[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

说明书

本发明提供了一种基于多源数据的全国高速公路网络拓扑构建方法。该方法包括：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。本发明充分利用多源数据，综合考虑了高速公路网络拓扑的信息完整性和结构简明性，该方法基于立体交叉、收费站和高速公路双向道路构建网络拓扑，算法简单，容易实施。

技术领域

本发明涉及高速公路管理技术领域，尤其涉及一种基于多源数据的全国高速公路网络拓扑构建方法。

背景技术

截至2019年底，全国高速公路里程接近15万公里，车道里程达67万公里，为我国经济的快速发展做出了非常重大的贡献。然而，省界收费站作为高速公路系统的关键组成部分，往往成为高速公路的拥堵瓶颈，省界收费站时常在出行高峰期出现收费大拥堵的情况，严重影响交通运输和公众出行。我国于2020年全面取消高速公路省界收费站，标志着高速公路收费管理正式进入网络一体化运营阶段。

高速公路网络拓扑是指由高速公路主路、匝道、收费站和交叉点组成的网络之间，各收费站和交叉点的分布以及连接状态。拓扑网络的构建是通过一定方法，将实体的网络表达为数据模型。取消省界收费站之前，我国高速公路以省为单位开展收费运营，即省内出行采用封闭的联网式收费；跨省出行时在每个省分别停车收费，不存在省际清分问题。然而，取消省界收费站之后，跨省出行的最后一个省份收取整个出行的全部费用，再通过费用清分结算给各省，存在省际清分问题。高速公路网络拓扑构建是基于理论方法解决省际费用清分、通行路径识别等问题的基础条件。在此条件下，采用现有道路交通数据科学地构建全国高速公路拓扑网络，对于高速公路网络一体化运营管理具有重要意义。

现有对高速公路网络拓扑的研究分成两种：一种是选择小范围的局部高速公路网络构建拓扑，局部拓扑由于所含省界收费站信息不全而无法用于全国省际清分问题；另一种是基于GIS或Map构建的包含高速公路网络拓扑信息的电子地图，电子地图由于包含匝道、出入口收费车道等过多细节，对复杂的清分算法不适用。在全国高速公路一体化运营的背景下，全国范围的清分需要大规模的网络拓扑，多源数据的利用难以避免。而构建大规模网络的拓扑又面临着源数据难以获取、多源数据规范性差异、处理分析算法效率等问题，以上问题为高效地构建高速公路网络拓扑带来一定挑战。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于多源数据的全国高速公路网络拓扑构建方法，以克服现有技术的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于多源数据的全国高速公路网络拓扑构建方法，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。

优选地，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。