一種道路更新的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及地理信息系統(tǒng)和礦山信息化技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種道路更新的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]露天礦山進(jìn)行開采設(shè)計、生產(chǎn)時，需要獲得礦山道路信息，以實現(xiàn)開采初期進(jìn)行開采規(guī)劃與設(shè)計，生產(chǎn)過程中對運載卡車和電鏟的實時定位與動態(tài)監(jiān)控、運載配礦的統(tǒng)計與分析，以及對車輛運載歷史軌跡回放等，從而達(dá)到有效設(shè)計與提高生產(chǎn)管理效率的目的。礦山生產(chǎn)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)處于快速動態(tài)變化中，傳統(tǒng)地表測量系統(tǒng)采用高端GPS定位設(shè)備或者全站儀等設(shè)備，測量限于局部地區(qū)、信息獲取周期長、后續(xù)處理工作量大、更新不及時。為了實現(xiàn)礦山信息化，本領(lǐng)域技術(shù)人員一般采用數(shù)字化手段更新道路信息。
[0003]現(xiàn)有更新方式主要分為兩種，第一種是利用GPS定位數(shù)據(jù)自動繪制出數(shù)字化的道路網(wǎng)柵格地圖的方法。專利《基于GPS定位的道路網(wǎng)絡(luò)柵格數(shù)字地圖自動生成方法》對該方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述，具體辦法是讓浮動車在需要繪制路網(wǎng)的道路上行駛，從而得到所需道路的浮動車軌跡數(shù)據(jù)，隨后對得到的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換和預(yù)處理工作，再將軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格圖像格式數(shù)據(jù)，經(jīng)由圖像處理的方法可以生成較為精確的道路網(wǎng)絡(luò)柵格數(shù)字地圖。該方法存在很多弊端:矢量地圖進(jìn)行腐蝕處理生成柵格數(shù)字地圖容易出現(xiàn)問題，沒有充分利用往返的坐標(biāo)信息，沒有考慮GPS誤差影響；第二種是采用導(dǎo)航電子地圖更新方式。第二種是文獻(xiàn)《基于出租車GPS軌跡的導(dǎo)航道路數(shù)據(jù)更新》中利用浮動車采集道路基礎(chǔ)信息，先進(jìn)行地圖匹配，根據(jù)已有算法進(jìn)行匹配，再處理數(shù)據(jù)提取出所需要的道路信息。該辦法通過越界判斷、間隔數(shù)據(jù)判斷、冗余處理剔除粗差，但GPS信號在金屬礦山環(huán)境中很容易被衰減和發(fā)生發(fā)射，對GPS定位產(chǎn)生不利的干擾并導(dǎo)致定位漂移，采用該方法不能較好的解決這個問題。同時，該方法沒有充分利用往返的軌跡信息，生成的道路精度低。
[0004]因此，急需一種道路更新方法，以解決礦山道路復(fù)雜多變、礦山環(huán)境下GPS信號易發(fā)生偏移導(dǎo)致GPS定位不準(zhǔn)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種更新速度快、準(zhǔn)確度高的道路更新方法，具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種道路更新的方法，包括以下步驟:
[0007]步驟a、信息采集，具體是:在礦山所有運礦車上安裝與控制中心連接的信息采集設(shè)備，并將獲得的三維坐標(biāo)位置、采集時間以及運礦車輛編號按照設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸頻率傳回控制中心，存儲至信息采集數(shù)據(jù)庫；
[0008]步驟b、數(shù)據(jù)預(yù)處理，具體是:對信息采集數(shù)據(jù)庫中通過步驟a獲得的三維坐標(biāo)位置信息進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及異常數(shù)據(jù)剔除的預(yù)處理操作，得到軌跡點集合G1 ;
[0009]步驟c、軌跡線的生成，具體是:根據(jù)車輛編號、采集時間以及軌跡點的朝向?qū)④壽E點集合G1按序分段連接成多條軌跡線D1 ;
[0010]步驟d、軌跡線同道路判斷歸類，具體是:通過各條軌跡線D1之間的位置關(guān)系確定屬同一條道路的軌跡線；
[0011]步驟e、軌跡點集合G2的獲得，具體是:對同一條道路上所有軌跡點通過朝向、坐標(biāo)以及軌跡采集時間進(jìn)行過濾漂移點處理后得到軌跡點集合G2 ;
[0012]步驟f、新增點集合G4的獲得，具體是:通過已有道路與軌跡點集合G2之間的位置關(guān)系，獲取新增點集合G4 ;
[0013]步驟g、軌跡線D2的獲得，具體是:將新增點集合G4按車輛編號和采集時間連接成軌跡線D2 ；
[0014]步驟h、道路P2的生成，具體是:將同一條道路上所有軌跡線D2融合生成道路P2 ；
[0015]步驟1、提取道路P2的道路中心線D3，將道路中心線D3加入新增道路緩沖數(shù)據(jù)庫中；
[0016]步驟j、將新增道路緩沖數(shù)據(jù)庫中所有道路中心線D3與原有道路之間進(jìn)行拓?fù)洳僮?，得到更新后的道路?shù)據(jù)。
[0017]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟b中的數(shù)據(jù)預(yù)處理具體包括以下步驟:
[0018]b 1、查詢道路更新周期內(nèi)所有的軌跡點，將所有軌跡點的三維坐標(biāo)位置的坐標(biāo)通過七參數(shù)轉(zhuǎn)換算法轉(zhuǎn)換到指定坐標(biāo)系中得到各個軌跡點的位置坐標(biāo)，對轉(zhuǎn)換后的軌跡點的位置坐標(biāo)進(jìn)行越界剔除預(yù)處理，所述越界剔除預(yù)處理具體為:通過將軌跡點的位置坐標(biāo)與礦區(qū)范圍的信息進(jìn)行對比，剔除不在礦區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)；
[0019]b2、將bl中未被剔除的數(shù)據(jù)進(jìn)行維修數(shù)據(jù)剔除預(yù)處理，所述維修數(shù)據(jù)剔除預(yù)處理具體是:判斷軌跡點的位置坐標(biāo)在建筑物內(nèi)且長時間點在一定范圍內(nèi)浮動，判斷此時運礦車在維修狀態(tài)，然后將這些軌跡點的位置坐標(biāo)進(jìn)行剔除；
[0020]b3、將b2中未被剔除的數(shù)據(jù)按車輛編號和時間間隔進(jìn)行分段，具體是:建立起以時間為橫坐標(biāo)以及經(jīng)度為縱坐標(biāo)的時間序列樣本I，建立起以時間為橫坐標(biāo)、維度為縱坐標(biāo)的時間序列樣本II ;
[0021]b4、計算時間序列樣本I的自相關(guān)系數(shù)，獲得自相關(guān)系數(shù)序列I ;計算時間序列樣本II的自相關(guān)系數(shù)，獲得自相關(guān)系數(shù)序列II ;
[0022]b5、采用噪聲假設(shè)檢驗方法檢驗自相關(guān)系數(shù)序列I以及自相關(guān)系數(shù)序列II是否有噪聲，若是，通過自相關(guān)系數(shù)序列I的自相關(guān)階數(shù)以及自相關(guān)系數(shù)序列II的自相關(guān)階數(shù)找出各自的偏差點進(jìn)行剔除；若否，進(jìn)行第一次判斷，所述第一次判斷具體為:如果自相關(guān)系數(shù)序列I和自相關(guān)系數(shù)序列II均沒有噪聲，則判斷橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的趨勢，如果橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)隨著時間有上升或者下降的趨勢，則對橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)實施對數(shù)變換，形成新的時間序列F = InX或者F = InY ;如果橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)隨著時間有震蕩的趨勢，則對橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)施加時滯為s的差分變換，形成新的時間序列F =Λ sXi = (X1-X1-s)，其中s為經(jīng)驗值；如果橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)同時具有隨著時間有上升或者下降的趨勢以及隨著時間有震蕩的趨勢，則對橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)同時施加對數(shù)變換和差分變換，形成新的序列F =In (X1-X1-s)，然后對新的序列F進(jìn)行b4步驟處理；
[0023]b6、經(jīng)過b5后的軌跡信息形成軌跡點集合G1。
[0024]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟c中軌跡線的生成具體包括以下步驟:
[0025]cl、根據(jù)車輛編號獲得該車道路更新周期內(nèi)所有的經(jīng)過步驟b中數(shù)據(jù)預(yù)處理的軌跡點；
[0026]c2、按照時間序列對cl獲得的所有軌跡點進(jìn)行距離與方位分析，根據(jù)軌跡點一定時間內(nèi)位置變化不大以及軌跡點上一點與下一點處方位相反且接下來一定數(shù)量點(一般選擇10個)方位均相同的原則將所有的軌跡點分割為不同段；
[0027]c3、將c2得到的不同段內(nèi)的各軌跡點按時間先后順序連接成曲線，得到多條軌跡線Dl0
[0028]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟d中采用曲線建立緩沖區(qū)后疊加判斷的方式進(jìn)行同一條道路歸屬判斷，具體是:dl、分別以多條軌跡線D1為中心建立半徑為3米的緩沖區(qū)；d2、對各條軌跡線D1的緩沖區(qū)進(jìn)行位置判斷，若重疊比例小于95%則分別將各條軌跡線D1進(jìn)行分割并取出不重疊的軌跡點，若重疊比例大于等于95%則認(rèn)定多條軌跡線D1屬于同一條道路，若無重疊則直接判斷多條軌跡線D1不屬于同一條道路。
[0029]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟e中的過濾過濾漂移點處理具體包括以下步驟:
[0030]el、提取屬于同一條道路的不同軌跡線；
[0031]e2、假設(shè)行進(jìn)方向，將el中所有軌跡線上的軌跡點按行進(jìn)方向進(jìn)行排序；
[0032]e3，判斷第i軌跡點的序號值是否小于所有軌跡點的總數(shù)值，若不是則劃分至待定點集合中，跳回e2 ;若是則獲取其余軌跡線上的對應(yīng)序號的軌跡點；
[0033]e4、將e3獲得的軌跡點進(jìn)行朝向判斷，若朝向在閥值內(nèi)則認(rèn)定為合格點，儲存至軌跡點集合G2中；若朝向超過閥值則獲取此軌跡線上此軌跡點的后三個軌跡點以及其他軌跡線上的三個軌跡點得到第i軌跡點子集；
[0034]e5、判斷第i軌跡點子集中的軌跡點的朝向，若朝向在閥值內(nèi)則認(rèn)定第i軌跡點為偏差點，進(jìn)一步通過距離加權(quán)法計算第i軌跡點的修正坐標(biāo)，將第i軌跡點的修正坐標(biāo)存儲至軌跡點集合G2中，若朝向超過閥值則將第i軌跡點判定為待定點，繼續(xù)對第i+Ι軌跡點進(jìn)行判斷，跳回e3。
[0035]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述e4和e5中的閥值均指朝向的偏差角度為10°。
[0036]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟f中新增點集合G4的獲得采用對已有線路建立緩沖區(qū)后疊加判斷的方法，具體是:具體是:先判斷軌跡點集合G2中該軌跡點的坐標(biāo)位置是否屬于已有線路所建立的緩沖區(qū)內(nèi)，若是則剔除，若不是，則進(jìn)行下一步判斷，所述下一步判斷具體是:判斷該軌跡點的前一個軌跡點的坐標(biāo)位置和后一個軌跡點的坐標(biāo)位置是否在已有線路所建立的緩沖區(qū)內(nèi)，若該軌跡點的前一個軌跡點的坐標(biāo)位置在已有線路所建立的緩沖區(qū)內(nèi)且該軌跡點的后一個軌跡點的坐標(biāo)位置不在已有線路所建立的緩沖區(qū)內(nèi)，或者該軌跡點的前一個軌跡點的坐標(biāo)位置不在已有線路所建立的緩沖