

步骤2、根据道路边线信息将道路网拆分成多个边线对单元，每个边线对单元包括2条道路边线，具体的步骤如图2所示，包括：

步骤2-1、选择道路网中任一道路的其中一条道路边线作为第一基准边，以第一基准边上各个基准点，建立半径为距离阈值α的缓冲区，在本实施例中，为了配合我国的道路基本情况，距离阈值α选择的是20米。

如图4所示，选取标号为1的道路边线作为第一基准边，建立的缓冲区如图4中的A区域所示。

步骤2-2、该缓冲区覆盖了第一基准边，以及与第一基准边相对的其他道路边线。从这些道路边线中选择道路边线长度最长的道路边线作为第二基准边，道路边线长度可以通过道路边线上的各个采样点的坐标位置计算得出。

步骤2-3、根据道路边线信息中两条道路边线的各个采样点的坐标位置，计算第一基准边与第二基准边之间的最短距离δ，即缓冲区所覆盖的道路的最窄宽度，并根据最短距离确定拆分阈值μ，在本实施例中，为了贴合本国国情，拆分阈值μ是最短距离δ的1.5倍。

步骤2-4、以拆分阈值μ为半径对第二基准边建立缓冲区作为拆分区，建立的拆分区如图4中的B区域所示；

步骤2-5、根据拆分区覆盖的两条道路边线组合成边线对单元，组合的边线对单元如图5所示；

以此类推，直至将道路网中的所有道路全部拆分完成。

步骤3、分别建立每个边线对单元的约束三角网，具体步骤包括：

步骤3-1、在采集道路边线信息时，每个采样点都有采样顺序，按照采样顺序选取边线对单元的2条道路边线的第1采样点和第2采样点，其中第1采样点作为前采样点，第2采样点作为后采样点。

如果2条道路边线的第1采样点不在边线对单元的同一端，则颠倒其中一条道路边线的采样顺序，从而使2条道路边线的第1采样点在边线对单元的同一端。

根据前采样点和后采样点组合成2个三角形，2个三角形分别由同一道路边线的前采样点、后一采样点，以及另一道路边线的前采样点组成。

步骤3-2、根据道路边线信息中各个采样点的坐标位置分别计算2个三角形中连接2条道路边线的连接边的边线长度，该连接边的两端分别连接其中1条道路边线的前采样点和另一道路边线的后采样点。

步骤3-3、保留边线长度最短的连接边所对应的三角形，即保留该连接边所组成的三角形，建立如图6所示的该边线对单元的约束三角网的第1三角形。

步骤3-5、同样，根据道路边线信息分别计算2个三角形中连接2条道路边线的连接边的边线长度；

以此类推，直至根据边线对单元的2条道路边线的最后2个采样点，建立边线对单元的约束三角网的第N三角形；

步骤3-6、所述第1三角形、第2三角形······第N三角形组合成如图7所示的边线对单元的约束三角网，N为约束三角网的三角形总数。

步骤4、根据约束三角网提取每个边线对单元的中心线，具体步骤包括：

通过连接边两端的2个采样点的坐标位置，确定约束三角网中每个三角形对应的连接边的中点的坐标位置；

按照约束三角网中每个三角形的建立顺序依次连接所有中点，即可获得边线对单元的中心线，获得的中心线如图8所示。以此类推，生成道路网的所有边线对单元的中心线。

步骤5、每个边线对单元均对应一段道路，通过按照连接规则连接每个边线对单元的中心线，生成道路网中心线。该连接规则是：

首先，连接道路类型相同的边线对单元的中心线。通过各条中心线两端端点坐标计算2条同道路类型的中心线的端点之间的最近距离。如果最近距离超过50米，则2条中心线的端点不进行连接，如果没有超过50米，则连接距离最近的2个端点。

然后，按照道路等级连接道路类型不相同的边线对单元的中心线。道路等级低的边线对单元的中心线连接道路等级高的边线对单元的中心线，同样如果最近距离超过50米，则2条中心线的端点不进行连接，如果没有超过50米，则连接距离最近的2个端点，生成的道路网中心线如图9所示。

由于高速路都是通过匝道与其他道路连接的，所以，道路类型为高速的边线对单元，其中心线只与道路类型为匝道的边线对单元的中心线连接。同样如果最近距离超过50米，则2条中心线的端点不进行连接，如果没有超过50米，则连接距离最近的2个端点。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种道路网中心线提取方法，其特征在于，包括：

步骤1、获取道路网信息，该道路网信息包括每条道路的道路边线信息，该道路边线信息包括道路边线上各个采样点的坐标位置，以及道路的道路类型；

步骤2、根据道路边线信息将道路网拆分成多个边线对单元，每个边线对单元包括2条道路边线，包括：

步骤2-1、选择道路网的任一道路的其中一条道路边线作为第一基准边，以第一基准边作为基准，按照预设的距离阈值α建立缓冲区；

步骤2-5、根据拆分区内的2条道路边线生成边线对单元；

步骤3、分别建立每个边线对单元的约束三角网；

步骤4、根据约束三角网提取每个边线对单元的中心线；

步骤5、按照连接规则连接每个边线对单元的中心线，生成道路网中心线。

2.根据权利要求1所述的道路网中心线提取方法，其特征在于，所述距离阈值α为20米。

3.根据权利要求1或2所述的道路网中心线提取方法，其特征在于，所述拆分阈值μ＝1.5*δ。

4.根据权利要求1所述的道路网中心线提取方法，其特征在于，步骤3采用以下方法建立边线对单元的约束三角网：

步骤3-3、保留边线长度最短的连接边所对应的三角形，建立约束三角网的第1三角形；

以此类推，直至建立边线对单元的第N三角形；

步骤3-7 、根据第1三角形、第2三角形······第N三角形建立边线对单元的约束三角网。

5.根据权利要求4所述的道路网中心线提取方法，其特征在于，步骤4中采用以下方法提取边线对单元的中心线：

确定约束三角网中每个三角形对应的连接边的中点；

6.根据权利要求1所述的道路网中心线提取方法，其特征在于，步骤5中的连接规则为：

7.根据权利要求6所述的道路网中心线提取方法，其特征在于，若边线对单元的中心线与相邻的边线对单元的中心线之间的距离超过50米，则两个边线对单元的中心线不连接，反之，则连接。

8.根据权利要求6所述的道路网中心线提取方法，其特征在于，道路类型为高速的边线对单元，其中心线只与道路类型为匝道的边线对单元的中心线连接。