一种借助导航数据的道路交织行为识别及合理性分析方法

1.本发明道路交织区分析技术领域，尤其涉及一种借助导航数据的道路交织行为识别及合理性分析方法。


背景技术：

2.道路的交织区通常指两股或多股交通流在没有交通控制设施的情况下，沿着相同的大方向在相当长的公路路段中运行看，其中相交而过的交通流成为交织；交织定义为行驶方向大致相同的两股或多股车流，沿着相当长的路段，不借助于交通控制设施进行的交叉运行。道路上，一个进口紧接着一个出口，或一个进口紧接着多个出口，或多个进口紧接着一个出口，或多个进口紧接着多个出口时，进出口之间的路段上多形成交织区。
3.现有的技术中，在对城市的交织区的交通有效性进行分析时，通常都是随机选一条道路进行分析，这种选取方式的分析方法缺乏随机性和全面性，不能很好地表达城市整体的交织区的交通有效性，同时针对交织区的交通有效性的分析不够精准有效，因此在与被挑选的道路进行结合时，会使最终得到的分析结果与城市交织区的实际交通的情况存在极大的偏差，因此缺少对城市交织区的交通有效性进行综合且准确分析的方法来解决上述存在的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种借助导航数据的道路交织行为识别及合理性分析方法，通过对城市地图进行划分，能够提高对城市道路的交织区选取的随机性和全面性，减少选取样本的极端情况的出现，同时对交织区的行为进行细致计算分析，使分析结果能够提高与城市道路交织区的实际交通情况的贴合度，以解决现有的城市道路交织区的交通情况分析不够精准，分析结果不具代表性的问题。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种借助导航数据的道路交织行为识别及合理性分析方法，所述分析方法包括如下步骤：从导航数据库中获取城市道路的导航信息和地图信息；将城市地图划分为若干个相同大小的栅格，对划分后的城市地图建立平面直角坐标系；从城市地图上选取两个栅格，将栅格的中心点作为选取点，根据导航信息随机选取一条两个栅格之间的导航路径，对导航路径中的交织行为进行分析；建立道路交织区的交织行为模型，根据交织行为模型对两个栅格之间的导航路径的若干交织区的交通状况进行评估，根据评估结果输出两个栅格之间的导航路径的交织区交通能力值，根据得到的两个栅格之间的交织区交通能力值进行计算分析得到城市交织区交通能力参考值。
6.进一步地，将城市地图划分为若干个相同大小的栅格包括：将城市地图按照第一缩放比例进行缩放，获取缩放后的城市地图的面积，并设定为划分参照面积，将划分参照面
积代入到单位栅格计算公式中计算得到单位栅格面积，将面积等于单位栅格面积的正方形设置为划分栅格，单位栅格计算公式配置为：；其中，sds为单位栅格面积，shc为划分参照面积，a1为栅格划分参照数量，a1为常数，且a1为正整数；获取城市地图的轮廓线，并设定为轮廓参照线，计算轮廓参照线的长度，将轮廓参照线的长度通过轮廓等距划分公式求得划分间距，根据划分间距将轮廓参照线划分为若干节，将每个节的节点设置为划分参照点；所述轮廓等距划分公式配置为：；其中，jhf为划分间距，clk为轮廓参照线的长度，b1为轮廓间距划分参照数量，b1为常数，且b1为正整数；随机选取一个划分参照点作为第一参照点，从轮廓参照线上选取一个距离第一参照点等于的点作为第二参照点，将第一参照点和第二参照点进行连线，并设定为第一参照线段，将第一参照线段所在的直线设定为第一基准直线；经过第一参照线段的中点做一条与第一参照线段相垂直的直线，并设定为第二基准直线；将第一基准直线和第二基准直线的交点设置为划分中心点，将划分栅格的中心与划分中心点进行重合，且将划分格栅的四个边分别与第一基准直线和第二基准直线相垂直设置；将划分中心点上的划分栅格设定为划分起始栅格，以划分起始栅格为中心向四周分别平铺若干划分栅格；将城市地图通过若干划分栅格进行划分。
7.进一步地，对划分后的城市地图建立平面直角坐标系包括：设定平面直角坐标系的x轴和y轴，将第一基准直线与x轴相平行，将第二基准直线与y轴相平行，使城市地图完全处于平面直角坐标系的x轴和y轴的正方向上，并且划分后的城市地图与平面直角坐标系的x轴和y轴相贴合；将x轴和y轴以栅格的边长作为坐标划分单位；将每个栅格的中心点的坐标作为栅格坐标。
8.进一步地，从城市地图上随机选取两个栅格，将栅格的中心点作为选取点包括：获取城市地图中相距最远的两个格栅坐标之间的距离，并设定为最远选取距离，将最远选取距离通过最大选取参照公式计算得到最大选取距离，所述最大选取参照公式配置为：；其中，jxmax为最大选取距离，jymax为最远选取距离，bsg为栅格的边长，n为最大范围选取缩减数量，n为正整数；将最远选取距离通过最小选取参照公式计算得到最小选取距离，所述最小选取参照公式配置为：；其中，jxmin为最小选取距离，m为最小范围选取缩减数量，m为正整数，且m大于n；
将两个栅格坐标的距离在最小选取距离和最大选取距离之间进行获取，随机选取若干组栅格坐标作为参照栅格。
9.进一步地，根据导航信息随机选取一条两个栅格之间的导航路径，对导航路径中的交织行为进行分析包括：根据导航信息随机选取两个参照栅格之间的一条导航路径，获取导航路径中若干交织区。
10.进一步地，建立道路交织区的交织行为模型包括：获取交织区长度、交织区的车道数以及日交通量；交织区长度通过交织区长度计算方法进行获取；交织区的车道数包括正常行驶车道数、临时增设车道数以及变道车道数；将正常行驶车道数、临时增设车道数以及变道车道数通过车道数影响公式计算得到车道数影响指数；所述车道数影响公式配置为：；其中，zcy为车道数影响指数，dzx为正常行驶车道数，dlz为临时增设车道数，db为变道车道数；日交通量通过城市道路数据库进行获取；将交织区长度、车道数影响指数以及日交通量通过交织模型构建公式计算得到交织区交通有效参考值；所述交织模型构建公式配置为：；其中，pjy为交织区交通有效参考值，cjz为交织区长度，lrj为日交通量，k1为交通量与交织区长度的影响转换系数，k1为常数，且k1的取值在0到1之间。
11.进一步地，根据交织行为模型对两个栅格之间的导航路径的若干交织区的交通状况进行评估，根据评估结果输出两个栅格之间的导航路径的交织区交通能力值包括：将两个栅格之间的导航路径设定为选取参照路径，获取选取参照路径的交织区的数量，通过交织行为模型获取每个交织区的交织区交通有效参考值；将交织区的数量以及每个交织区的交织区交通有效参考值通过单条路径分析公式计算得到选取参照路径的交织区交通能力值，并设定为单条路径交通能力值；所述单条路径分析公式配置为：；其中，pdt为单条路径交通能力值，pjy1至pjyj分别为j个交织区的交织区交通有效参考值，j为交织区的数量，α为交织区的数量影响系数，α取值大于零。
12.进一步地，根据得到的两个栅格之间的交织区交通能力值进行计算分析得到城市交织区交通能力参考值包括：抽取若干条选取参照路径，并求取若干条选取参照路径的单条路径交通能力值的平均值，并设定为城市交织区交通能力参考值。
13.本发明的有益效果：本发明首先从导航数据库中获取城市道路的导航信息和地图信息；然后将城市地图划分为若干个相同大小的栅格，对划分后的城市地图建立平面直角
坐标系；再从城市地图上选取两个栅格，将栅格的中心点作为选取点，根据导航信息随机选取一条两个栅格之间的导航路径，对导航路径中的交织行为进行分析；该方法能够提高对城市路径选取的随机性，降低极端选取情况的出现，从而提高对城市道路交织区分析结果的可参考性；本发明通过建立道路交织区的交织行为模型，根据交织行为模型对两个栅格之间的导航路径的若干交织区的交通状况进行评估，根据评估结果输出两个栅格之间的导航路径的交织区交通能力值，根据得到的两个栅格之间的交织区交通能力值进行计算分析得到城市交织区交通能力参考值；该方法通过交织行为模型能够快速对每个交织区的交通基础情况进行分析，保证分析准确性的同时，提高了分析的效率，同时与选取的道路进行结合，能够进一步提高对城市道路交织区的交通情况分析的准确性，保证分析结果具备参考价值。
14.本发明附加方面的优点将在下面的具体实施方式的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
15.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明的分析方法的步骤流程图；图2为本发明的平面直角坐标系中城市地图的栅格划分示意图。
具体实施方式
16.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
17.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
18.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.请参阅图1所示，本发明提供一种借助导航数据的道路交织行为识别及合理性分析方法，通过对城市地图进行划分，能够提高对城市道路的交织区选取的随机性，减少选取样本的极端情况的出现，同时对交织区的行为进行细致计算分析，使分析结果能够提高与城市道路交织区的实际交通情况的贴合度，以解决现有的城市道路交织区的交通情况分析不够精准，分析结果不具代表性的问题。
20.具体地，所述分析方法包括如下步骤：步骤s1，从导航数据库中获取城市道路的导航信息和地图信息。
21.请参阅图2所示，步骤s2，将城市地图划分为若干个相同大小的栅格，对划分后的城市地图建立平面直角坐标系；步骤s2还包括如下子步骤：步骤s211，将城市地图按照第一缩放比例进行缩放，获取缩放后的城市地图的面积，并设定为划分参照面积，将划分参照面积代入到单位栅格计算公式中计算得到单位栅格面积，将面积等于单位栅格面积的正方形设置为划分栅格，单位栅格计算公式配置为：
；其中，sds为单位栅格面积，shc为划分参照面积，a1为栅格划分参照数量，a1为常数，且a1为正整数；具体实施时，第一缩放比例设置范围为1:100000到1:50000；如将城市地图划分为10000个数量的栅格时，a1设置为10000。
22.步骤s212，获取城市地图的轮廓线，并设定为轮廓参照线，计算轮廓参照线的长度，将轮廓参照线的长度通过轮廓等距划分公式求得划分间距，根据划分间距将轮廓参照线划分为若干节，将每个节的节点设置为划分参照点；所述轮廓等距划分公式配置为：；其中，jhf为划分间距，clk为轮廓参照线的长度，b1为轮廓间距划分参照数量，b1为常数，且b1为正整数；具体实施时，例如，将轮廓参照线划分为500个等分时，b1设置为500；步骤s213，随机选取一个划分参照点作为第一参照点，从轮廓参照线上选取一个距离第一参照点等于的点作为第二参照点，将第一参照点和第二参照点进行连线，并设定为第一参照线段，将第一参照线段所在的直线设定为第一基准直线；上述选取方式，能够保证多数情况下第二参照点处于第一参照点的相对较远的位置，从而使第一参照线段能够将城市地图较为平均地划分为两半；步骤s214，经过第一参照线段的中点做一条与第一参照线段相垂直的直线，并设定为第二基准直线；步骤s215，将第一基准直线和第二基准直线的交点设置为划分中心点，将划分栅格的中心与划分中心点进行重合，且将划分格栅的四个边分别与第一基准直线和第二基准直线相垂直设置；步骤s216，将划分中心点上的划分栅格设定为划分起始栅格，以划分起始栅格为中心向四周分别平铺若干划分栅格；步骤s217，将城市地图通过若干划分栅格进行划分。
23.步骤s2还包括如下子步骤：步骤s221，设定平面直角坐标系的x轴和y轴，将第一基准直线与x轴相平行，将第二基准直线与y轴相平行，使城市地图完全处于平面直角坐标系的x轴和y轴的正方向上，并且划分后的城市地图与平面直角坐标系的x轴和y轴相贴合；步骤s222，将x轴和y轴以栅格的边长作为坐标划分单位；步骤s223，将每个栅格的中心点的坐标作为栅格坐标。
24.步骤s3，从城市地图上选取两个栅格，将栅格的中心点作为选取点，根据导航信息随机选取一条两个栅格之间的导航路径，对导航路径中的交织行为进行分析；步骤s3还包括如下子步骤：步骤s311，获取城市地图中相距最远的两个格栅坐标之间的距离，并设定为最远选取距离，将最远选取距离通过最大选取参照公式计算得到最大选取距离，所述最大选取参照公式配置为：；其中，jxmax为最大选取距离，jymax为最远选取距离，bsg为栅格的边长，n为最大范围选取缩减数量，n为正整数；将最远
选取距离通过最小选取参照公式计算得到最小选取距离，所述最小选取参照公式配置为：；其中，jxmin为最小选取距离，m为最小范围选取缩减数量，m为正整数，且m大于n；通过上述方式设置最小选取距离和最大选取距离能够使最终的路径选择具备参考价值，既不会选取到较短的路径，也不会选取到城市边缘区两个点之间较远的路径，能够尽量选取到城市的中心区的道路，由于城市中心区的车辆较多，车流量较多的情况下，交织区的设置影响才会更大，因此对于此区域的分析也更能代表城市整体的交织区的交通情况，具体实施过程中，当a1设置为10000时，m设置为15，n设置为5；步骤s312，将两个栅格坐标的距离在最小选取距离和最大选取距离之间进行获取，随机选取若干组栅格坐标作为参照栅格。
25.步骤s3还包括如下子步骤：步骤s321，根据导航信息随机选取两个参照栅格之间的一条导航路径，获取导航路径中若干交织区。
26.步骤s4，建立道路交织区的交织行为模型，根据交织行为模型对两个栅格之间的导航路径的若干交织区的交通状况进行评估，根据评估结果输出两个栅格之间的导航路径的交织区交通能力值，根据得到的两个栅格之间的交织区交通能力值进行计算分析得到城市交织区交通能力参考值。步骤s4还包括如下子步骤：步骤s411，获取交织区长度、交织区的车道数以及日交通量；步骤s412，交织区长度通过交织区长度计算方法进行获取；具体可以参照现有的交织区划分方法进行计算得到；步骤s413，交织区的车道数包括正常行驶车道数、临时增设车道数以及变道车道数；将正常行驶车道数、临时增设车道数以及变道车道数通过车道数影响公式计算得到车道数影响指数；所述车道数影响公式配置为：；其中，zcy为车道数影响指数，dzx为正常行驶车道数，dlz为临时增设车道数，db为变道车道数；其中，临时增设车道表示为，例如，正常行驶过程中，在没有交织区的路段中，正常行驶车道数为3条，但是在有变道车道数时，即在交织区时，正常行驶车道数增加了1条，用于缓解交织区的交通压力，此时增加的一条即为临时增设车道数；变道车道数即为交织区的岔道，需要车辆变道行驶；步骤s414，日交通量通过城市道路数据库进行获取；日交通量只需要获取一个近似值即可，如果进行分析的道路的车流量没有记载到城市道路数据库中时，用该城市的平均车流量进行参考；步骤s415，将交织区长度、车道数影响指数以及日交通量通过交织模型构建公式计算得到交织区交通有效参考值，所述交织模型构建公式配置为：；其中，pjy为交织区交通有效参考值，cjz为交织区长度，lrj为日交通量，k1为交通量与交织区长度的影响转换系数，k1为常数，且k1的取值在0到1之间；具体实施时，例如1000的日
交通量采用100m的交织区长度即可有效进行疏通，则k1可以设置为0.05到0.1之间，能够将交通量的定义与交织区长度进行转换融合，便于进行公式的量化计算；步骤s4还包括如下子步骤：步骤s421，将两个栅格之间的导航路径设定为选取参照路径，获取选取参照路径的交织区的数量，通过交织行为模型获取每个交织区的交织区交通有效参考值；步骤s422，将交织区的数量以及每个交织区的交织区交通有效参考值通过单条路径分析公式计算得到选取参照路径的交织区交通能力值，并设定为单条路径交通能力值；所述单条路径分析公式配置为：；其中，pdt为单条路径交通能力值，pjy1至pjyj分别为j个交织区的交织区交通有效参考值，j为交织区的数量，α为交织区的数量影响系数，α取值大于零，通常情况下使用所有交织区的交织区交通有效参考值的平均值即可代表该条路径的交通能力，但是实际实施过程中，其交通能力还与交织区的总数量有关，因为交织区的数量越多，在某一个交织区发生交通拥堵的可能性就会增加，因此将交织区的数量作为单条路径交通能力值的下降影响因素，但是在总体的单条路径交通能力值中的占比不太大，将α的取值设置在0到1之间。
27.步骤s4还包括如下子步骤：步骤s431，抽取若干条选取参照路径，并求取若干条选取参照路径的单条路径交通能力值的平均值，并设定为城市交织区交通能力参考值；进一步地，具体实施时，可以根据求取的城市交织区交通能力参考值和城市交织区的实际交通情况进行综合分析，设置第一交通参考阈值和第二交通参考阈值对城市交织区交通能力值划分交织区交通能力等级；具体为：当城市交织区交通能力参考值大于等于第一交通参考阈值时，输出城市交织区交通能力高等级；当城市交织区交通能力参考值大于等于第二交通参考阈值且小于第一交通参考阈值时，输出城市交织区交通能力中等级；当城市交织区交通能力参考值小于第二交通参考阈值时，输出城市交织区交通能力低等级，第一交通参考阈值大于第二交通参考阈值。
28.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（static random access memory，简称sram），电可擦除可编程只读存储器（electrically erasable programmable read-only memory，简称eeprom），可擦除可编程只读存储器（erasable programmable read only memory，简称eprom），可编程只读存储器（programmable red-only memory，简称prom），只读存储器（read-onlymemory，简称rom），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
29.以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的
技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。