基于众源轨迹的OSM路网转向信息增强

作     者：陈欣 向隆刚 焦凤伟 CHEN Xin;XIANG Longgang;JIAO Fengwei

作者机构：武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 

出 版 物：《地球信息科学学报》 (Journal of Geo-information Science)

年 卷 期：2023年第25卷第10期

页      面：1954-1967页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0701[理学-数学] 0823[工学-交通运输工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41771474、42071432) 

主　　题：转向关系 地图匹配 众源轨迹数据 字符编码 字符匹配 OSM路网 路口转向信息增强 路径分析 

摘      要：OpenStreetMap(OSM)路网数据是一个开放性的数据集,旨在为全球用户提供免费的数字地图资源,但路口转向信息的缺失,成为制约其进一步服务于车辆导航和路径规划的瓶颈。为此,本文提出一种基于地图匹配和字符串映射的路口转向探测方法,通过挖掘众源GNSS轨迹数据在交通路口的动态连接信息,为OSM路网结构赋予转向关系。首先,基于一种自上而下的四叉树分裂思想,设计了OSM路口结构探测方法,进而将路口结构简化为一个连接点;在此基础上改进HMM地图匹配算法,识别漂移异常的轨迹序列,从而将低频、高噪的众源轨迹投影到OSM路段上;接着,引入面向路口的路段字符编码技术,将路口相关的轨迹映射为转向过程中的方向字符串,进一步借助于最优路径分析思想,设计了空字符的信息增强处理方法还原低频轨迹行驶的路线信息,以有效提高短路段的轨迹支持度;最后,直接针对轨迹方向字符串,通过字符串匹配挖掘轨迹在目标路口的转向类别,实现OSM路网的转向信息增强。本文将复杂的路口转向关系识别转化为简单的字符串匹配,基于上海市数据的试验表明,该方法可以识别结构与大小各异的路口转向关系,其精确率达到90%,召回率超过98%,F1值超94%。