PROCEDE D'ETABLISSEMENT DE POINTS DE VOISINAGE POUR SYSTEME
DE RESEAU ROUTIER NUMERIQUE
La présente invention concerne un procédé d'établissement de relations ou points de voisinage pour système de réseau routier numérique permettant d'identifier le point de voisinage situé le plus près d'un carrefour donné et de créer un lien entre les données correspondant à ce carrefour et celles de ce point de voisinage. Les relations de voisinage ainsi établies peuvent être utilisées afin de compléter les informations de guidage utilisées pour produire des itinéraires destinés aux utilisateurs de réseaux routiers ou d'autre type.
Dans le passé, le cartographe renseignait, à partir d'une carte papier, les données de proximité d'une commune donnée par rapport au réseau routier environnant Ainsi, certaines bases de données de réseaux routiers numériques comportent encore de telles indications. Par contre, le maintien à jour de telles données, en raison de l'extension des zones bâties et/ou de la modification du réseau routier, est très fastidieux et très coûteux. Par ailleurs, les sources de données actuelles, pour la plupart à grande échelle (c'est-à-dire une échelle comportant un niveau élevé de détails) ne comportent pas de telles indications. Compte tenu de l'envergure titanesque que cela représenterait, étant donné le nombre d'objets des bases de données routières actuelles, il est inimaginable de renseigner ou de mettre à jour manuellement ces bases afin de les doter des données relatives à la proximité.
Ainsi, la plupart des bases ne contiennent pas d'indications relatives à l'environnement, notamment concernant la proximité ou le voisinage de lieux facilement visibles ou repérables le Iςng d'un itinéraire, lors de sa réalisation effective. Or de telles indications sont très utiles pour permettre à l'utilisateur de faire le lien entre la feuille de route d'un itinéraire, et ce qu'il voit ou aperçoit lorsqu'il conduit son véhicule pour effectuer l'itinéraire. Par exemple, il est pratique de savoir que l'intersection où se déroulera le prochain changement de route est à proximité d'un lieu donné, facile à localiser depuis la route parcourue. Il peut s'agir
d'une localité, telle un village, une ville, etc, ou d'un site touristique bien visible, d'un site naturel telle une montagne, une chute, un plan d'eau, etc.
De telles indications de proximité peuvent également être utiles comme repères de progression le long d'un itinéraire.
Afin de pallier ces inconvénients, la présente invention prévoit un procédé d'établissement de points de voisinage pour système de réseau routier numérique stocké sur un support mémoire et comportant une pluralité de tronçons et d'indications de positionnement de ces tronçons, lesdits tronçons étant susceptibles d'être agencés dans une reconstitution d'un réseau routier de façon à former des portions de routes et des carrefours, dans laquelle, afin de lier un point de voisinage donné à un carrefour donné : (a) on établit, la classe dudit carrefour (CC) ; (b) on vérifie si la classe (CC) de ce carrefour est supérieure à un seuil de prise en compte du carrefour (SPCC) donné ;
(c) on identifie les points de voisinage (PV) environnants susceptibles d'être élus se trouvant à l'intérieur d'un rayonnement donné par rapport au carrefour et possédant un jalon ou seuil de valeur minimum requise (SPV); (d) on élit le PV situé le plus près du carrefour et on crée un lien entre les données correspondant à ce carrefour et celles de ce point de voisinage (PV).
Un tel procédé peut permettre soit de constituer une nouvelle base de données d'un réseau routier numérique, en créant, par un traitement effectué au préalable, des données relatives aux indications de proximité ou de voisinage sur l'ensemble du réseau, soit de créer dynamiquement (à la demande) de telles indications, par exemple lors de l'établissement d'un itinéraire donné afin de les restituer dans la feuille de route. Selon une variante de réalisation, on prévoit un mode mixte dans lequel, pour certains tronçons (de préférence les plus empruntés ou les plus achalandés), les indications de voisinage sont pré-établies, et pour les autres tronçons (de préférence les moins empruntés ou les moins achalandés), les indications de voisinage sont établies à la demande, par exemple lors de l'établissement d'un itinéraire donné.
Selon un mode de réalisation avantageux, le seuil (SPV) dépend de la classe (CC) du carrefour de sorte que plus la classe est élevée, plus le seuil (SPV) est élevé. En d'autres termes plus le carrefour est important, plus le point de voisinage (PV) cité doit l'être aussi.
Selon un mode de réalisation avantageux, le rayonnement maximal d'un point de voisinage (PV) dépend d'une part du jalon de ce point, et d'autre part de la classe (CC), de sorte que, pour une valeur de classe (CC) donnée, plus le jalon du point de voisinage (PV) augmente, plus le rayonnement maximal augmente, et pour un jalon du point de voisinage (PV) donné, plus la classe (CC) augmente, plus le rayonnement maximal augmente. En d'autres termes, plus le carrefour est important, plus le point de voisinage (PV) cité peut être loin.
De manière avantageuse, la classe d'un carrefour (CC) est la moyenne des classes des trois principaux tronçons. Selon diverses variantes de réalisation, la classe d'un carrefour peut aussi correspondre à la moyenne de tous les tronçons de ce carrefour, ou à la moyenne des deux principaux tronçons, ou plus simplement à la classe du tronçon principal.
De manière avantageuse, le réseau comporte également des noeuds, permettant, dans une représentation du réseau routier, de joindre entre eux une pluralité de tronçons.
De manière avantageuse, un point de voisinage est une localité (ville, village, bourg,...) et son jalon est établi en fonction de l'importance, jugée à partir de la population, du rang administratif et des ressources (hôtelières, touristiques) de la dite localité. Selon diverses variantes de réalisation, un point de voisinage peut également être un site touristique, un site géologique ou archéologique, un monument ou bâtiment remarquable, ou tout autre repère facile à identifier lors d'un déplacement sur un axe routier, susceptible de permettre à l'utilisateur de se repérer avec un risque d'erreur minimum.
L'invention prévoit également un logiciel comprenant des éléments de code programmés pour la mise en œuvre de la méthode selon l'une des revendications 1 à 6, lorsque ledit logiciel est chargé dans un système informatique et exécuté par ledit système informatique.
Ce logiciel peut être sous forme de produit enregistré sur un support lisible par un système informatique, comprenant des éléments de code programmés tel qu'énoncé ci-dessus.
Selon un autre aspect, l'invention prévoit par ailleurs un procédé d'établissement d'une feuille de route d'itinéraire, destiné à établir une liste d'instructions permettant à un utilisateur de parcourir un itinéraire à partir des indications fournies par cette liste, dans lequel les instructions relatives aux changements de direction à effectuer au niveau des carrefours sont complétées par des points de voisinage de ce carrefour, les points de voisinages (PV) étant établis à l'aide du procédé préalablement énoncé.
De manière avantageuse, les points permettant d'établir ledit itinéraire sont identifiés en sélectionnant un premier élément de modélisation du réseau routier, de préférence un noeud, à proximité du point de départ, et un second élément de modélisation du réseau routier, de préférence un noeud, à proximité du point d'arrivée, en identifiant une pluralité de routes, chacune consistant en une pluralité d'éléments de route reliés du premier élément au second élément, et en recherchant au moins un élément intermédiaire pour chacune desdites routes dans ledit ensemble d'éléments de modélisation de réseau routier.
Selon un mode de réalisation avantageux, ladite pluralité de routes est déterminée à partir d'un algorithme de DIJKSTRA.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, ladite pluralité de routes est déterminée à partir d'un algorithme de FORD.
L'invention prévoit également un logiciel comprenant des éléments de code programmés pour la mise en œuvre de la méthode préalablement énoncée, lorsque ledit logiciel est chargé dans un système informatique et exécuté par ledit système informatique.
Ce logiciel peut être sous forme de produit enregistré sur un support lisible par un système informatique, comprenant des éléments de code programmés tel qu'énoncé ci-dessus.
Selon un autre aspect, l'invention prévoit enfin un dispositif de calcul d'itinéraire, comprenant:
• une unité d'entrée des données, destinée à recevoir, les données associées à un point de départ et celles associées à un point d'arrivée;
• un accès à une unité de stockage comportant un ensemble d'éléments de modélisation d'un réseau routier;
• une unité de calcul agencée pour ;
• identifier une pluralité de routes permettant chacune de relier les points de départ et d'arrivée;
• établir au moins un point de voisinage (PV) pour au moins un carrefour ;
De manière avantageuse, ledit dispositif permet notamment de produire et agencer les données nécessaires à l'établissement d'une feuille de route en y incluant au moins un point de voisinage (PV) en association avec au moins un carrefour.
Ledit dispositif comporte de préférence une unité de guidage, agencée de façon à générer des informations de guidage en fonction des éléments cartographiques de la route sélectionnée.
L'invention prévoit aussi un système informatique comprenant un dispositif tel que préalablement énoncé dans ce qui précède.
Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 4 où :
-les figures 1 et 2 représentent des exemples de feuilles de route pour un itinéraire de Courpière à Riom : la feuille de route de la figure 1 ne comprend pas d'indication de voisinage tandis que la feuille de route de la figure 2 comporte deux indications de voisinage (à proximité de Thiers et à proximité de Maringues).
-les figures 3 et 4 illustrent des portions de l'itinéraire correspondant à la feuille de route de la figure 2 : la figure 3 montre un point de voisinage près de Thiers ; la figure 4 montre celui près de Maringues.
Dans la présente description, les termes suivants sont utilisés notamment avec les significations suivantes :
On désigne « nœud » un point d'intersection entre un premier élément de réseau cartographique ou routier (ou autre réseau) et un second élément d'un tel réseau, notamment l'intersection entre une pluralité de voies routières. Un nœud désigne également un point de changement physique ou qualitatif d'un tronçon, comme par exemple un passage de deux à trois voies, un changement de la limitation de vitesse, une zone (même temporaire) faisant l'objet de travaux, un point de rupture tel une frontière, etc.
On désigne « tronçon » une portion de voie entre deux nœuds.
On désigne « carrefour » une intersection de plusieurs routes au même niveau.
On désigne un « itinéraire » un sous-ensemble de points issus des éléments de modélisation d'un réseau routier, créant un lien entre des données de façon à leur permettre de modéliser ou représenter un trajet ou parcours sur ledit réseau routier permettant de relier un point de départ et un point d'arrivée. Ce sous- ensemble est constitué par les données relatives aux tronçons permettant de relier
le départ et l'arrivée. Par données relatives aux tronçons, on entend les identifications, les longueurs des tronçons et les coordonnées spatiales.
Ce sous-ensemble peut servir à représenter ledit itinéraire sous différentes formes, par exemple au moyen d'une représentation graphique, de préférence sous la forme d'une carte comprenant le point de départ, le point d'arrivée, et les tronçons formant ledit itinéraire, ou sous la forme d'une « feuille de route » ou liste d'instructions, comportant une énumération ou suite d'instructions écrites ou représentées par des pictogrammes, expliquant à un éventuel conducteur d'un véhicule, les différentes étapes à suivre pour effectuer ledit itinéraire.
Dans les paragraphes qui suivent, les relations de voisinage sont traitées, tout d'abord de façon générale, puis à l'aide d'un exemple illustré à l'aide des figures 1 à 4.
Le voisinage, comme son nom l'indique, est une relation de proximité entre un carrefour et une localité. Cette relation est avantageusement utilisée dans le cadre d'un descriptif d'itinéraire pour :
• situer approximativement un point particulier de cet itinéraire: bifurcation, péage, contrôle radar, « rupture de charge» .
• constituer un repère dans la progression de l'itinéraire : particulièrement dans le cas de grands trajets autoroutiers.
Lorsqu'un événement particulier survient à l'intérieur de Ia zone urbaine (la définition internationale communément adoptée d'une zone urbaine est une zone où aucune habitation n'est séparée de la plus proche de plus de 200 mètres) d'une localité, il est mentionné comme survenant « dans » la localité, sans ambiguïté sur le nom à citer si ce n'est qu'il doit être le plus précis possible
(jusqu'au nom du hameau si besoin) dans la mesure où cette précision est perceptible sur le terrain.
A contrario, les voisinages s'appliquent à toutes les portions d'itinéraire qui se situent en zone rurale (c'est à dire qui ne se situent pas dans la zone urbaine d'une localité). On conçoit alors que le nom de la localité à citer doit être choisi avec précaution. Il ne s'agit pas forcément de la localité sur le territoire de laquelle on se trouve : par exemple, une autre localité peut être, physiquement, plus proche, donc plus pertinente à citer.
Les paragraphes qui suivent présentent le procédé utilisé. Tout d'abord, on établie deux paramètres qui permettent de régler la "profondeur" de la recherche : 1. le niveau minimum d'importance du réseau sur lequel le traitement est effectué ;
2. le réseau minimum des localités à partir desquelles on souhaite calculer leur rayonnement.
Ces deux réglages ont un impact sur le nombre de voisinages calculés (réglage numéro 1), sur la précision (réglage numéro 2), et sur les temps de calcul (réglages numéro 1 et 2).
Les voisinages étant intéressants principalement dans les portions d'itinéraires situées hors zones urbaines des localités, donc pour des parcours inter-localités, il paraît logique de se limiter aux niveaux de réseau correspondant (importance 12 et plus).
Sont considérées comme "intersections intéressantes" (à défaut d'être réelles, cas numéro 3) : -tous les carrefours (intersection de plusieurs routes : au moins 3 segments de route convergent en ce point), au sens communément admis comportant au moins quatre tronçons de toutes importances confondues, à condition qu'au moins trois d'entre eux soient d'importance suffisante. Il ne faut cependant pas considérer les tronçons routiers interdits à la circulation : ceux des zones piétonnes sont éliminés du fait de leur faible importance mais il en existe d'importance plus élevée qui ne doivent également pas être pris en compte (par exemple : communications entre chaussée autoroutières interdites à la circulation en usage normal).
-les carrefours, au sens communément admis, comportant exactement trois tronçons d'importance suffisante, sauf s'il s'agit d'un dédoublement de chaussée. Les dédoublements de chaussée se caractérisent par le passage d'un tronçon à double sens vers/depuis deux tronçons en sens unique, les trois ayant une même importance. Parmi ceux qui vérifient la condition précédente, il ne faut pas confondre les ronds-points, que l'on considère comme intéressant, et les dédoublements de chaussée. Pour cela, il suffit de vérifier si l'un des trois tronçons fait partie d'un rond point. Si c'est le cas (l'un des trois tronçons fait partie d'un rond point), il ne s'agit pas d'un dédoublement de chaussée, donc l'intersection nous intéresse, si non, l'intersection ne nous intéresse pas. -les noeuds comportant au moins deux tronçons, si l'un d'entre eux n'est pas routier : nous sommes alors en présence d'un point de rupture de charge (transition rail / route ou bateau / route).
L'importance, appelée classe, d'une l'intersection se juge sur l'importance de tous les tronçons qui y convergent, et pas seulement celle de la route la plus importante : toutes les intersections de la route nationale 4 (qui mène de Paris à Strasbourg) ne sont pas de même classe et ne méritent donc pas le même traitement.
Si l'on prend les trois tronçons incidents les plus importants, on récupère non seulement l'importance de la route principale mais aussi celle de la route la plus importante qu'elle rencontre. On peut alors calculer une moyenne, transformée en classe de l'intersection par la correspondance suivante : Classe moyenne des 3 exemple
+ gros tronçons
1 m < " IO réseau local (principalement urbain)
2 10 <= m < 12 réseau local
3 12 <= m < 14 carrefour des bretelles échangeur Joinville avec D60 4 4 1 144 < <== m m < < 1 166 carrefour N4 x D982 (Vitry-le-François
5 16 <= m < 18 carrefour N4 x N44 (Vitry-le-François)
6 18 <= m < 20 bifurcation autoroutière
L'importance (jalon) minimale de la localité à citer est d'autant plus grande que la classe de l'intersection est grande, ceci afin de s'assurer qu'un carrefour important ne sera pas marqué voisin d'une localité d'importance mineure, non perceptible "sur le terrain", depuis le réseau concerné. Cela ne signifie cependant pas que l'on désire effectuer le calcul des voisinages sur toutes les localités : en pratique, ce sont surtout les contraintes de temps de traitement qui déterminent le niveau auquel on s'arrête, sachant que l'on commence par les localités les plus importantes. L'importance minimum requise selon la classe de l'intersection est récapitulée dans le tableau ci-après : classe imp. loc mini
1 0 réseau local (principalement urbain)
2 1 réseau local
3 2 carrefour des bretelles de raccordement de l'échangeur de Joinville avec D60
4 3 carrefour N4 x D982 (Vitry-le-François)
5 4 carrefour N4 x N44 (Vitry-le-François)
6 5
7 6 bifurcation autoroutière de BEAUNE
Le rayonnement maximum d'une localité est proportionnel à son importance. Le rayonnement peut être soit de type "vol d'oiseau" (le plus rapide à calculer, mais sans doute le moins pertinent), soit calculé par la route, suivant un critère temps ou km. Le critère km permet de réduire certaines aberrations susceptibles de se produire en mode « vol d'oiseau ».
Le calcul de proximité s'effectue à partir de la limite de la zone urbaine si elle existe, et, à défaut de zone urbaine, depuis le centre de la localité. Dans ce dernier cas, les limites absolues doivent être augmentées. Lorsque la zone urbaine s'étend au-delà des limites administratives, le calcul de propagation s'effectue à partir des limites administratives.
Exemples de limites absolues proposées :
Jalon km
2 0.75
3 1.5
4 2.5 (Joinville - 52)
5 5 (Vitry-le-François)
6 10 (exemple : Sens)
7 15
8 20 (exemple : Orléans)
9 25 (exemple : Nantes, Berlin, Paris...)
Tout en restant dans les limites fixées au paragraphe précédent, l'éloignement de la localité citée peut être d'autant plus grand que l'importance de l'intersection est grande. D'une façon générale, les carrefours de classe 1 (carrefours locaux) ne sont renseignés qu'à une très faible distance de la localité. Les carrefours de classe plus importante sont renseignés à une distance de plus en plus grande de la localité, tout en respectant la limite fixée qui conduit à neutraliser une partie du tableau, et celle du point ci-dessus. Le tableau résultant est présenté ci-après :
Jalon cl 1 cl 2 cl 3 cl 4 cl 5 cl 6 cl 7
2 0.25 0.50 0.75 NON NON NON NON
3 0.30 0.60 0.90 1.5 NON NON NON
4 0.40 0.70 1.00 1.7 2.5 NON NON (Joinville - 52)
5 0.50 0.80 1.20 2.3 3.5 5 NON
6 0.60 0.90 1.50 2.5 4 6 10 (ex : Sens)
7 0.70 1.00 1.60 3 6 10 15
8 0.80 1.75 3.00 5 10 15 20 (ex: Orléans)
9 1.00 2.00 4.00 7 12 20 25 (ex: Nantes, Berlin,
Paris...)
Si des choix doivent être effectués, quelques règles peuvent être appliquées :
-citer la localité la plus proche dans la mesure où elle satisfait au critère d'éligibilité et aux distances. Cela permet d'avoir un voisinage plus "pertinent" (parce que plus proche) dans le cas de très grosses agglomérations en évitant aux villes "coeur" d'écraser leur périphérie sur le petit réseau.
Dans ce qui précède, il n'est fait aucune distinction entre les localités selon leur niveau administratif A8 ou A9. Il semble aussi intéressant de mettre des voisinages à partir des A9 que des A8, étant entendu que :
- les A8 ont un "rayonnement" très supérieur aux A9 (à cause de leur importance plus grande "par nature")
- rayonner à partir des A9 (arrondissements de Paris) n'exclut pas de rayonner à partir des A8 englobants (Paris). Les A8 et A9 sont donc à considérer indépendamment les uns des autres si ce n'est à l'initialisation de la procédure de propagation ou la propagation à partir du A8 récupère les tronçons urbains de l'ensemble des A9 constituant I'A8. En cas d'égalité, c'est le voisinage le plus
"précis" (celui obtenu depuis I'A9) qui l'emporte.
Un exemple d'algorithme de choix de la localité la plus importante est considéré ci-après :
Pour toutes les localités candidates : - calculer la propagation jusqu'à une distance de n km (n fonction du jalon de la localité)
- pour chaque carrefour rencontré
- est-il éligible
- calcul de sa classe (si non encore fait) - détermination du jalon minimum de la localité à citer (si non encore fait)
- la localité (depuis laquelle on est arrivé) est-elle éligible (jalon suffisant + distance < maximum)
- si OUI : est-elle mieux placée (plus proche) que celle précédemment trouvée - si OUI : mémoriser la classe, le jalon, la distance, la ville citée
- passer au carrefour suivant
- passer à la localité candidate suivante
II est suggéré de commencer par les localités les plus importantes, car ce sont les moins nombreuses, et ce sont celles qui rayonnent le plus loin. Mais, étant donné la priorité donnée à la proximité, il est intéressant de descendre aussi bas que les temps de traitement le permettent, sachant que les petites localités rayonnent beaucoup moins loin que les grandes.
Examinons enfin quelques règles de cohabitation des relations d'appartenance et de voisinage. Il peut être intéressant de citer un voisinage vers une localité de plus faible jalon que celui d'appartenance : il est tout aussi intéressant de savoir que l'on se trouve dans Paris à proximité de Saint-Mandé, que de savoir que l'on est à Saint-Mandé (donc voisin de Paris). Ces voisinages vont concerner le grand réseau périphérique à l'intérieur des grandes villes en le situant par rapport à la banlieue à proximité immédiate.
Un exemple de mise en œuvre de la présente invention est illustré aux figures 1 à 4. Les figures 1 et 2 représentent des exemples de feuilles de route pour un itinéraire de Courpière à Riom. La feuille de route de la figure 1 est réalisée de façon classique, et ne comprend pas d'indication de voisinage. Par contre, la feuille de route de la figure 2 est réalisée conformément à l'invention et comporte deux indications de voisinage (à proximité de Thiers et à proximité de Maringues).
Ces points de voisinage sont représentés sur des vues partielles de l'itinéraire aux figures 3 et 4. La figure 3 montre une portion de cet itinéraire (identifié par une série de traits perpendiculaires à la route) lors du passage près de Thiers. C'est d'ailleurs cette ville qui constitue Ie point de voisinage #1 de cet itinéraire. En effet, bien avant le carrefour permettant de prendre la N89, le conducteur peut facilement apercevoir et identifier Thiers dont il aborde les faubourgs. Il est fort probable que la signalisation locale lui permettra de deviner le nom de cette ville, même s'il ne la connaît pas.
Il sait donc qu'il devra bientôt effectuer un changement de route et peut, grâce à ce point de voisinage, avoir un repère facile à visualiser, ce qui lui permet de
mieux anticiper l'instruction suivante de la feuille de route. Le fait d'apercevoir le point de voisinage a aussi, chez de nombreux automobiliste, un effet rassurant. En effet, le conducteur sait qu'il suit vraisemblablement la bonne route.
La figure 4 montre le point de voisinage près de Maringues. La portion d'itinéraire présente sur cette figure est indiquée en trait foncé. Avant d'atteindre le rond- point, le conducteur aperçoit la localité de Maringues en face de lui et à sa gauche. Il peut donc encore une fois mieux anticiper l'instruction ou étape suivante au niveau du rond-point.
La présence de points de voisinage sur la feuille de route d'une part, et sur les tracés d'itinéraires d'autre part, est possible grâce au procédé d'établissement de points de voisinage selon l'invention. La base de donnée du réseau numérique comporte les points de voisinage susceptibles de générer de telles feuilles d'itinéraires et de tels tracés.
Tous les points de voisinage sont mémorisés en liaison ou association avec un ou plusieurs carrefours. Ainsi, lors de la génération d'un itinéraire, lorsque celui-ci comporte un carrefour lié à un point de voisinage, ce point est susceptible d'être utilisé. Il sert à générer, sur une feuille de route, une indication du type « à proximité de -point de voisinage-». Le tracé de cet itinéraire peut alors afficher le point de voisinage retenu.
Selon le mode de réalisation souhaité, les indications de voisinage sont notamment utilisées en fonction des conditions suivantes :
- soit l'itinéraire bifurque à cet endroit : il est alors impératif de citer l'indication de voisinage. C'est exactement le cas des exemples décrits de Thiers et Maringues.
- soit le point de voisinage cité est important en tant que tel : le choix de le citer ou pas peut alors être suivant la longueur de l'itinéraire. Selon ce critère, on est d'autant plus exigeant sur l'importance du point de voisinage que l'itinéraire est grand, pour ne pas surcharger inutilement l'itinéraire. Dans ce dernier cas de
figure, les points de voisinage ont alors une fonction de repère de progression le long de l'itinéraire.