CN113312363A - 一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间数据更新处理方法，公开了一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，包括如下步骤：(1)获取立交桥增量数据；(2)识别增量数据以及待更新基态中的立交桥的类型：根据有无匝道，将增量数据中的立交桥划分为分离式立交桥与互通式立交桥，并进一步基于属性语义的匹配识别分离式立交桥的具体类别；基于匝道数量和匝道平面拓扑结构中节点的数量识别互通式立交桥的具体类别；并根据更新数据源中立交桥的平面拓扑结构的变化分析归纳立交桥的空间变化类型；(3)根据所识别出的立交桥的具体类别及其空间变化类型，结合已编制的增量更新处理算法与规则进行自动化更新与拓扑一致性维护。本发明实现了立交桥增量更新的自动化。

Description

一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法

技术领域

本发明涉及空间数据更新处理方法，具体涉及一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法。

背景技术

立交桥是道路立交的主体，是连接整个立交各个不同部位并将几条交叉道路进行平面与空间组合的构筑物，是沟通和组织整个立交不同层次不同方向交通的枢纽，是当前城市道路网的核心要素之一。

随着城市建设进程日益加快的过程中，立交桥的新建、改建、扩建以及垮塌等变化事件时有发生，因此，在城市交通服务中需要及时进行立交桥数据更新。

而现有的空间数据的增量更新方法，主要涉及道路网的识别提取、道路立体交叉路口的提取以及识别和制图综合方面的简化，而上述技术均难以满足对拓扑结构复杂的立交桥数据的增量的进行自动更新处理。

有鉴于此，需要提供一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其能够自动识别待进行数据更新的立交桥的类别，并能够进一步结合该立交桥的空间变化类型，提供该立交桥数据更新的算法规则，实现立交桥数据的自动化更新。

为实现以上发明目的，本发明提供一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，包括如下步骤：(1)获取立交桥增量数据；(2)识别所述增量数据中立交桥的类型，以及待更新基态的立交桥类别：根据有无匝道，将所述更新数据源中的立交桥划分为分离式立交桥与互通式立交桥，并进一步基于属性语义的匹配识别所述分离式立交桥的具体类别；基于匝道数量以及匝道平面拓扑结构中节点的数量识别所述互通式立交桥的具体类别；以及根据所述更新数据源中立交桥的平面拓扑结构的变化分析归纳所述立交桥的空间变化类型；(3)根据所识别出立交桥的具体类别及其空间变化类型，结合已编制的增量更新处理算法与规则进行自动化更新与拓扑一致性维护。优选地，步骤1中所述的更新数据源包括专业和众源(VGI)矢量基态和增量数据。

具体地，步骤2中所述分离式立交桥的具体类别的识别步骤包括：

a)判断S_r＝0是否成立；若成立则为分离式立交桥数据，记为 OverpassType(A_i)＝SeOverpass，返回“是”；否则为互通式立交桥数据，记为 OverpassType(A_i)＝LinkOverpass，返回“否”；

b)遍历读取基态数据库中的Attribute(A_i)和Attribute(B_i)的值，并按照如下子步骤进行操作：

b1)若Attribute(A_i)＝“高速公路”且Attribute(B_i)＝“一般道路”或 Attribute(A_i)＝“一般道路”且Attribute(B_i)＝“高速公路”，则该立交桥为上跨型式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Up_SeOverpass；否则执行下一步骤；

b2)若Attribute(A_i)＝“铁路”且Attribute(B_i)＝“一般道路”或 Attribute(A_i)＝“一般道路”且Attribute(Bi)＝“铁路”，则该条立交桥为下穿形式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Un_SeOverpass；否则执行下一步骤；

b3)若Attribute(A_i)＝“主干道路”且Attribute(B_i)＝“内部道路”或 Attribute(A_i)＝“内部道路”且Attribute(B_i)＝“主干道路”，则该条立交桥为下穿形式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Un_SeOverpass；否则执行下一步骤；

c)重复步骤b，直至遍历完待更新增量对象缓冲区内的所有基态数据后结束循环。

其中，S_r表示匝道数，SeOverpass表示分离式立交桥，Up_SeOverpass 表示上跨型式的分离式立交桥，Un_SeOverpass表示下穿形式的分离式立交桥，LinkOverpass表示互通式立交桥；A_i表示第i条基态数据，B_i表示第i 条与A_i相交的基态数据，OverpassType(A_i)表示A_i的立交桥类型，Attribute(A_i) 表示A_i的属性信息，Attribute(B_i)表示B_i的属性信息。

更具体地，所述步骤2中，根据匝道数量S_r以及匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i所组成的二元组值T_s，其中Ts＝[S_r,S_i]，能够将所述互通式立交桥归纳为喇叭型、子叶型、半定向Y型、定向Y型、三肢部分互通式、匝道平交型、三肢交织型、X形四星式、四肢苜蓿叶式、四肢定向式、涡轮式、组合式、三环圈式、无环圈式、菱形式、部分连接式、四肢部分互通式、四肢交织环型、多肢环道式、四肢部分苜蓿叶式以及螺旋型。

进一步地，依据归纳出的所述互通式立交桥的类别与二元组值T_s的对应关系，进一步结合地理要素国标编码规范，将所述互通式立交桥的类别进行编码，以能够使得所述编码与所述二元组值T_s一一对应。

具体地，所述互通式立交桥的类别的识别步骤包括：

a)计算匝道数S_r的值，并判断S_r>0是否成立；若成立则为互通式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝LinkOverpass，返回“是”；若不成立则为分离式立交桥，返回“否”；

b)计算A_i中匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i；

c)将步骤a和步骤b中计算得到的匝道数值S_r和匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i赋给T_s；

d)判断T_s∈ST_s是否成立，若成立，返回“是”，执行下一步骤；否则返回“否”，执行步骤a；

e)根据T_s值判断互通式立交桥的具体类别；

f)赋值TypeCode(A_i)为T_s值所对应的互通式立交桥的类别编码。

其中，ST_s表示规纳出的所述互通式立交桥类型的所对应二元组值组成的集合；TypeCode(A_i)为A_i的桥梁类别编码；OverpassType(A_i)表示A_i的立交桥类别；LinkOverpass(A_i)表示互通式立交桥。

进一步具体地，步骤2所述的立交桥的空间变化类型中，所述分离式立交桥的空间变化类型包括新建、消失、属性修改、重现和扩宽修改；所述互通式立交桥的空间变化类型包括匝道新建或整体新建、匝道消失或整体消失、匝道延长修改、匝道缩短修改、重现、位置修改以及属性修改。

进一步地，所述互通式立交桥的空间变化类型的简化划分类型包括新建、消失、匝道修改、所述重现、所述位置修改和所述属性修改。

具体地，步骤3中所述增量更新处理算法与规则中的操作算子包括：逻辑与运算&&、逻辑或运算||、插入增量对象到当前基态数据库Insert(A_j)、插入基态对象A_i到历史数据库InsertHisData(A_i)、将基态对象Ai删除 Delete(A_i)、将历史目标对象A_i从历史数据库中删除DeleteFromHisData(A_i)、将历史目标对象A_i从历史数据库中召回Recall(A_i)、修改基态A_i的几何信息为重构后的目标C_i的几何信息GeoModify(A_i→C_i)、将基态联动对象B_i的几何形状变为弧段B_i1和B_i2的修改GeoModify(B_i→B_i1+B_i2)、用增量对象A_j对基态对象Ai的直接替换ReplaceUpdate(A_i,A_j)、将A_i的属性变为A_i’的修改SemModify(A_i→A_i’)、将基态对象A₁,A₂,…,A_n合并Union(A₁,A₂,…, A_n)、移动基态对象A_i的节点MoveNode(A_i)、打断基态对象A_i的节点 BreakNode(A_i)、将基态对象的时间戳T_i变为T_i’的修改TimeModify(T_i→T_i’)、基态对象A_i的城市立交桥类别OverpassType(A_i)、基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)以及基态对象A_i与增量对象A_j的拓扑关系类型 TopoRelaType(A_i,A_j)。

更具体地，所述基态对象A_i与增量对象A_j的拓扑关系类型 TopoRelaType(A_i,A_j)包括：包含、被包含、相离以及相交。

本发明首先是根据立交桥增量需求，归纳了分离式立交桥和互通式立交桥的拓扑连通类型，然后提供了一种根据有无匝道，并进一步基于属性语义的匹配关系和基于匝道数量以及匝道平面拓扑结构中节点数量的立交桥类别自动识别算法，以能够自动化识别增量数据中立交桥的类型，以及待更新基态数据中对应的立交桥类别；另外还分别归纳出了分离式立交桥和互通式立交桥的主要空间变化类型及其识别方法，以能够根据所识别出立交桥的具体类别及其增量数据，自动判断立交桥的空间变化类型；针对立交桥的类型及其变化情况，设计了增量更新处理自动化算法与规则，以实现立交桥更新与拓扑一致性维护的自动化，极大地降低了更新过程中的人为干预，既提升了更新维护的效率，又提升了准确性。

本发明实例的其它特征和优点将在随后的具体实例方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明一个实例的流程图；

图2是本发明一个实施例中上跨型式的分离式立交桥示意图；

图3是本发明一个实施例中下穿型式的分离式立交桥示意图；

图4是本发明一个实施例中分离式立交桥的新建示意图；

图5是本发明一个实施例中分离式立交桥的消失(拆除)示意图；

图6是本发明一个实施例中分离式立交桥的属性修改示意图；

图7是本发明一个实施例中分离式立交桥的重现示意图；

图8是本发明一个实施例中分离式立交桥的扩宽修改示意图；

图9是本发明一个实施例中喇叭型互通式立交桥结构示意图；

图10是本发明一个实施例中子叶型互通式立交桥结构示意图；

图11-(1)、11-(2)和11-(3)均是本发明一个实施例中半定向Y型互通式立交桥结构示意图；

图12是本发明一个实施例中定向Y型互通式立交桥结构示意图；

图13是本发明一个实施例中三肢部分互通式立交桥结构示意图；

图14是本发明一个实施例中匝道平交型互通式立交桥结构示意图；

图15是本发明一个实施例中三肢交织型互通式立交桥结构示意图；

图16是本发明一个实施例中X形四星式互通式立交桥结构示意图；

图17-(1)和17-(2)均是本发明一个实施例中四肢苜蓿叶式互通式立交桥结构示意图；

图18是本发明一个实施例中四肢定向式互通式立交桥结构示意图；

图19是本发明一个实施例中涡轮式互通式立交桥结构示意图；

图20是本发明一个实施例中组合式互通式立交桥结构示意图；

图21是本发明一个实施例中三环圈式互通式立交桥结构示意图；

图22是本发明一个实施例中无环圈式互通式立交桥结构示意图；

图23是本发明一个实施例中菱形式互通式立交桥结构示意图；

图24是本发明一个实施例中部分连接式互通式立交桥结构示意图；

图25是本发明一个实施例中四肢部分互通式立交桥结构示意图；

图26是本发明一个实施例中四肢交织环型互通式立交桥结构示意图；

图27是本发明一个实施例中多肢环道式互通式立交桥结构示意图；

图28-(1)、28-(2)和28-(3)均是本发明一个实施例中四肢部分苜蓿叶式互通式立交桥结构示意图；

图29是本发明一个实施例中螺旋型互通式立交桥结构示意图；

图30是本发明一个实施例中互通式立交桥的新建示意图；

图31是本发明一个实施例中互通式立交桥的匝道消失示意图；

图32是本发明一个实施例中互通式立交桥的匝道延长修改示意图；

图33是本发明一个实施例中互通式立交桥的匝道缩短修改示意图；

图34是本发明一个实施例中互通式立交桥的重现示意图；

图35是本发明一个实施例中互通式立交桥的位置修改示意图；

图36是本发明一个实施例中互通式立交桥的属性修改示意图；

图37是本发明一个实施例中上跨型分离式立交桥新建的增量更新情况示意图；

图38是本发明一个实施例中上跨型分离式立交桥消失的增量更新情况示意图；

图39是本发明一个实施例中上跨型分离式立交桥属性修改的增量更新情况示意图；

图40是本发明一个实施例中上跨型分离式立交桥重现的增量更新情况示意图；

图41是本发明一个实施例中上跨型分离式立交桥扩宽修改的增量更新情况示意图；

图42是本发明一个实施例中下穿型分离式立交桥新建的增量更新情况示意图；

图43是本发明一个实施例中下穿型分离式立交桥消失的增量更新情况示意图；

图44是本发明一个实施例中下穿型分离式立交桥属性修改的增量更新情况示意图；

图45是本发明一个实施例中下穿型分离式立交桥重现的增量更新情况示意图；

图46是本发明一个实施例中下穿型分离式立交桥扩宽修改的增量更新情况示意图；

图47是本发明一个实施例中四肢苜蓿叶型的互通式立交桥的新建增量更新处理情况示意图；

图48是本发明一个实施例中四肢苜蓿叶型互通式立交桥的匝道(变窄) 位置修改增量更新情况示意图；

图49是本发明一个实施例中子叶型互通式立交桥匝道修改(缩短)的增量更新情况示意图；

图50是本发明一个实施例中四肢部分互通式立交桥消失的增量更新情况示意图；

图51是本发明一个实施例中半定向Y型互通式立交桥新建的增量更新情况示意图；

图52是本发明一个实施例中三环圈型互通式立交桥匝道(拓宽)位置修改的增量更新情况示意图；

图53是本发明一个实施例中四肢交织环形式互通式立交桥匝道修改(延长)的增量更新情况示意图；

图54是本发明一个实施例中四肢部分苜蓿叶式互通式立交桥消失的增量更新情况示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

首先要说明的是本发明所提供的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法内置于控制器或者计算机中，以能够实现对矢量数据的自动化更新处理；另外下文中所描述的“A_i”为第i个基态基态，“A_i ^s”和“A_i ^e”分别表示基态对象A_i的始末端点，“V_Ai”表示A_i的属性值；“A_j”为第j条增量，“A_j ^s”“A_j ^e”和分别表示增量对象A_j的始末端点，“V_Aj”表示A_j的属性值；“B_i”为第i个周边拓扑联动对象,“V_Bi”表示B_i的属性值；“C_i”为第i个重构后的几何对象。

如图1所示，本发明所提供的一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，包括如下步骤：(1)获取立交桥增量数据；(2)识别所述增量数据中立交桥的类型，以及待更新基态的立交桥类别：根据有无匝道，将所述更新数据源中的立交桥划分为分离式立交桥与互通式立交桥，并进一步基于属性语义的匹配识别所述分离式立交桥的具体类别；基于匝道数量以及匝道平面拓扑结构中节点的数量识别所述互通式立交桥的具体类别；以及根据所述更新数据源中立交桥的平面拓扑结构的变化分析归纳所述立交桥的空间变化类型；(3)根据所识别出立交桥的具体类别及其空间变化类型，结合已编制的增量更新处理算法与规则进行自动化更新与拓扑一致性维护。

本发明首先是提供了一种根据有无匝道，并进一步基于属性语义的匹配关系和基于匝道数量以及匝道平面拓扑结构中节点数量的立交桥类别自动识别算法，实现了对待进行数据更新的立交桥类别的自动识别；另外还分别归纳出了分离式立交桥和互通式立交桥的主要空间变化类型；最后提供了针对不同类别的立交桥在不同空间变化类型下的数据更新操作算法规则，从而能够利用所提供的算法实现立交桥增量数据的自动化更新，以能够极大地降低更新过程中的人为干预，且所提供的算法规则能够实现对交桥增量数据更新时存在的拓扑连通关系维护。

优选地，步骤1中所述的更新数据源包括专业和众源(VGI)矢量基态和增量数据。其中VGI(Volunteered Geographic Information自发地理信息) 指任何人都可以通过移动互联设备自发地贡献地理空间信息，具体可利用 OSM(OpenStreetMap开源地图)数据，该数据能够由用户根据手持GPS设备、航空摄影照片、其他自由内容甚至单靠本地知识绘制，因而能够提供细节更为丰富且更具时效性的地貌影像信息。

具体地，步骤2中分离式立交桥的具体类别的识别步骤包括：

a)判断S_r＝0是否成立；若成立则为分离式立交桥数据，记为 OverpassType(A_i)＝SeOverpass，返回“是”；否则为互通式立交桥数据，记为 OverpassType(A_i)＝LinkOverpass，返回“否”；

b)遍历读取基态数据库中的Attribute(A_i)和Attribute(B_i)的值，并按照如下子步骤进行操作：

b1)若Attribute(A_i)＝“高速公路”且Attribute(B_i)＝“一般道路”或 Attribute(A_i)＝“一般道路”且Attribute(B_i)＝“高速公路”，则该立交桥为上跨型式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Up_SeOverpass；否则执行下一步骤；

b2)若Attribute(A_i)＝“铁路”且Attribute(B_i)＝“一般道路”或 Attribute(A_i)＝“一般道路”且Attribute(Bi)＝“铁路”，则该条立交桥为下穿形式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Un_SeOverpass；否则执行下一步骤；

b3)若Attribute(A_i)＝“主干道路”且Attribute(B_i)＝“内部道路”或 Attribute(A_i)＝“内部道路”且Attribute(B_i)＝“主干道路”，则该条立交桥为下穿形式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Un_SeOverpass；否则执行下一步骤；

c)重复步骤b，直至遍历完待更新增量对象缓冲区内的所有基态数据后结束循环。

其中，S_r表示匝道数，SeOverpass表示分离式立交桥，Up_SeOverpass 表示上跨型式的分离式立交桥，Un_SeOverpass表示下穿形式的分离式立交桥，LinkOverpass表示互通式立交桥；A_i表示第i条基态数据，B_i表示第i 条与A_i相交的基态数据，OverpassType(A_i)表示A_i的立交桥类型，Attribute(A_i) 表示A_i的属性信息，Attribute(B_i)表示B_i的属性信息。具体地，上跨型式的分离式立交桥如图2所示，其中沿左右方向延伸的路段为高速公路，沿上下延伸的路段为一般道路；下穿型式的分离式立交桥如图3所示，其中沿左右方向延伸的路段为主干道路，沿上下延伸的路段为内部道路；该识别方法根据属性语义的匹配识别分离式立交桥的具体类别，识别方式简便，识别过程高效。

更具体地，步骤2中，根据匝道数量S_r以及匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i所组成的二元组值T_s，其中T_s＝[S_r,S_i]，能够将互通式立交桥归纳为如图9至图29依次所示的喇叭型、子叶型、半定向Y型、定向Y型、三肢部分互通式、匝道平交型、三肢交织型、X形四星式、四肢苜蓿叶式、四肢定向式、涡轮式、组合式、三环圈式、无环圈式、菱形式、部分连接式、四肢部分互通式、四肢交织环型、多肢环道式、四肢部分苜蓿叶式以及螺旋型。

进一步地，依据归纳出的互通式立交桥的类别与二元组值T_s的对应关系，进一步结合地理要素国标编码规范，将互通式立交桥的类别进行编码，以能够使得编码与二元组值T_s一一对应。该技术方案能够使得每种类别的互通式立交桥都能够有唯一的编码与之对应，从而能够便于自动更新操作算法对立交桥类别的记录与识别。互通式立交桥的类名称与其对应的结构示意图、T_s值以及类别编码如表1所示：

表1

具体地，互通式立交桥的类别的识别步骤包括：

a)计算匝道数S_r的值，并判断S_r>0是否成立；若成立则为互通式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝LinkOverpass，返回“是”；若不成立则为分离式立交桥，返回“否”；

b)计算A_i中匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i；

c)将步骤a和步骤b中计算得到的匝道数值Sr和匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i赋给T_s；

d)判断T_s∈ST_s是否成立，若成立，返回“是”，执行下一步骤；否则返回“否”，执行步骤a；

e)根据T_s值判断互通式立交桥的具体类别；

f)赋值TypeCode(A_i)为T_s值所对应的互通式立交桥的类别编码。

其中，ST_s表示规纳出的互通式立交桥类型的所对应二元组值组成的集合；TypeCode(A_i)为A_i的桥梁类别编码；OverpassType(A_i)表示A_i的立交桥类别；LinkOverpass(A_i)表示互通式立交桥。

进一步具体地，步骤2中的立交桥的空间变化类型中，分离式立交桥的空间变化类型包括如图4至图7依次所示的新建(create)、消失(delete)、属性修改(semModify)、重现(reAppear)和扩宽修改(widenModify)；互通式立交桥的空间变化类型包括如图30至图36所示的匝道新建(rampCreate) 或整体新建(create)、匝道消失(rampDelete)或整体消失(delete)、匝道延长修改(lenModify)、匝道缩短修改(shModify)、重现(reAppear)、位置修改(locModify)以及属性修改(semModify)。其中属性修改主要指分离式立交桥名称等属性信息的修改。

优选地，互通式立交桥的空间变化类型的简化划分类型包括新建、消失、匝道修改、重现、位置修改和属性修改。由于互通式立交桥在更新处理时匝道新建和整体新建都通过“插入”操作来实现，因此可将其合并为“新建”；同样的，匝道消失和整体消失都是通过从当前基态库中删除数据，然后插入历史库中，故将其都归为“消失”的变化类型；匝道延长和缩短都需要修改几何信息，故合并为“匝道修改”的变化类型，以能够简化空间变化类型的分类，进而能够有效减少增量更新操作过程的算法规则的条数，达到简化算法的目的。

具体地，编制增量更新操作过程的算法规则中的操作算子及其说明如表 2所示：

表2

更具体地，基态对象A_i与增量对象A_j的拓扑关系类型TopoRelaType(A_i, A_j)包括：包含(contain)、被包含(containby)、相离(disjoint)以及相交(intersect)。

以上为本发明的优选实施方式，下面将结合具体案例对本发明所提供的部分增量更新操作过程的算法规则进行说明：

第一部分为分离式立交桥的增量更新操作过程的算法规则，两种分离式立交桥的立体交叉形式，即高速公路与一般道路的上跨型式的分离式立交桥以及铁路与一般道路、主干道路与内部道路的下穿型式的分离式立交桥，在其构造结构上都是通过垂直空间上立体架空来实现交通分流的。在更新处理时需要维护的拓扑连通点主要是处于分离式立交桥线弧段的端点与主干道的连通处，由于架空处的相交点不连通，故不需要进行打断更新处理；同理，由于铁路与一般道路互不连通，所以该种情况没有拓扑连通点，因此，对该情况不进行更新处理操作。所以在设计分离式立交桥的增量更新规则时，只考虑高速公路与一般道路的上穿型分离式立交桥和主干道路与内部道路的下穿型分离式立交桥的拓扑连通增量更新即可。所以分离式立交桥的5种空间变化类型，每种类型分别对应一条增量更新规则，两种分离式立交桥形式共设计了10条增量更新规则。设计分离式立交桥增量更新操作过程的算法规则具体如下：

(1)高速公路与一般道路的上跨型分离式立交桥的增量更新操作过程的算法规则设计，该情况因其上跨特点，基态和增量的拓扑关系为包含关系，而下穿型分离式立交桥的基态和增量的拓扑关系为相交关系，因此算法规则略有不同。此情况共有5条增量更新算法规则，下面分别就该情况的每条增量更新算法规则进行说明：

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_j)为新建时，新建的立交桥增量包含了主干道基态B_i的一部分内部线段，故更新时需要处理联动基态 B_i，将其打断成3条线弧段B_i1、B_i2和B_i3，其中B_i2弧段被新插入的对象A_j包含；然后将联动更新修改前的基态Bi插入历史库，并修改其时间戳。具体算法规则表达式如Rule1所示：

Rule1:If(ChangeType(A_j)＝create&&V_Bi＝highway&&OverpassType(A_j) ＝Up_SeOverpass)；

Then(Insert(A_j)；BreakNode(A_j ^s)；BreakNode(A_j ^e)；GeoModify(B_i→B_i1+B_i2+B_i3)；InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Bi→T_Bi)；)

具体地，如图37所示，图中虚线表示新建变化类型的增量A_j；圆点处为在更新时需要维护的拓扑连通点；B₁、B₂和B₃分别表示与增量A_j联动的主干道基态。该情况在更新时首先将A_j插入当前基态库；然后联动更新需要维护的拓扑连通点处的B₁对象，对其进行几何修改，打断增量对象A_j的始末端点A_j ^s和A_j ^e对应的结点处将B₁修改成B₁₁、B₁₂和B₁₃三个线对象；最后将原有的主干道基态B₁插入到历史库中，并修改其时间戳T_B1为T_B1’，此处的T_B1’中的结束时间为当前更新时间。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_j)为消失时，消失的立交桥基态A_i要执行从当前数据库种删除即delete(A_i)更新操作，然后执行插入历史库操作InsertHisData(A_i)，并修改其时间戳TimeModify(T_Ai’→T_Ai’)。为了维护道路网的拓扑连通性，在删除了立交桥数据后，主干道的拓扑联动对象B_i(此处的i＝1,2,3…)要执行拓扑连通点合并的操作,即合并被删除基态所包含的联动基态B_i(i＝1,2,3…)，重构为对象C_i(Ci＝B₁+B₂+B₃)，然后执行插入重构后的新对象，删除原有基态B_i(i＝1,2,3…)，最后修改B_i(i＝1,2,3…)的时间戳，具算法规则表达式如Rule2所示：

Rule2:If(ChangeType(A_j)＝delete&&V_Bi＝highway&&OverpassType(A_j) ＝Up_SeOverpass)；

Then(delete(A_i)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai)；Union(B₁,…,B_n)；Insert(C_i)；InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Bi→T_Bi)；)

具体地，如图38所示，消失变化类型的增量为A_j；圆点为在更新时需要维护的拓扑连通点；A_i(A_i＝A_i1+A_i2)表示增量匹配到的对应基态对象。 B₁、B₂、B₃和B₄分别表示与基态Ai联动的主干道基态。该情况在更新时首先将A_j匹配到的基态对象A_i从当前基态库中删除，插入历史库，修改其时间戳为T_Ai’；然后联动更新需要维护的拓扑连通点处的B₁、B₂、B₃和B₄对象，合并B₁和B₂、B₃和B₄线对象分别为B₁’和B₃’；最后将原有的主干道基态B₁、B₂、B₃和B₄插入历史库中，并修改其对应的时间戳。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为属性修改时，增量数据源A_j的变化类型为modify，若增量与匹配到的基态之间的拓扑关系为包含时，即TopoRelaType(A_i,A_j)＝contain，则说明基态A_i的空间变化类型为属性修改。该种情况只需要修改待更新基态的属性信息，然后将原基态插入历史库，并修改其时间戳即可，具体算法规则表达式如Rule3所示：

Rule3:If(ChangeType(A_j)＝modify&&TopoRelaType(A_i,A_j)＝contain &&V_Bi＝highway&&OverpassType(A_j)＝Up_SeOverpass)；

Then(SemModify(A_i→A_j)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；)

具体地，如图39所示，修改变化类型的增量为A_j，Ai是增量匹配到的对应基态对象。增量A_j与基态A_i的拓扑关系为包含关系，则该情况为上跨型分离式立交桥的属性修改情况。该种情况并没有涉及到拓扑连通点处的更新修改，而只对属性信息进行了修改。在增量更新处理时，首先需要将增量A_j匹配到的基态A_i进行属性信息修改，修改为A_j的属性。本例中修改基态A_i的属性信息(即道路名称为“C”)为增量A_j的属性信息(即道路名称为“D”)，修改后的对象记为A_i’。然后从当前基态库中删除A_i，插入历史库。最后修改其时间戳为T_Ai’。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为重现时，属于特殊的“新建”情况，对应的增量数据源A_j的变化类型为create，此时匹配到的基态是主干道基态而非立交桥基态，若TopoRelaType(A_i,A_j)＝contain，则表示ChangeType(A_i)为重现。增量更新时执行历史库召回Recall(A_i)的更新处理操作,同时删除历史库中该条历史目标，修改其时间戳为当前更新操作的时间。具体增量更新规则表达式如Rule4所示：

Rule4:If(ChangeType(A_j)＝create&&TopoRelaType(A_i,A_j)＝contain &&V_Bi＝highway&&OverpassType(A_j)＝Up_SeOverpass)；

Then(Recall(A_j)；GeoModify(A_i→A_i1+A_i2)；DeleteFromHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；)

具体地，如图40所示，虚线为新建变化类型的增量A_j；圆点为在更新时需要维护的拓扑连通点；A_i表示增量匹配到的联动基态对象，A_j和A_i存在包含关系。该情况在更新时首先将A_j对应的历史基态从历史库中召回，执行Recall(A_j)的操作，修改其时间戳为TA_j’；然后联动更新需要维护的拓扑连通点处的A_i的拓扑连通点，将A_i打断成A_i1和A_i2，即新增了一个拓扑连通点。最后将原有的联动基态对象A_i插入历史库，并修改其对应的时间戳。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为扩宽修改时，对应的增量数据源A_j的变化类型为modify，此种情况增量与基态对象的拓扑关系为相离，即TopoRelaType(A_i,A_j)＝disjoint。由于该情况只是立交桥桥面中心线的位置发生了改变，与主干道的连通点也发生了改变。故首先需要用增量 A_j直接替换基态A_i的方式进行增量更新，然后移动联动对象的结点。最后将原基态A_i与原始联动目标B_i插入历史库，并修改各自时间戳的结束时间为当前更新时间。具体更新规则的表达式如Rule5所示：

Rule5:If(ChangeType(A_j)＝modify&&TopoRelaType(A_i,A_j)＝disjoint &&V_Bi＝highway&&OverpassType(A_j)＝Up_SeOverpass)；

Then(ReplaceUpdate(A_i,A_j)；MoveNode(B_i)；InsertHisData(A_i)；InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；TimeModify(T_Bi→T_Bi’)；)

具体地，如图41所示，虚线为修改变化类型的增量A_j；圆点表示在更新时需要维护的拓扑连通点；A_i表示增量匹配到的对应基态对象，且基态对象A_i和增量对象A_j之间存在相离的拓扑关系。B₁、B₂分别表示与基态A_i联动的主干道基态。该情况在更新时首先对A_j匹配到的基态对象Ai进行整体替换更新，从当前基态库中删除A_i，插入历史库，修改其时间戳为T_Ai’；然后联动更新需要维护的拓扑连通点处的B₁、B₂对象，修改移动B₁和B₂的结点，重构为对象B₁’和B₂’；最后将原有的主干道基态B₁和B₂插入历史库中，并修改其对应的时间戳。

(2)主干道路与内部道路下穿型分离式立交桥的增量更新规则设计，该情况由于主干道与内部道路在直行冲突点处通常建立相交的下穿型分离式立交桥，故其基态和增量的拓扑关系为被包含的关系。此处的相交点在实际的交通道路网中是不连通的，因此对其不进行增量更新处理。此类型共有 5条增量更新规则，下面分别就该情况的每条增量更新算法规则进行说明。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_j)为新建时，新建的下穿型分离式立交桥增量与主干道基态B_i存在相交拓扑关系。相交点不连通，故直接插入新增对象即可，不需要联动更新主干道基态，具体算法规则表达式如 Rule6所示：

Rule6:If(ChangeType(A_j)＝create&&V_Bi＝secondary||V_Bi＝tertiary &&OverpassType(A_j)＝Un_SeOverpass)；

Then(Insert(A_j)；BreakNodeA_j ^s)；GeoModify(B_i→B_i1+B_i2)； InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Bi→T_Bi’)；)

具体地，如图42所示，虚线表示新建变化类型的增量A_j；圆点表示在更新时需要维护的拓扑连通点。B_i表示与更新时联动的主干道基态。图42 中的情况新插入的增量基态联动的拓扑连通点只有A_j的端点处即A_j ^s节点处。该情况的具体更新处理过程为：首先将增量A_j插入当前基态库中；然后联动更新需要维护的拓扑连通点处，即打断A_j的端处的节点A_j ^s，将拓扑连通点处联动的主干道基态B_i修改为B_i1和B_i2，最后将原有的主干道基态 B_i插入历史库，并修改其时间戳的结束时间为系统当前的更新时间。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_j)为消失时，直接删除增量匹配到的当前基态库中的基态目标对象A_i，然后将原始基态A_i插入历史库，最后修改其时间戳的结束时间为当前更新操作时间即可。具体增量更新算法规则的表达式如Rule7所示：

Rule7:If(ChangeType(A_j)＝delete&&V_Bi＝secondary||V_Bi＝tertiary&&OverpassType(A_j)＝Un_SeOverpass)；

Then(delete(A_i)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；)

具体地，如图43所示，虚线表示删除变化类型的增量A_j；A_i表示增量匹配到的对应基态对象。该下穿型分离式立交桥删除情况的更新不涉及拓扑连通点的更新，故首先将A_j匹配到的基态对象A_i从当前基态库中删除；然后将删除的基态对象A_i插入到历史库，修改它的时间戳的结束时间为当前系统更新时间即可。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为属性修改时，增量的变化类型为modify，若增量与匹配到的基态为被包含的拓扑关系，且增量和基态的属性值不同时，则为属性修改。该情况直接修改基态的属性值为增量的属性值，然后将原始基态插入历史库，修改其时间戳。具体增量更新算法规则的表达式如Rule8所示：

Rule8:If(ChangeType(A_j)＝modify&&TopoRelaType(A_i,A_j)＝containby &&V_Bi＝secondary||V_Bi＝tertiary&&VA_j≠V_Ai&&OverpassType(A_j)＝ Un_SeOverpass)；

Then(SemModify(A_i→A_j)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；)

具体地，如图44所示，修改变化类型的增量为A_j；A_i表示增量匹配到的对应基态对象，且基态线对象A_i和增量线对象A_j之间存在被包含的拓扑关系，则基态的对应的实体的空间变化情况为属性修改。对于属性修改变化的下穿型分离式立交桥数据的更新因为没有需要联动修改的拓扑连通点需要维护，故直接进行增删改查的更新操作即可。按照如图44所示的情况，其在更新时首先将基态A_i的属性信息修改为增量A_j的属性信息(即将道路的名称由“E”改为“F”)，修改的当前基态记为A_i’；然后将原有基态插入历史库中，并修改其对应的时间戳。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为重现时，属于特殊的“新建”情况，增量的变化类型为create，若增量与匹配到的基态为相交的拓扑关系，则为重现的空间变化情况。此类型直接从历史库中召回对应的历史目标即可。具体的增量更新处理算法规则表达式如Rule9所示：

Rule9:If(ChangeType(A_j)＝create&&TopoRelaType(B_i,A_j)＝intersect &&V_Bi＝secondary||V_Bi＝tertiary&&OverpassType(A_j)＝Un_SeOverpass)；

Then(Recall(A_i)；DeleteFromHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)； GeoModify(B_i→B_i1+B_i2)；)

具体地，如图45所示，虚线表示新建变化类型的增量A_j；圆点表示在更新时需要维护的拓扑连通点。B_i表示与新建增量A_j联动的主干道基态，两者之间存在相交的拓扑关系。需要注意的是，由于处于上方的圆点处的拓扑连通点是连通的，因而在更新处理时，不需要再进行打断更新操作。对于该种情况的下穿型分离式立交桥在更新时首先将从历史库中召回A_i对应的历史基态A_i，执行Recall(A_i)的操作，修改其时间戳为T_Ai’；然后联动更新需要维护的拓扑连通点处的A_i末端的拓扑连通点，将B_i打断成B_i1和B_i2。最后将原有的联动基态对象B_i插入历史库，并修改其对应的时间戳。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为扩宽修改时，增量的变化类型为modify，若增量匹配到的基态为相交的拓扑关系，则为扩宽修改的空间变化类型。该情况下穿型分离式立交桥的桥面中心线的位置发生了改变，在道路网中没有联动拓扑连通点的更新。故直接用增量A_j直接替换基态A_i的方式进行增量更新；然后将原基态A_i插入历史库；最后，修改更新前的原基态对象A_i的时间戳为当前更新时间。具体更新算法规则的表达式如Rule10所示：

Rule10:If(ChangeType(A_j)＝modify&&TopoRelaType(A_i,A_j)＝disjoint &&V_Bi＝secondary||V_Bi＝tertiary&&OverpassType(A_j)＝Un_SeOverpass)；

Then(ReplaceUpdate(A_i,A_j)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；)

具体地，如图46所示，虚线表示修改变化类型的增量A_j；A_i表示增量匹配到的对应基态对象，且基态A_i和增量A_j之间存在被包含的拓扑关系。下穿型分离式立交桥的此种情况在更新时首先用增量A_j整体替换过更新匹配到的基态对象A_i；然后将基态对象A_i从当前基态库中删除，插入历史库，并修改其时间戳为T_Ai’。

第二部分为互通式立交桥的增量更新操作过程的算法规则，具体包括：匝道与匝道之间无拓扑连通点的6种互通式立交桥(喇叭型、子叶型、三肢部分互通式四肢部分互通式、四肢苜蓿叶式、四肢部分互通式)，且 ChangeType(A_i)分别为新建、位置修改、匝道修改(延长/缩短)、消失四种类型时，其更新处理拓扑一致性维护重点都是保持匝道始末端点与主干道的拓扑连通点的一致性，每种变化类型对应1条规则，共24条更新算法规则；匝道与匝道之间有拓扑连通点的15种互通式立交桥拓扑结构类型的4种变化(即新建、位置修改、匝道修改(延长/缩短)、消失)各对应1条规则，共60条算法规则；ChangeType(A_i)为属性修改时，共1条增量更新算法规则；ChangeType(A_i)为重现时，共1条增量更新算法规则。设计互通式立交桥增量更新操作过程的算法规则具体如下：

(1)匝道与匝道之间无拓扑连通点的6种互通式立交桥增量更新规则设计，该情况最关键的操作是打断匝道始末端点处与主干道连接的拓扑连通结点，重构与匝道始末端点相连的主干道连通基态，下面分别就上述匝道与匝道之间无拓扑连通点的互通式立交桥的4种空间变化增量更新算法规则进行说明。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为新建时，以四肢苜蓿叶型互通式立交桥的匝道新建增量更新情况为例。首先新建的增量对象A_j要对其执行插入的更新操作，即将增量A_j插入到当前的基态数据库中；然后打断A_j始末端点处的拓扑连通结点，重构周边联联动基态B_i为B_i1和B_i2；最后将原始基态B_i插入历史库，修改B_i时间戳的截止时间为当前更新时间 T_Bi’。具体算法规则表达式如Rule1所示：

Rule1:If(ChangeType(A_i)＝rampCreate&&TypeCode(A_j)＝450308)；

Then(Insert(A_j)；BreakNode(A_j ^s)；BreakNode(A_j ^e)；

GeoModify(B_i→B_i1+B_i2)；InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Bi→T_Bi’)；)

具体地，如图47所示，虚线表示修改变化类型的增量A_j；圆点表示在更新时需要维护的拓扑连通点，B₁和B₂为两条待联动更新的基态线对象。四肢苜蓿叶式的互通式立交桥新建情况在更新时首先将新建增量A_j插入到当前基态库中；然后打断该新插入线弧段的始末端点处即A_j ^s和A_j ^e；然后修改联动的基态对象B_i，将其几何信息修改成B_i1和B_i2，即将B₁修改成B₁₁和B₁₂，将B₂修改成B₂₁和B₂₂；最后将原始基态插入历史库中，并修改其时间戳为T_Ai’。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为位置修改时，以四肢苜蓿叶式的互通式立交桥增量更新为例，首先需要进行几何修改A_j的几何信息直接整体替换更新匹配到的基态A_i的几何信息；然后将原始基态A_i插入历史库中，修改其时间戳的结束时间为当前更新时间。最后联动更新拓扑连通点处的主干线基态B_i线对象的几何信息，插入修改前的基态B_i到历史库中，并修改其时间戳。具体算法规则表达式如下Rule2所示：

Rule2:If(ChangeType(A_i)＝locModify&&TypeCode(A_j)＝450316)；

Then(GeoModify(A_i→A_j)；InsertHisData(A_i)；BreakNode(A_i ^s)；

BreakNode(A_i ^e)；TimeModify(T_Aj→T_Aj’)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；GeoModify(B_i→B_i’)；InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Bi→T_Bi’)；)

具体地，如图48所示，原匝道A_i经变窄后其中心位置变为图中虚线 A_j所示的位置，A_j为增量对象。增量更新处理时,首先将原有基态Ai插入历史库，修改时间戳的截至时间为当前更新时间T_Ai’；在当前基态中用A_j更新 A_i的几何数据，修改时间戳的起始时间为当前更新时间T_Aj’；然后打断A_j的始末端点，修改B_i的几何结点重构B_i的几何位置数据为B_i’；最后将原有对象B_i插入历史库，修改B_i的时间戳的截至时间为当前更新时间T_Bi’。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为匝道修改(延长/缩短) 时，以子叶型的互通式立交桥增量更新为例，首先重构基态线对象A_i的几何为C_i；然后将重构修改前的基态线对象A_i和B_i分别插入历史库中，并修改各自的时间戳；最后修改拓扑连通点处的结点。具体算法规则表达式如 Rule3所示：

Rule3:If(ChangeType(A_i)＝shModify&&TypeCode(A_j)＝450309)；

Then(GeoModify(A_i→C_i)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；MoveNode(A_i))

具体地，如图49所示，原匝道A_i经延长修改后变为如虚线所示的增量 A_j，图中圆点表示拓扑连通点。增量更新处理时，首先将原有基态A_i进行几何重构，修改其长度，重构线对象为A_i’；然后将修改前的基态A_i插入历史库，修改时间戳的截至时间为当前更新时间T_Ai’；最后移动A_i的原有拓扑连通结点，修改B_i的几何结点的位置；最后将B_i插入历史库，修改B_i的时间戳的截至时间为当前更新时间T_Bi’。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为消失时，以四肢部分互通式立交桥的匝道消失增量更新情况为例，首先从当前基态库中删除增量 A_j匹配到的基态线对象A_i，插入历史库中，并修改其时间戳的结束时间为当前系统更新的时间；然后因删除的基态线对象A_i导致的拓扑连通点的消失，故要进行消失的拓扑连通点关联对象的合并处理操作，即执行Union(B_i ^s,B_i ^e) 的操作。具体算法规则表达式如Rule4所示：

Rule4:If(ChangeType(A_i)＝rampDelete&&TypeCode(A_j)＝450324)：

Then(Delete(A_j)；InsertHisData(A_i)；InsertHisData(B_i)；

TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；Union(B_i ^s,B_i ^e)；)

具体地，如图50所示，A_j为增量对象，A_i为增量A_j匹配到的对应基态对象；圆点处为增量更新时需要维护的拓扑连通点。增量更新处理时，首先将删除增量匹配到的基态A_i从当前数据库中删除，插入历史库，修改时间戳的截至时间为当前更新时间T_Ai’；然后合并移动B_i始末端点处的原有拓扑连通结点，即将B₁和B₂合并为B₁’线对象；将B₃和B₄合并为B₃’线对象。对更新处的拓扑连通点进行合并删除的修改更新操作；最后将B₁、B₂、B₃、 B₄插入历史库，修改B_i的时间戳的截至时间为当前更新时间T_Bi’。

(2)匝道与匝道之间有拓扑连通点的15种互通式立交桥的增量更新规则设计，该情况最关键的操作是找到匝道与匝道间的相交点，以便在更新维护拓扑连通性时，进行打断、移动结点等操作，下面分别就上述15种互通式立交桥的4种空间变化增量更新算法规则进行说明。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为新建时，以半定向Y 型互通式立交桥的匝道新建增量更新情况为例，首先将新建的增量对象A_j插入当前基态库中；然后打断新插入线对象的始末端点处的结点，即A_j ^s和 A_j ^e；修改拓扑连通点处联动的基态线对象B_i，打断拓扑连通点，修改B_i的几何信息为B_i1和B_i2；最后将更新修改前的基态线对象A_i和B_i分别插入历史库中，并修改其时间戳。具体算法规则表达式如Rule1所示：

Rule1:If(ChangeType(A_i)＝rampCreate&&TypeCode(A_j)＝450310)；

Then(Insert(A_j)；BreakNode(A_j ^s)；BreakNode(A_j ^e)；GeoModify(B_i→B_i1+B_i2)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Bi→T_Bi’)；)

具体地，如图51所示，图中虚线为增量对象A_j。增量更新处理时，首先将新建增量A_j插入当前基态数据库中；然后打断A_j的的始末端点处的拓扑连通点A_j ^s和A_j ^e，修改联动基态B₁、B₂在A_j ^s和A_j ^e处的拓扑连通结点，修改后B₁的几何被修改为B₁₁和B₁₂，B₂的几何被修改为B₂₁和B₂₂。新增拓扑连通点为图中圆点所示；最后将B₁、B₂插入历史库，修改B₁、B₂的时间戳的截至时间为当前更新时间T_B1’和T_B2’。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为位置修改时，以三环圈式的互通式立交桥的匝道新建增量更新情况为例。首先修改增量A_j匹配到的基态A_i的几何位置数据，即用增量A_j的几何整体替换更新基态A_i的几何位置数据；然后将原有基态A_i插入历史库中，并修改其时间戳为T_Ai’。最后修改联动更新对象与修改基态的拓扑连通点，即移动联动基态B_i的结点，调整点位至连通结点处，将调整前的基态插入历史库，修改其时间戳。具体算法规则表达式如下Rule2所示：

Rule2:If(Changetype(A_i)＝locModify&&TypeCode(A_j)＝450320)

Then(GeoModify(A_i→A_j)；InsertHisData(A_i)；MoveNode(B_i)；GeoModify(B_i→B_i’)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；TimeModify(T_Aj→T_Aj’)；InsertHisData(B_i)； TimeModify(T_Bi→T_Bi’)；)

具体地，如图52所示，原匝道A_i经拓宽后其中心位置变为A_j(如图中虚线所示)，A_j为增量对象。增量更新处理时，首先将原有基态A_i插入历史库，修改时间戳的截至时间为当前更新时间T_Ai’；在当前基态中用A_j替换A_i的几何位置数据，修改时间戳的起始时间为当前更新时间T_Aj’；然后移动 B_i的原有拓扑连通结点，修改B_i的几何结点；最后将B_i插入历史库，修改 B_i的时间戳的截至时间为当前更新时间T_Bi’。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为匝道修改(延长/缩短) 时，以四肢交织环形的匝道缩短增量更新情况为例，首先重构基态线对象 A_i的几何为C_i；然后移动拓扑连通点处的联动基态线对象B_i的结点，修改基态线对象B_i的几何为B_i’，即执行GeoModify(B_i→B_i’)的更新操作；然后将重构修改前的基态线对象A_i和B_i分别插入历史库中，并修改各自的时间戳。具体算法规则表达式如Rule3所示：

Rule3:If(ChangeType(A_i)＝lenModify&&TypeCode(A_j)＝450325)；

Then(GeoModify(A_i→C_i)；MoveNode(B_i)；GeoModify(B_i→B_i’)；InsertHisDa ta(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；InsertHisData(B_i)；TimeModify(T_Bi→T_Bi’)；)

具体地，如图53为增量更新前的四肢交织环形互通式立交桥，原匝道 A_i经匝道延长修改后变为A_j，A_j为增量对象。增量更新处理时，首先根据增量A_j和基态A_i的几何差重构匝道几何修改后的当前基态A_i’，然后将原有基态A_i插入历史库，修改时间戳的截至时间为当前更新时间T_Ai’；移动B₁、 B₂、B₃、B₄的原有拓扑连通结点，并将原有联动基态B₁、B₂、B₃、B₄修改为B₁’、B₂’、B₃’和B₄’；最后将修改前的联动基态B_i插入历史库，并修改 B_i的时间戳的截至时间为当前更新时间T_Bi’。

当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为消失时，以四肢部分苜蓿叶式的互通式立交桥的匝道缩短增量更新情况为例，首先从当前基态库中删除增量A_j匹配到的基态线对象A_i，插入历史库中，并修改其时间戳的结束时间为当前系统更新的时间。然后因删除的基态线对象A_i导致的拓扑连通点的消失，故要进行消失的拓扑连通点关联对象的合并处理操作，即执行 Union(B_i1,B_i2)的操作。具体算法规则表达式如Rule4所示：

Rule4:If(ChangeType(A_i)＝shModify&&TypeCode(A_j)＝450327)；

Then(Delete(A_i)；InsertHisData(A_i)；TimeModify(T_Ai→T_Ai’)；Union(B_i1,B_i2)；)

具体地，如图54所示，虚线表示增量对象A_j。增量更新处理时，首先删除增量A_j匹配到的原有基态A_i，将其插入历史库，并修改时间戳的截至时间为当前更新时间T_Ai’；然后合并B₁和B₂、B₃和B₄处原有的的拓扑连通结点，即将B₁和B₂合并为B₁’、将B₃和B₄合并为B₃’，拓扑连通点的更新从图中的圆点处合并消失；最后将B₁、B₂、B₃、B₃插入历史库，修改各自时间戳的截至时间为当前更新时间T_Bi’。

(3)当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为属性修改时，因为该种情况没有需要联动修改的拓扑连通点处的更新，故只需要修改增量 A_j匹配到的基态A_i的语义信息即可。因此不需要考虑互通式立交桥的拓扑结构。具体算法规则表达如Rule5所示：

Rule5:If(ChangeType(A_i)＝semModify)Then(SemModify(A_i→A_j)；)

(4)当基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)为重现时，进行历史库中召回对应的历史目标A_i，插入数据库操作；然后修改时间戳为T_i’。同样也不需要考虑互通式立交桥的拓扑结构。具体算法规则表达如Rule6所示：

Rule6:If(Changetype(A_i)＝reAppear)Then(Recall(A_i)；Insert(A_i)

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取立交桥增量数据；

(2)识别所述增量数据中立交桥的类型，以及待更新基态的立交桥类别：根据有无匝道，将所述更新数据源中的立交桥划分为分离式立交桥与互通式立交桥，并进一步基于属性语义的匹配识别所述分离式立交桥的具体类别；基于匝道数量以及匝道平面拓扑结构中节点的数量识别所述互通式立交桥的具体类别；以及根据所述更新数据源中立交桥的平面拓扑结构的变化识别所述立交桥的空间变化类型；

(3)根据所识别出立交桥的具体类别及其空间变化类型，结合已编制的增量更新处理算法与规则进行自动化更新与拓扑一致性维护。

2.根据权利要求1所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，步骤1中所述的更新数据源包括专业和众源(VGI)矢量基态和增量数据。

3.根据权利要求1所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，步骤2中所述分离式立交桥的具体类别的识别步骤包括：

a)判断S_r＝0是否成立；若成立则为分离式立交桥数据，记为OverpassType(A_i)＝SeOverpass，返回“是”；否则为互通式立交桥数据，记为OverpassType(A_i)＝LinkOverpass，返回“否”；

b)遍历读取基态数据库中的Attribute(A_i)和Attribute(B_i)的值，并按照如下子步骤进行操作：

b1)若Attribute(A_i)＝“高速公路”且Attribute(B_i)＝“一般道路”或Attribute(A_i)＝“一般道路”且Attribute(B_i)＝“高速公路”，则该立交桥为上跨型式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Up_SeOverpass；否则执行下一步骤；

b2)若Attribute(A_i)＝“铁路”且Attribute(B_i)＝“一般道路”或Attribute(A_i)＝“一般道路”且Attribute(Bi)＝“铁路”，则该条立交桥为下穿形式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Un_SeOverpass；否则执行下一步骤；

b3)若Attribute(A_i)＝“主干道路”且Attribute(B_i)＝“内部道路”或Attribute(A_i)＝“内部道路”且Attribute(B_i)＝“主干道路”，则该条立交桥为下穿形式的分离式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝Un_SeOverpass；否则执行下一步骤；

c)重复步骤b，直至遍历完待更新增量对象缓冲区内的所有基态数据后结束循环。

其中，S_r表示匝道数，SeOverpass表示分离式立交桥，Up_SeOverpass表示上跨型式的分离式立交桥，Un_SeOverpass表示下穿形式的分离式立交桥，LinkOverpass表示互通式立交桥；A_i表示第i条基态数据，B_i表示第i条与A_i相交的基态数据，OverpassType(A_i)表示A_i的立交桥类型，Attribute(A_i)表示A_i的属性信息，Attribute(B_i)表示B_i的属性信息。

4.根据权利要求1所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，所述步骤2中，根据匝道数量S_r以及匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i所组成的二元组值T_s，其中T_s＝[S_r,S_i]，能够将所述互通式立交桥归纳为喇叭型、子叶型、半定向Y型、定向Y型、三肢部分互通式、匝道平交型、三肢交织型、X形四星式、四肢苜蓿叶式、四肢定向式、涡轮式、组合式、三环圈式、无环圈式、菱形式、部分连接式、四肢部分互通式、四肢交织环型、多肢环道式、四肢部分苜蓿叶式以及螺旋型。

5.根据权利要求4所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，依据归纳出的所述互通式立交桥的类别与二元组值T_s的对应关系，进一步结合地理要素国标编码规范，将所述互通式立交桥的类别进行编码，以能够使得所述编码与所述二元组值T_s一一对应。

6.根据权利要求5所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，所述互通式立交桥的类别的识别步骤包括：

a)计算匝道数S_r的值，并判断S_r>0是否成立；若成立则为互通式立交桥，记为OverpassType(A_i)＝LinkOverpass，返回“是”；若不成立则为分离式立交桥，返回“否”；

b)计算A_i中匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i；

c)将步骤a和步骤b中计算得到的匝道数值S_r和匝道平面拓扑结构中节点的数量S_i赋给T_s；

d)判断T_s∈ST_s是否成立，若成立，返回“是”，执行下一步骤；否则返回“否”，执行步骤a；

e)根据T_s值判断互通式立交桥的具体类别；

f)赋值TypeCode(A_i)为T_s值所对应的互通式立交桥的类别编码。

其中，ST_s表示规纳出的所述互通式立交桥类型的所对应二元组值组成的集合；TypeCode(A_i)为A_i的桥梁类别编码；OverpassType(A_i)表示A_i的立交桥类别；LinkOverpass(A_i)表示互通式立交桥。

7.根据权利要求1所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，步骤2所述的立交桥的空间变化类型中，所述分离式立交桥的空间变化类型包括新建、消失、属性修改、重现和扩宽修改；所述互通式立交桥的空间变化类型包括匝道新建或整体新建、匝道消失或整体消失、匝道延长修改、匝道缩短修改、重现、位置修改和属性修改。

8.根据权利要求7所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，所述互通式立交桥的空间变化类型的简化划分类型包括新建、消失、匝道修改、所述重现、所述位置修改和所述属性修改。

9.根据权利要求1所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，步骤3中所述增量更新处理算法与规则中的操作算子包括：逻辑与运算&&、逻辑或运算||、插入增量对象到当前基态数据库Insert(A_j)、插入基态对象A_i到历史数据库InsertHisData(A_i)、将基态对象Ai删除Delete(A_i)、将历史目标对象A_i从历史数据库中召回Recall(A_i)、将历史目标对象A_i从历史数据库中删除DeleteFromHisData(A_i)、修改基态A_i的几何信息为重构后的目标C_i的几何信息GeoModify(A_i→C_i)、将基态联动对象B_i的几何形状变为弧段B_i1和B_i2的修改GeoModify(B_i→B_i1+B_i2)、用增量对象A_j对基态对象A_i的直接替换ReplaceUpdate(A_i,A_j)、将A_i的属性变为A_i’的修改SemModify(A_i→A_i’)、将基态对象A₁,A₂,…,A_n合并Union(A₁,A₂,…,A_n)、移动基态对象A_i的节点MoveNode(A_i)、打断基态对象A_i的节点BreakNode(A_i)、将基态对象的时间戳T_i变为T_i’的修改TimeModify(T_i→T_i’)、基态对象A_i的城市立交桥类别OverpassType(A_i)、基态对象A_i的空间变化类型ChangeType(A_i)以及基态对象A_i与增量对象A_j的拓扑关系类型TopoRelaType(A_i,A_j)。

10.根据权利要求9所述的立交桥增量更新及其拓扑连通性维护的自动化方法，其特征在于，所述基态对象A_i与增量对象A_j的拓扑关系类型TopoRelaType(A_i,A_j)包括：包含、被包含、相离以及相交。

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