基于多路径的交通网络离线地图匹配算法

汤文蕴 马健霄 杨震

摘 要：为了提高交通网络中离线地图匹配算法的准确率，避免在离线地图匹配过程中出现路段匹配错误的情况，本文基于多路径的原则，提出在路径节点进行迭代的基本思路，通过数据预处理、构建子网络、构建初始使用路径、建立节点与路段的关联矩阵、构建潜在路径集以及确定最终选择路径等6个步骤来实现。本文详细介绍所提离线地图匹配算法的详细流程，本算法思路清晰易实现。通过将算法应用于美国明尼阿波利斯-圣保罗都市圈的GPS数据处理中，发现本算法的准确率整体较高，随着出行距离的增加，算法的准确率会逐步降低。与基于最短路径的算法相比，本文算法的准确性更高，尤其是在远距离出行中，本算法更具有优越性。

关键词：交通网络;GPS 轨迹;地图匹配;多路径

中图分类号：U491    文献标识码：A   文章编号：1006-8023（2019）05-0106-07

Abstract：In order to increase the accuracy of off-line map matching algorithm in transport networks， and avoid matching a wrong link， the idea of iteration at the route node is proposed based on the principle of multi-route. The algorithm includes six steps： data pre-process， subnetwork generation， initial chosen route generation， associative matrix between nodes and links generation， generation of consideration set of routes and final chosen route. The detailed process of the proposed algorithm is referred in this paper， which is simple and easy to implement. The algorithm is used to process GPS data in Minneapolis-St. Paul Metropolitan area. From the application of the algorithm， it can be found that the accuracy is on a high level in total and decrease as the distance getting longer. And compared with the matching algorithm based on the shortest path， it is found that the accuracy of the algorithm in this paper is much better， especially when the distance is long.

Keywords：Transport network; GPS trajectory; map matching; multi route

0 引言

隨着GPS技术的广泛应用，大量车行、人行轨迹通过GPS设备收集、存储并进行分析。在交通研究领域，GPS数据通过必要的处理，转换为可用于模型估计的格式后，被用于分析出行目的、出行方式和出行路径等[1-3]。在利用GPS数据进行出行路径选择行为分析之前，需要进行两个重要步骤：地图匹配和选择集生成，其中地图匹配过程是将GPS点的轨迹流匹配到相应道路上，进而识别出行者所选择的路径。在车辆GPS定位过程中，虽然依靠差分技术、无线电信标和载波相位技术等方法，可以提高其定位精度，但是一方面这些方法成本高，另一方面精度提高后依然存在少许偏离，并且最终依然需要将轨迹点与拓扑网络相对应。……