基于Voronoi圖的多尺度道路網(wǎng)匹配方法研究.pdf

1、近年來，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GPS定位技術(shù)的快速發(fā)展和 VGI（Volunteered Geographic Information，志愿者地理信息）的興起，使得普通大眾可以自由地在開放地圖平臺(tái)上編輯和創(chuàng)建地圖，或?qū)⒆约簞?chuàng)建的地理信息發(fā)布于互聯(lián)網(wǎng)以提供給其他用戶，形成了眾源地理空間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、內(nèi)容豐富、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、可免費(fèi)獲取等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)集成與更新、災(zāi)后止損與救援、LBS（Location Based Service，

2、基于位置服務(wù)）等諸多領(lǐng)域。但是，由于非專業(yè)和不規(guī)范生產(chǎn)，眾源地理空間數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)在幾何、語(yǔ)義、拓?fù)涞确矫姹磉_(dá)差異較大，如何快速、有效地集成專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)與眾源地理空間數(shù)據(jù)成為地理信息科學(xué)領(lǐng)域面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。
　　由于城市道路建設(shè)步伐的加快，導(dǎo)航、智慧城市、智能交通等領(lǐng)域需要及時(shí)更新路網(wǎng)信息，而實(shí)體匹配是道路合并與更新的基本途徑，因此道路數(shù)據(jù)的匹配有著重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。本文選取多源、多尺度的道路數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，

3、針對(duì)現(xiàn)有道路匹配方法存在匹配精度低、依賴于緩沖區(qū)半徑、通用性差等不足，對(duì)多尺度道路網(wǎng)的匹配問題展開研究，主要工作成果體現(xiàn)在：
　　(1)分析了道路網(wǎng)匹配的研究背景和現(xiàn)狀，指出了當(dāng)前存在的問題。介紹了實(shí)體匹配的基本概念和基本過程，以及常用的相似性指標(biāo)和匹配質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。
　　(2)研究了道路Voronoi圖的構(gòu)建方法。介紹了普通Voronoi圖和廣義Voronoi圖的概念，根據(jù)已有廣義Voronoi圖理論，研究了道路Voron

4、oi圖算法。
　　(3)設(shè)計(jì)了道路網(wǎng)匹配的相似性評(píng)價(jià)指標(biāo)。從人類認(rèn)知的角度出發(fā)，分析了相近尺度和多尺度同名道路的差異性，并以此為依據(jù)，對(duì)相近尺度道路數(shù)據(jù)，選取和設(shè)計(jì)了長(zhǎng)度、形狀、拓?fù)湎嗨菩灾笜?biāo)；對(duì)多尺度道路數(shù)據(jù)，選取和設(shè)計(jì)了形狀、封閉曲線圍成的面積相似性指標(biāo)，并運(yùn)用于同名道路的匹配確認(rèn)。
　　(4)提出了基于 Voronoi圖的多尺度道路網(wǎng)匹配框架與策略。研究了以道路Voronoi圖篩選初始候選匹配集的方法，設(shè)計(jì)了基于有向H

5、ausdorff距離依次組合要素的匹配策略，以及顧及鄰域相似的組合匹配策略，構(gòu)建了基于Voronoi圖的多尺度道路網(wǎng)匹配方法。
　　(5)利用多尺度道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，在Microsoft Visual C＃.NET開發(fā)環(huán)境下結(jié)合ESRI的ArcGIS Engine10.2組件搭建了匹配實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法可行，通用性強(qiáng)，不僅能夠識(shí)別1:1的匹配關(guān)系，同時(shí)也能夠較好地識(shí)別1:N和 M:N匹配關(guān)系，當(dāng)匹配數(shù)