[发明专利]一种基于多源数据的全国高速公路网络拓扑构建方法

权利要求书

1.一种基于多源数据的全国高速公路网络拓扑构建方法，其特征在于，包括：

采集构建全国高速公路网络拓扑所需的多源数据，该多源数据包括全国高速公路收费站GIS数据、全国高速公路道路GIS数据和中国省界数据；

统一多个数据源的经纬度坐标系，对多个数据源进行时空匹配；

对全国高速公路道路GIS数据进行简化合并处理；

对所述高速公路收费站GIS数据、所述中国省界数据和简化合并处理后的高速公路道路GIS数据进行融合匹配，基于融合处理后的多源数据构建全国高速公路网络拓扑；

所述的对全国高速公路道路GIS数据进行简化合并处理，包括：高速公路道路包括双方向的主线、立体交叉正线和匝道基本元素，将全国高速公路道路GIS数据中属于同一立体交叉的所有数据条目合并，得到合并道路数据集合Ω和立体交叉集合，将全国高速公路道路GIS数据中双向高速公路的上下行数据条目合并，将合并道路数据集合Ω中的立体交叉与双向高速公路道路合并。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全国高速公路收费站GIS数据是点数据，包含收费站编号、收费站序列号、收费站名称、收费站名称简称、所属省份、收费站种类和收费站经纬度字段信息；所述全国高速公路道路GIS数据是线数据，包含道路编号、道路名称、道路长度、城市代码、首端点编号、末端点编号、首端点经纬度和末端点经纬度字段信息；所述中国省界数据是点数据，包含省界点编号、所属省份、省份编号、经度和纬度字段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：识别所述多源数据中缺失和错误数据存在的位置，判断缺失数据和错误数据的特征信息，根据特征信息用Python软件从在线地图中爬取补充数据，再用补充数据补充缺失数据，并替换存在明显错误的数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的统一多个数据源的经纬度坐标系，对多个数据源进行时空匹配，包括：

从所述中国省界数据中提取省界收费站，并采用中国省界数据校核省界收费站信息，使用经纬度坐标转换方法或ArcGIS软件将所有数据源的数据统一成WGS-84标准坐标系，对所有数据源的数据进行时空匹配，使多源数据在时间和空间上相互匹配。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的对全国高速公路道路GIS数据进行简化合并处理，得到合并道路数据集Ω和立体交叉集合，包括：

在道路GIS数据的“首端点经纬度(X1Y1)”字段中，将所有不重复的首端点经纬度加入集合N_h；

按照空间距离对集合N_h中个体做聚类处理，将所有重心距离小于1.5km的个体聚为一个小类，个体a的重心距离D_a的计算方法如下：

其中，x为个体的经度，y为个体的纬度，n为类中的样本数；

将样本数大于等于6的小类视为一个立体交叉，小类的元素为该立体交叉的所有正线和匝道的首末端点，对于任意一个被视为立体交叉的小类，搜索所有“首端点经纬度(X1Y1)”和“末端点经纬度(X2Y2)”均为该小类中元素的道路GIS数据条目，将所有道路GIS数据条目合并为一条数据，并添加到新的合并道路数据集Ω中，并将被合并的数据条目从原始道路GIS数据集中移除；

获取立体交叉集合J＝{j₁,j₂,…,j_m}，其中m为集合中的立体交叉个数，按照公式(2)用小类中个体的经纬度均值计算每个立体交叉的坐标位置{x_ji,y_ji}，即按照公式：