CN113312737B - 一种多层次多模式交通仿真路网构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多层次多模式交通仿真路网构建方法，涉及交通仿真技术领域。本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，包括：获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件；根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网；根据所述多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网。本发明所述的技术方案，按照不同交通方式的特性对基础路网进行划分生成对应于不同交通方式的仿真路网，再利用多层次路网转化方法构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。

Description

一种多层次多模式交通仿真路网构建方法
技术领域
本发明涉及交通仿真技术领域，具体而言，涉及一种多层次多模式交通仿真路网构建方法。
背景技术
目前，交通仿真路网的构建主要有两种方法：一是通过手动构建来实现，二是通过转化电子地图数据来实现。前者通常在交通仿真软件中实现，但是这些软件只提供了手动编辑路网的简单工具，需要使用者对每个节点和路段进行人工处理，在处理大规模路网信息时效率十分低下，而且一种仿真软件无法兼容多种交通网络数据格式。后者通过获取电子地图中的节点和路段信息并添加车道、地理坐标点、连接器的方法来构建交通仿真路网，这种方法得到的仿真路网数据具有较高的精度且包含多模式交通，但是不同交通方式的路网之间缺乏关联性，且无法实现多层次路网划分。
现有技术难以刻画多模式交通路网结构及其交互关系，且生成的交通仿真路网层次单一，难以满足多层次交通仿真要求，进而难以实现不同层次交通仿真网络之间的信息互通。
发明内容
本发明解决的问题是如何满足多层次多模式交通仿真需求。
为解决上述问题，本发明提供一种多层次多模式交通仿真路网构建方法，包括：获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件；根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网；根据所述多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，按照不同交通方式的特性对基础路网进行划分生成对应于不同交通方式的仿真路网，再利用多层次路网转化方法构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，所述获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件包括：调用API接口获取研究区域的电子地图数据，在所述电子地图数据的基础上通过设置车道属性、生成连接器以及生成路段中间的地理坐标点构建仿真路网，以获取所述仿真路网数据，将所述仿真路网数据转化为通用建模网络格式以生成所述基础路网文件。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，通过在电子地图数据基础上构建仿真路网来生成基础路网数据，以根据基础路网数据构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，所述基础路网文件包括路段文件和节点文件；所述设置车道属性包括：在所述电子地图数据的路段信息中增加车道属性信息，得到更新后的所述路段文件；所述生成连接器包括：对于相邻的两条路段，计算两条路段起止节点的最短间距L，用长度为L的路段连接两路段作为连接器，设置所述连接器的车道数、方向和宽度，将所述连接器的相关信息存入所述路段文件中；所述生成路段中间的地理坐标点包括：生成路段的近似方程，根据所述近似方程确定均匀分布的多个地理坐标点，将多个所述地理坐标点存入所述节点文件中。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，通过在电子地图数据基础上通过设置车道属性、生成连接器以及生成路段中间的地理坐标点的方式来构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，所述根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网包括：读取所述基础路网文件，根据不同交通方式的特性，将所述基础路网分为以道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络为主体的所述多模式交通仿真路网。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，通过构建多模式交通仿真路网，为多模式交通协同管控以及多源交通大数据交互共享提供底层路网支撑。
可选地，所述道路交通网络的构建过程包括：遍历路段文件中的每条路段，将道路类型字段赋值为“road”的路段的起止节点与节点文件进行匹配，将匹配成功的节点及其属性存入道路交通节点文件中；所述公交网络的构建过程包括：遍历所述节点文件中的每个节点，将与节点类型字段赋值为“bus_station”的节点相连的各路段与所述路段文件匹配，将匹配成功的路段及其属性存入公交线路文件中；所述地铁网络的构建过程包括：遍历所述节点文件中的每个节点，将与节点类型字段赋值为“subway_station”的节点相连的各路段与所述路段文件匹配，将匹配成功的路段及其属性存入地铁路段文件中；所述行人网络的构建过程包括：从道路边界线曲率最大处向机动车道外侧推移安全距离的长度，得到行人网络中的一个节点，从所述节点出发在平行于路段且相距为安全距离之处设置与机动车道等长的路段作为行人网络中的一条路段，将道路两侧相距最近的两个行人网络节点相连，得到横跨机动车道的行人过街网络。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，通过构建路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络来构建多模式交通仿真路网，为多模式交通协同管控以及多源交通大数据交互共享提供底层路网支撑。
可选地，所述根据所述多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网包括：读取所述多模式交通仿真路网的节点数据和路段数据，根据所述节点数据和所述路段数据构建中观及微观的道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，根据多模式交通仿真路网构建中观及微观的道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络即多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，中观道路交通网络的构建过程包括：在所述基础路网上添加道路中心线，划分交叉口范围并拆分节点，分方向构建转向道路以构建所述中观道路交通网络；微观道路交通网络的构建过程包括：对中观路段按照方向、车道数和车道类型进行分离以构建所述微观道路交通网络。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，通过构建中观道路交通网络和微观道路交通网络以构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，中观公交网络的构建过程包括：将公交线路和站点数据与中观道路交通网络数据进行匹配以构建所述中观交通网络；中观地铁网络的构建过程包括：在转弯曲线与路段切点处设置断点，连接两个断点作为转向路段，并更新节点和路段信息以构建所述中观地铁网络；中观行人网络的构建过程包括：在两条相交人行道上距离其交点第一预设距离处各设置一个断点，连接断点作为转向路段，并删除断点与交点范围内的节点和路段以构建所述中观行人网络。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，根据中观道路交通网络构建中观公交网络、中观地铁网络和中观行人网络以构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，微观公交网络的构建过程包括：将公交线路和站点数据与微观道路交通网络数据进行匹配，同时修改元胞长度为第二预设距离得到所述微观公交网络；微观地铁网络的构建过程包括：在跨线、变轨处前后第三预设距离处将中观地铁网络离散为长度等于列车车长的路段，用路段对离散化路段进行连接，并更新节点和路段信息以构建所述微观地铁网络；微观行人网络的构建过程包括：将人行道拆分为两条平行且相距第四预设距离的路段，按照步长第四预设距离对路段进行离散化处理，形成跨越人行道的路段，并更新节点和路段信息以构建所述微观行人网络。
本发明所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，根据微观道路交通网络构建微观公交网络、微观地铁网络和微观行人网络以构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法。所述计算机可读存储介质与上述多层次多模式交通仿真路网构建方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例的多层次多模式交通仿真路网构建方法的示意图；
图2为本发明实施例的行人网络的构建示意图；
图3为本发明实施例的中观道路交通网络的构建示意图；
图4为本发明实施例的微观道路交通网络的构建示意图；
图5为本发明实施例的中观行人路网的构建示意图；
图6为本发明实施例的微观行人路网的构建示意图；
图7为本发明实施例的基于多层次多模式交通仿真路网的交通需求分析系统示意图；
图8为本发明实施例的基于多层次多模式交通仿真路网的交通供给分析系统示意图。
具体实施方式
随着传统交通技术逐步向智能交通技术转型，通过交通仿真系统、交通态势推演系统、交通管控系统等智能交通系统进行交通管理与控制已经成为常态，而这些系统能够对交通状况进行精准研判与分析的重要基础就是交通仿真路网。交通仿真路网应尽可能真实地反映实际交通状况，这就要求仿真路网不仅具有能够表达现实路网连接关系的拓扑规则，而且要具有能够反映出真实路网几何形态的精度。
多模式交通的发展以及智能网联车等新一代智能化交通方式的兴起，使得交通仿真路网要在保证准确性的基础上向兼顾多模式交通需求与供给的方向发展。同时，交通态势推演和精细化交通管控等不同层级的交通管理要求，促使交通仿真路网需要进行多层次划分，以满足实施多层次交通管控的需要。但是，现有研究还无法构建包含多种交通方式、满足多层次交通管控需求的交通仿真路网。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种多层次多模式交通仿真路网构建方法，包括：获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件；根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网；根据所述多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网。
具体地，在本实施例中，多层次多模式交通仿真路网构建方法包括：获取仿真路网数据，根据仿真路网数据生成基础路网文件；根据基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网；根据多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网。利用数据转化技术，从电子地图数据获取节点和路段数据，通过设置属性、增加路段连接器等方法将其转化为仿真路网数据；同时，按照仿真数据所需格式将其转化为满足通用建模网络规范的节点和路段数据，并作为基础路网进行存储，即基础路网文件为转化后的节点和路段文件。
按照不同交通方式的特性对基础路网进行划分，即通过多模式路网获取技术，依托多模式交通路网之间的数据关联特征，生成对应于不同交通方式的仿真路网，可为多模式交通协同管控以及多源交通大数据交互共享提供底层路网支撑。由于不同交通方式的特性，可以生成对应于不同交通方式的仿真路网即多模式交通仿真路网，也就是说将基础路网划分为以道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络为主体的多模式交通网络。
利用多层次路网转化方法，构建对应于不同层次的路网数据文件，即通过多层次路网转化技术，将多模式路网进一步转化为不同层次的交通路网，可满足多层次交通仿真及同步显示的需求。基于智能交通的应用场景，在多层次道路交通网络构建中考虑了智能网联车的特性以及路侧单元等智能交通场景元素，为自动驾驶仿真测试提供路网支持。多层次多模式交通仿真路网指的是在多模式交通仿真路网的基础上，进一步转化为不同层次的交通路网，即将宏观层的基础路网转化为中观层和微观层的路网，有助于实现各交通仿真层之间的信息交换。
基于多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，为多模式交通供需关系管理提供支持，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
在本实施例中，按照不同交通方式的特性对基础路网进行划分生成对应于不同交通方式的仿真路网，再利用多层次路网转化方法构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，所述获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件包括：调用API接口获取研究区域的电子地图数据，在所述电子地图数据的基础上通过设置车道属性、生成连接器以及生成路段中间的地理坐标点构建仿真路网，以获取所述仿真路网数据，将所述仿真路网数据转化为通用建模网络格式以生成所述基础路网文件。
具体地，在本实施例中，获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件包括：选择研究区域，调用电子地图服务商提供的API接口获取该区域的高精度电子地图数据，按照节点和路段信息分别进行储存。由于电子地图数据仅存储了节点和路段信息及其简单的连接关系、并未提供细化到车道级别的数据、缺少对道路几何条件的描述，故需要在电子地图数据基础上通过设置车道属性、生成连接器以及生成路段中间的地理坐标点等方式来构建更加符合实际交通场景的仿真路网。
为了便于多模式静态和动态交通运输规划与管理，提高仿真路网数据的可读性和交互性，将上述得到的仿真路网数据转化为通用建模网络格式，形成基础路网文件，即转化后的节点和路段文件，包括：（1）转化节点文件：将节点的经纬度坐标转化为WGS84坐标系下的坐标，增加节点类型、所属交通小区类型等信息，对节点文件进行更新。（2）转化路段文件：将路段的起止节点和各个中间地理坐标点的坐标替换为WGS84坐标系下的坐标，增加自由流速度、通行能力、道路类型等信息，对路段文件进行更新。
在本实施例中，通过在电子地图数据基础上构建仿真路网来生成基础路网数据，以根据基础路网数据构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，所述基础路网文件包括路段文件和节点文件；所述设置车道属性包括：在所述电子地图数据的路段信息中增加车道属性信息，得到更新后的所述路段文件；所述生成连接器包括：对于相邻的两条路段，计算两条路段起止节点的最短间距L，用长度为L的路段连接两路段作为连接器，设置所述连接器的车道数、方向和宽度，将所述连接器的相关信息存入所述路段文件中；所述生成路段中间的地理坐标点包括：生成路段的近似方程，根据所述近似方程确定均匀分布的多个地理坐标点，将多个所述地理坐标点存入所述节点文件中。
具体地，在本实施例中，设置车道属性：在电子地图的路段信息中增加车道数、方向、宽度等车道属性信息，得到更新后的路段文件。生成连接器：对于相邻的两条路段，分别拾取各自的起止节点，计算两条路段起止节点的最短间距L，用长度为L的路段连接两路段，作为连接器，并设置该连接器的车道数、方向和宽度，将该连接器的相关信息存入路段文件中。生成路段中间的地理坐标点：设路段起止节点的经纬度坐标为(x1,y1)和(x2,y2)，利用牛顿插值法得到该线段的近似方程为y=f(x)。在闭区间[x1,x2]上均匀生成5-10个x值，求出对应的y值，每一对x和y值构成一个地理坐标点信息，将这些新生成的路段中间地理坐标点存入节点文件中。
在本实施例中，通过在电子地图数据基础上通过设置车道属性、生成连接器以及生成路段中间的地理坐标点的方式来构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，所述根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网包括：读取所述基础路网文件，根据不同交通方式的特性，将所述基础路网分为以道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络为主体的所述多模式交通仿真路网。
具体地，在本实施例中，根据基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网包括：读取基础路网文件，根据不同交通方式的特性，将基础路网划分为以道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络为主体的多模式交通网络。通过多模式路网获取技术，依托多模式交通路网之间的数据关联特征，生成对应于不同交通方式的仿真路网，可为多模式交通协同管控以及多源交通大数据交互共享提供底层路网支撑。
在本实施例中，通过构建多模式交通仿真路网，为多模式交通协同管控以及多源交通大数据交互共享提供底层路网支撑。
可选地，所述道路交通网络的构建过程包括：遍历路段文件中的每条路段，将道路类型字段赋值为“road”的路段的起止节点与节点文件进行匹配，将匹配成功的节点及其属性存入道路交通节点文件中；所述公交网络的构建过程包括：遍历所述节点文件中的每个节点，将与节点类型字段赋值为“bus_station”的节点相连的各路段与所述路段文件匹配，将匹配成功的路段及其属性存入公交线路文件中；所述地铁网络的构建过程包括：遍历所述节点文件中的每个节点，将与节点类型字段赋值为“subway_station”的节点相连的各路段与所述路段文件匹配，将匹配成功的路段及其属性存入地铁路段文件中；所述行人网络的构建过程包括：从道路边界线曲率最大处向机动车道外侧推移安全距离的长度，得到行人网络中的一个节点，从所述节点出发在平行于路段且相距为安全距离之处设置与机动车道等长的路段作为行人网络中的一条路段，将道路两侧相距最近的两个行人网络节点相连，得到横跨机动车道的行人过街网络。
具体地，在本实施例中，道路交通网络的构建过程包括：对路段文件中的每条路段进行遍历，找到道路类型字段赋值为“road”的路段，另存为道路交通路段文件并存储在数据库中；遍历以上各路段的起止节点，与节点文件进行匹配，将匹配成功的节点及其属性存入道路交通节点文件，同时考虑到节点共用的情况，合并重复出现的节点，更新数据库中的节点文件。道路交通网络的节点为交叉口，路段为不同等级、类型的道路。在提取道路交通网络的过程中，需要根据道路交通网络的特性，在节点上设置是否为信号交叉口等属性，在路段上设置通行能力、限速、行驶方向等属性。
公交网络的构建过程包括：对节点文件中的每个节点进行遍历，找到节点类型字段赋值为“bus_station”的节点，另存为公交节点文件并存储在数据库中；遍历每个节点相连的各路段，与路段文件进行匹配，将匹配成功的路段及其属性存入公交线路文件中，同时考虑一个节点作为换乘站点被多条公交线路经过的情况，合并重复出现的路段，更新数据库中的路段文件。公交网络的节点为公交站，路段为站间线路。在提取公交网络的过程中，需要根据公交网络的特性，在节点上设置经过线路数量、设计客流量等属性，在路段上设置站间线路长度、运行时间、行驶方向等属性。
地铁网络的构建过程包括：对节点文件中的每个节点进行遍历，找到节点类型字段赋值为“subway_station”的节点，另存为地铁节点文件并存储在数据库中；遍历每个节点相连的各路段，与路段文件进行匹配，将匹配成功的路段及其属性存入地铁路段文件中，同时考虑一个节点作为换乘站点被多条线路经过的情况，合并重复出现的路段，更新数据库中的路段文件。地铁网络的节点为城市轨道交通车站，路段为站间线路。在提取地铁网络的过程中，需要根据地铁网络的特性，在节点上设置经过线路数量、站房面积、设计客流量等属性，在路段上设置区间长度、运行时间、行驶方向等属性。
行人网络的构建过程包括：行人网络是在道路交通网络基础上构建的，如图2所示，首先，根据道路等级对是否有必要设置行人道进行判断。除了高速路和主干路外，其他等级道路如无特殊规定均需在周围构建行人网络。对于步行区域，按照如下方法构建行人网络：设定人行道与最外侧机动车道之间的安全距离，从道路边界线曲率最大处向机动车道外侧推移一个安全距离的长度，得到行人网络中的一个节点。从该节点出发，在平行于路段且相距为安全距离之处设置与机动车道等长的路段，作为行人网络中的一条路段。对于道路范围内的区域，考虑到过街斑马线的存在，将道路两侧相距最近的两个行人网络节点相连，得到横跨机动车道的行人过街网络。根据行人网络的特性，在路段上设置长度、宽度、坡度、走行时长、路段类型（盲道、无障碍通道、斑马线）等属性。
其中，字段赋值为将基础路网分为多模式交通仿真路网时特别设置的格式，这些赋值的具体含义如下：（1）road: 道路；（2）bus_station: 公交站；（3）subway_station: 地铁站。
在本实施例中，通过构建路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络来构建多模式交通仿真路网，为多模式交通协同管控以及多源交通大数据交互共享提供底层路网支撑。
可选地，所述根据所述多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网包括：读取所述多模式交通仿真路网的节点数据和路段数据，根据所述节点数据和所述路段数据构建中观及微观的道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络。
具体地，在本实施例中，根据多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网包括：读取多模式交通仿真路网的节点数据和路段数据，按照不同的交通方式进行显示和存储。
在每一种交通方式对应的路网数据中，均包含不满足路网拓扑结构或仿真要求的数据，需要进行如下处理：删除起止节点不完整的路段以及孤立节点；将起终点相同的两条临近路段合并为一条路段；删除小于最短要求长度的路段。筛选完毕后，对节点和路段信息进行更新。
根据节点数据和路段数据构建中观及微观的道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络。
在本实施例中，根据多模式交通仿真路网构建中观及微观的道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络即多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，中观道路交通网络的构建过程包括：在所述基础路网上添加道路中心线，划分交叉口范围并拆分节点，分方向构建转向道路以构建所述中观道路交通网络；微观道路交通网络的构建过程包括：对中观路段按照方向、车道数和车道类型进行分离以构建所述微观道路交通网络。
具体地，在本实施例中，结合图3所示，中观道路交通网络的构建过程包括：中观路网通过设置转向路段的方法，更加细致地刻画了车辆在交叉口的转向行为。将路网数据转化为中观路网数据的处理过程如下：首先，修改车道和渠化信息。其次，确定交叉口范围。对于相交于交叉口范围内的路段，按东南西北四个进口道方向分别考虑，在道路中心线以及道路边界与交叉口范围边界的交点处设置3个新节点，作为转向道路的起止节点，并生成连接这些新节点的转向路段（即左转、右转、直行、掉头路段）。
结合图4所示，微观道路交通网络的构建过程包括：与中观路网相比，微观路网按照方向（单向/双向道路）、车道数、车道类型（专用车道/混行车道）对路段进行分离，并且按长度将路段离散为多个元胞，每个元胞仅可容纳一辆车。为满足车辆行驶安全要求，在车辆变道时为其预留0.5m的观察距离，假设车辆长度为3.5m长，则需要将元胞长度设置为4m。考虑到智能网联车将以更加符合车辆动力学的轨迹进行变道，放弃了通过用直线连接不同车道的两个节点来构建变道路段的传统做法，而是建立车辆减速变道轨迹多项式方程，确定关键轨迹点，将变道路段设置为圆弧曲线，并在这些增设的路段中添加关键轨迹点的经纬度信息。此外，为了尽可能贴近传统与智能网联车辆混合交通行驶的场景，在靠近路侧的节点附近增设路侧单元，为实现车路通信提供基础设施保障。
其中，结合图7和图8所示，基于多层次多模式交通仿真路网，可以分析不同交通方式、不同层次下交通需求与供给之间的动态互动关系。从构建交通供需分析系统的角度出发，进行了相应的系统功能设计，该系统的运作机制如下：
对于道路交通网络：从需求上看，加载在基础路网上的OD出行总量可以拆分为中观道路网上的通道流量或微观道路网上的车道流量。如果是传统车辆与智能网联车混行交通系统，车道流量又可以按照智能网联车的渗透率划分为常规车流量以及智能网联车流量；从供给上看，微观道路网上的车道通行能力可以集计为中观道路网上的干道通行能力或基础路网上的区域通行能力。
对于公交网络：从需求上看，加载在基础路网上的公交OD客流可以拆分为中观公交网上的线路客流或微观公交网上的车辆客流；从供给上看，微观公交网上的车道通行能力可以集计为中观公交网上的干道通行能力或基础路网上的区域通行能力。
对于地铁网络：从需求上看，加载在基础路网上的地铁OD客流可以拆分为中观道路网上的线路客流或微观道路网上的区间客流；从供给上看，微观道路网上的区间通过能力可以集计为中观道路网上的线路通过能力或基础路网上的区域通过能力。
对于行人网络：从需求上看，加载在基础路网上的行人OD客流可以拆分为中观行人网上的转向客流或微观行人网上的换道客流；从供给上看，微观行人网上的换道通行能力可以集计为中观行人网上的转向通行能力或基础路网上的人行道通行能力。
在本实施例中，通过构建中观道路交通网络和微观道路交通网络以构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，中观公交网络的构建过程包括：将公交线路和站点数据与中观道路交通网络数据进行匹配以构建所述中观交通网络；中观地铁网络的构建过程包括：在转弯曲线与路段切点处设置断点，连接两个断点作为转向路段，并更新节点和路段信息以构建所述中观地铁网络；中观行人网络的构建过程包括：在两条相交人行道上距离其交点第一预设距离处各设置一个断点，连接断点作为转向路段，并删除断点与交点范围内的节点和路段以构建所述中观行人网络。
具体地，在本实施例中，中观公交网络的构建方法如下：在中观道路交通路网的基础上，将公交线路和站点数据与中观道路交通网络数据进行匹配，得到中观公交网络。中观地铁网络的构建方法如下：设置地铁列车转弯时的曲线半径为200m，在转弯曲线与路段切点处设置断点，连接两个断点作为转向路段，并更新节点和路段信息。结合图5所示，中观行人网络的构建方法如下：在两条相交人行道上距离其交点1m处各设置一个断点，连接断点作为转向路段，并删除断点与交点范围内的节点和路段。
在本实施例中，根据中观道路交通网络构建中观公交网络、中观地铁网络和中观行人网络以构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
可选地，微观公交网络的构建过程包括：将公交线路和站点数据与微观道路交通网络数据进行匹配，同时修改元胞长度为第二预设距离得到所述微观公交网络；微观地铁网络的构建过程包括：在跨线、变轨处前后第三预设距离处将中观地铁网络离散为长度等于列车车长的路段，用路段对离散化路段进行连接，并更新节点和路段信息以构建所述微观地铁网络；微观行人网络的构建过程包括：将人行道拆分为两条平行且相距第四预设距离的路段，按照步长第四预设距离对路段进行离散化处理，形成跨越人行道的路段，并更新节点和路段信息以构建所述微观行人网络。
具体地，在本实施例中，微观公交网络的构建方法如下：在微观道路交通路网的基础上，将公交线路和站点数据与微观道路交通网络数据进行匹配，同时修改元胞长度为12m，得到微观公交网络。微观地铁网络的构建方法如下：在跨线、变轨处前后1km处将中观地铁网络离散为长度等于列车车长的路段，用路段对离散化路段进行连接，并更新节点和路段信息。结合图6所示，微观行人网络的构建方法如下：将人行道拆分为两条平行且相距0.5m的路段，按照步长0.5m对路段进行离散化处理，形成跨越人行道的路段，并更新节点和路段信息。
在本实施例中，根据微观道路交通网络构建微观公交网络、微观地铁网络和微观行人网络以构建多层次多模式交通仿真路网，建立可进行跨层级、跨交通方式交通需求与供给分析的系统，有助于提高综合交通运输系统的综合分析能力。
本发明另一实施例提供一种多层次多模式交通仿真路网构建装置，包括：获取生成单元，用于获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件；第一构建单元，用于根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网；第二构建单元，用于根据所述多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网。
本发明另一实施例提供一种多层次多模式交通仿真路网构建系统，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法。
本发明另一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，包括：
获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件；
根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网，其中，所述基础路网指宏观网络；
根据所述多模式交通仿真路网构建多层次多模式交通仿真路网，具体包括：读取所述多模式交通仿真路网的节点数据和路段数据，根据所述节点数据和所述路段数据构建中观及微观的道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络。
2.根据权利要求1所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，所述获取仿真路网数据，根据所述仿真路网数据生成基础路网文件包括：
调用API接口获取研究区域的电子地图数据，在所述电子地图数据的基础上通过设置车道属性、生成连接器以及生成路段中间的地理坐标点构建仿真路网，以获取所述仿真路网数据，将所述仿真路网数据转化为通用建模网络格式以生成所述基础路网文件。
3.根据权利要求2所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，所述基础路网文件包括路段文件和节点文件；
所述设置车道属性包括：在所述电子地图数据的路段信息中增加车道属性信息，得到更新后的所述路段文件；
所述生成连接器包括：对于相邻的两条路段，计算两条路段起止节点的最短间距L，用长度为L的路段连接两路段作为连接器，设置所述连接器的车道数、方向和宽度，将所述连接器的相关信息存入所述路段文件中；
所述生成路段中间的地理坐标点包括：生成路段的近似方程，根据所述近似方程确定均匀分布的多个地理坐标点，将多个所述地理坐标点存入所述节点文件中。
4.根据权利要求1所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，所述根据所述基础路网文件将基础路网分为多模式交通仿真路网包括：
读取所述基础路网文件，根据不同交通方式的特性，将所述基础路网分为以道路交通网络、公交网络、地铁网络以及行人网络为主体的所述多模式交通仿真路网。
5.根据权利要求4所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，所述道路交通网络的构建过程包括：遍历路段文件中的每条路段，将道路类型字段赋值为“road”的路段的起止节点与节点文件进行匹配，将匹配成功的节点及其属性存入道路交通节点文件中；
所述公交网络的构建过程包括：遍历所述节点文件中的每个节点，将与节点类型字段赋值为“bus_station”的节点相连的各路段与所述路段文件匹配，将匹配成功的路段及其属性存入公交线路文件中；
所述地铁网络的构建过程包括：遍历所述节点文件中的每个节点，将与节点类型字段赋值为“subway_station”的节点相连的各路段与所述路段文件匹配，将匹配成功的路段及其属性存入地铁路段文件中；
所述行人网络的构建过程包括：从道路边界线曲率最大处向机动车道外侧推移安全距离的长度，得到行人网络中的一个节点，从所述节点出发在平行于路段且相距为安全距离之处设置与机动车道等长的路段作为行人网络中的一条路段，将道路两侧相距最近的两个行人网络节点相连，得到横跨机动车道的行人过街网络。
6.根据权利要求1所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，中观道路交通网络的构建过程包括：在所述基础路网上添加道路中心线，划分交叉口范围并拆分节点，分方向构建转向道路以构建所述中观道路交通网络；
微观道路交通网络的构建过程包括：对中观路段按照方向、车道数和车道类型进行分离以构建所述微观道路交通网络。
7.根据权利要求6所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，中观公交网络的构建过程包括：将公交线路和站点数据与中观道路交通网络数据进行匹配以构建所述中观交通网络；
中观地铁网络的构建过程包括：在转弯曲线与路段切点处设置断点，连接两个断点作为转向路段，并更新节点和路段信息以构建所述中观地铁网络；
中观行人网络的构建过程包括：在两条相交人行道上距离其交点第一预设距离处各设置一个断点，连接断点作为转向路段，并删除断点与交点范围内的节点和路段以构建所述中观行人网络。
8.根据权利要求7所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法，其特征在于，微观公交网络的构建过程包括：将公交线路和站点数据与微观道路交通网络数据进行匹配，同时修改元胞长度为第二预设距离得到所述微观公交网络；
微观地铁网络的构建过程包括：在跨线、变轨处前后第三预设距离处将中观地铁网络离散为长度等于列车车长的路段，用路段对离散化路段进行连接，并更新节点和路段信息以构建所述微观地铁网络；
微观行人网络的构建过程包括：将人行道拆分为两条平行且相距第四预设距离的路段，按照步长第四预设距离对路段进行离散化处理，形成跨越人行道的路段，并更新节点和路段信息以构建所述微观行人网络。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1至8任一项所述的多层次多模式交通仿真路网构建方法。
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