本發(fā)明涉及城市道路基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、智能交通領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法和城市道路設(shè)施規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，人們生活水平不斷提高，城市交通需求迅速的增長，交通問題儼然已成為困擾著城市發(fā)展的重大難題，它所帶來的時(shí)間浪費(fèi)、運(yùn)營成本上升、交通事故、空氣污染、噪聲污染等問題使得交通擁堵成為制約城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的“瓶頸”，如何避免和減少交通擁堵造成的影響，保持道路通行的高速、安全和舒適的特性，已成為我國交通部門急需解決的問題。

造成交通擁堵有多種原因，其中很重要的一個(gè)原因就是城市內(nèi)停車場(chǎng)規(guī)劃的滯后，停車場(chǎng)的缺失導(dǎo)致車輛到達(dá)目的地后無處停車，只能在目的地四周不停繞行以尋找車位，這種現(xiàn)象我們稱之為“非有效行車”，“非有效行車”不僅造成駕駛者的時(shí)間浪費(fèi)、成本上升，無形中增加城市內(nèi)交通流量，加劇了城市擁堵，因此減少“非有效行車”，合理規(guī)劃城市停車位已成為城市管理部門當(dāng)前面臨的緊迫任務(wù)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一是為了得到的非有效形式軌跡在技術(shù)上支持城市道路基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，從而提供一種車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法，包括以下步驟：

s1、從卡口大數(shù)據(jù)平臺(tái)中獲取指定區(qū)域和指定時(shí)間段內(nèi)的過車數(shù)據(jù)；

s2、以車輛進(jìn)入指定區(qū)域內(nèi)所對(duì)應(yīng)的卡口位置作為軌跡的起始點(diǎn)，以車輛駛出指定區(qū)域內(nèi)所對(duì)應(yīng)的卡口位置作為軌跡的終點(diǎn)，獲取車輛行駛軌跡分布圖；

s3、采用基于緩沖區(qū)相似性度量的車輛軌跡層次聚類分析方法對(duì)車輛行駛軌跡進(jìn)行分析，形成軌跡群組；

s4、將軌跡群組與基于gis路網(wǎng)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑進(jìn)行比較，得到車輛非有效行駛軌跡。

進(jìn)一步地，從卡口大數(shù)據(jù)平臺(tái)中獲取指定區(qū)域和指定時(shí)間段內(nèi)的過車數(shù)據(jù)的步驟如下：

s11、卡口過車數(shù)據(jù)讀??；從卡口大數(shù)據(jù)平臺(tái)中獲取指定區(qū)域和指定時(shí)間段內(nèi)的卡口過車數(shù)據(jù)，所述卡口大數(shù)據(jù)平臺(tái)包括該指定區(qū)域中車輛的車牌號(hào)碼，車型，車輛在指定區(qū)域內(nèi)行駛中的時(shí)間點(diǎn)，各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的經(jīng)緯度，將車牌號(hào)碼、車型、各時(shí)間點(diǎn)、各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的經(jīng)緯度作為待分析對(duì)象；

s12、車輛軌跡點(diǎn)行駛次識(shí)別；同時(shí)滿足以下三個(gè)條件的同一車輛的車輛軌跡點(diǎn)歸為同一行駛次；

條件1：車輛軌跡點(diǎn)的車牌號(hào)碼相同；

條件2：車輛軌跡點(diǎn)的車型相同；

條件3：相鄰車輛軌跡點(diǎn)的時(shí)間間隔小于t；

s13、車輛軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)清洗；刪除同一行駛次內(nèi)的重復(fù)車輛軌跡點(diǎn)和無效的車輛軌跡點(diǎn)；

s14、車輛軌跡線連接；以時(shí)間為序，逐次連接同一行駛次內(nèi)的所有車輛軌跡點(diǎn)，獲得該行駛次的車輛軌跡線。

進(jìn)一步地，步驟s3具體分成以下步驟：

s31、計(jì)算每兩條車輛軌跡線之間基于緩沖區(qū)的相似性度量，車輛軌跡線a和車輛軌跡線b之間基于緩沖區(qū)的相似性度量s(a,b)＝(aa∩ab)/(aa∪ab)，aa為車輛軌跡線a的緩沖區(qū)面積，ab為車輛軌跡線b的緩沖區(qū)面積；

s32、將相似性度量最大的兩根車輛軌跡線聚為一類，并將該聚類內(nèi)的軌跡線緩沖區(qū)的并集作為新的緩沖區(qū)參與到下一次相似性度量計(jì)算和聚類中去；

s33、不斷循環(huán)步驟s31和步驟s32，直至完成車輛軌跡線聚類形成軌跡群組。

進(jìn)一步地，每個(gè)車輛軌跡群組基于gis路網(wǎng)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑采用dijkstra算法實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，采用dijkstra算法實(shí)現(xiàn)每個(gè)車輛軌跡群組基于gis路網(wǎng)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑的步驟如下：

s41、初始時(shí)，集合s只包含原點(diǎn)v，即s＝{v}，原點(diǎn)v為基準(zhǔn)點(diǎn)。集合u包含除原點(diǎn)v外的其他頂點(diǎn)，即:u＝{其他頂點(diǎn)}，若原點(diǎn)v與集合u中頂點(diǎn)u有邊，則<u,v>正常有權(quán)值，若頂點(diǎn)u不是原點(diǎn)v的出邊鄰接點(diǎn)，則<u,v>權(quán)值為∞；

s42、從集合u中選取一個(gè)距離原點(diǎn)v最小的頂點(diǎn)k，把頂點(diǎn)k加入集合s中；

s43、以頂點(diǎn)k為新考慮的中間點(diǎn)，修改原點(diǎn)v到集合u中各頂點(diǎn)的距離；若從原點(diǎn)v經(jīng)過頂點(diǎn)k到頂點(diǎn)u的距離比從原點(diǎn)v不經(jīng)過頂點(diǎn)k到頂點(diǎn)u的距離短，則修改原點(diǎn)v到頂點(diǎn)u的距離值；

s44、重復(fù)步驟s42和s43直到所有頂點(diǎn)都包含在集合s中。

進(jìn)一步地，步驟s12中的t的取值范圍為[10min，30min]。

本發(fā)明的目的之二是為了有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的城市道路規(guī)劃方法所存在的設(shè)計(jì)不合理、沒有從整體上對(duì)路徑進(jìn)行歸類、在城市道路基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃時(shí)導(dǎo)致城市網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡、存在交通擁堵以及交通資源浪費(fèi)等問題，而提供一種城市道路設(shè)施規(guī)劃方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種城市道路設(shè)施規(guī)劃方法，包括上述車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法的所有步驟，其后還包括如下步驟：判斷行駛軌跡是否為封閉曲線；若非有效行駛軌跡為封閉曲線，則在此封閉區(qū)域內(nèi)建立停車場(chǎng)設(shè)施；若非有效行跡駛軌為非封閉曲線，且存在最優(yōu)行駛道路，則加設(shè)道路指示牌等設(shè)施指導(dǎo)車輛行駛或增加道路建設(shè)規(guī)劃。

進(jìn)一步地，步驟s12中的t的取值范圍為[10min，30min]。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明中的車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法得到的非有效形式軌跡，為城市道路基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃判斷提供了支持。

(2)本發(fā)明中城市道路設(shè)施規(guī)劃方法有效解決了城市道路規(guī)劃不合理、城市網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡、交通擁堵以及交通資源浪費(fèi)等問題，實(shí)現(xiàn)城市道路基礎(chǔ)設(shè)施的合理規(guī)劃，可有效提高城市路網(wǎng)通行能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一種車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法的車輛行駛軌跡分布獲取流程圖；

圖3為本發(fā)明一種車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法中的基于緩沖區(qū)相似性度量的車輛軌跡層次聚類分析流程圖。

具體實(shí)施方式

為使對(duì)本發(fā)明的方法步驟及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下：

實(shí)施例1

如圖1所示，一種車輛非有效行駛軌跡識(shí)別方法，包括以下步驟：

s1、從卡口大數(shù)據(jù)平臺(tái)中獲取指定區(qū)域和指定時(shí)間段內(nèi)的過車數(shù)據(jù)；

如圖2所示，步驟s1中獲取數(shù)據(jù)的具體步驟如下：

s11、卡口過車數(shù)據(jù)讀取。從卡口大數(shù)據(jù)平臺(tái)中獲取指定區(qū)域和指定時(shí)間段內(nèi)的卡口過車數(shù)據(jù)，所述卡口大數(shù)據(jù)平臺(tái)包括該指定區(qū)域車輛的車牌號(hào)碼、車型、在指定區(qū)域內(nèi)行駛中的時(shí)間點(diǎn)、各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的經(jīng)緯度、將車牌號(hào)碼、車型、各時(shí)間點(diǎn)、各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的經(jīng)緯度作為待分析對(duì)象。

s12、車輛軌跡點(diǎn)行駛次識(shí)別。同時(shí)滿足以下三個(gè)條件的同一車輛的車輛軌跡點(diǎn)歸為同一行駛次。

條件1：車輛軌跡點(diǎn)的車牌號(hào)碼相同；

條件2：車輛軌跡點(diǎn)的車型相同；

條件3：相鄰車輛軌跡點(diǎn)的時(shí)間間隔小于t。

s13、車輛軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)清洗。刪除同一行駛次內(nèi)的重復(fù)車輛軌跡點(diǎn)和無效的車輛軌跡點(diǎn)。由于系統(tǒng)有重復(fù)錄入數(shù)據(jù)的可能，或者車輛過車記錄丟失內(nèi)容項(xiàng)，這些數(shù)據(jù)需要去除。數(shù)據(jù)清洗可提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

s14、車輛軌跡線連接。以時(shí)間為序，逐次連接同一行駛次內(nèi)的所有車輛軌跡點(diǎn)，獲得該行駛次的車輛軌跡線。

s2、以車輛進(jìn)入指定區(qū)域內(nèi)所對(duì)應(yīng)的卡口位置作為軌跡的起始點(diǎn)，以車輛駛出指定區(qū)域內(nèi)所對(duì)應(yīng)的卡口位置作為軌跡的終點(diǎn)，獲取車輛行駛軌跡分布圖。

s3、采用基于緩沖區(qū)相似性度量的車輛軌跡層次聚類分析方法對(duì)車輛行駛軌跡進(jìn)行分析，形成軌跡群組。

如圖3所示，具體步驟如下：

s31、計(jì)算每兩條車輛軌跡線之間基于緩沖區(qū)的相似性度量，車輛軌跡線a和車輛軌跡線b之間基于緩沖區(qū)的相似性度量s(a,b)＝(aa∩ab)/(aa∪ab)，aa為車輛軌跡線a的緩沖區(qū)面積，ab為車輛軌跡線b的緩沖區(qū)面積；

s32、將相似性度量最大的兩根車輛軌跡線聚為一類，并將該聚類內(nèi)的軌跡線緩沖區(qū)的并集作為新的緩沖區(qū)參與到下一次相似性度量計(jì)算和聚類中去；

s33、不斷循環(huán)步驟s31和步驟s32，直至完成車輛軌跡線聚類形成軌跡群組。

s4、將軌跡群組與基于gis路網(wǎng)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑進(jìn)行比較，得到車輛非有效行駛軌跡。

得到車輛非有效行駛軌跡是以車輛軌跡群組為基礎(chǔ)，采用現(xiàn)有的dijkstra算法實(shí)現(xiàn)每個(gè)車輛軌跡群組基于gis路網(wǎng)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑，將最優(yōu)路徑與對(duì)應(yīng)的車輛軌跡群對(duì)比，得到每個(gè)車輛軌跡群對(duì)應(yīng)的車輛非有效行駛軌跡。

采用現(xiàn)有的dijkstra算法實(shí)現(xiàn)每個(gè)車輛軌跡群組基于gis路網(wǎng)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑的步驟如下：

s41、初始時(shí)，集合s只包含原點(diǎn)v，即s＝{v}，原點(diǎn)v為基準(zhǔn)點(diǎn)。集合u包含除原點(diǎn)v外的其他頂點(diǎn)，即:u＝{其他頂點(diǎn)}，若原點(diǎn)v與集合u中頂點(diǎn)u有邊，則<u,v>正常有權(quán)值，若頂點(diǎn)u不是原點(diǎn)v的出邊鄰接點(diǎn)，則<u,v>權(quán)值為∞；

s42、從集合u中選取一個(gè)距離原點(diǎn)v最小的頂點(diǎn)k，把頂點(diǎn)k加入集合s中；

s43、以頂點(diǎn)k為新考慮的中間點(diǎn)，修改原點(diǎn)v到集合u中各頂點(diǎn)的距離；若從原點(diǎn)v經(jīng)過頂點(diǎn)k到頂點(diǎn)u的距離比從原點(diǎn)v不經(jīng)過頂點(diǎn)k到頂點(diǎn)u的距離短，則修改原點(diǎn)v到頂點(diǎn)u的距離值；

s44、重復(fù)步驟s42和s43直到所有頂點(diǎn)都包含在集合s中。

該車輛非有效形式軌跡識(shí)別方法可以適用于一座大城市道路基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，這樣在步驟s12中的t的取值范圍相對(duì)來說較大，在本實(shí)施例中，步驟s12中的t的取值范圍為[10min，30min]。也可以適用于小區(qū)域內(nèi)停車場(chǎng)停車位數(shù)量的規(guī)劃。這樣在步驟s12中的t的取值范圍相對(duì)來說較小，在十分鐘內(nèi)取值。

實(shí)施例2

一種城市道路設(shè)施規(guī)劃方法，包括實(shí)施例1中所有步驟，在上述步驟中的卡口是指抓拍車牌和車輛違章的攝像機(jī)。當(dāng)攝像機(jī)比較密集時(shí)，在步驟s12中的t的取值為10min，當(dāng)攝像機(jī)的密集程度一般時(shí)，在步驟s12中的t的取值為20min，當(dāng)該城市內(nèi)的攝像機(jī)比較少時(shí)，在步驟s12中的t的取值為30min。這樣可以獲得更多的有效的車輛軌跡線。

其后還包括如下步驟：判斷行駛軌跡是否為封閉曲線；若非有效行駛軌跡為封閉曲線，則在此封閉區(qū)域內(nèi)建立停車場(chǎng)設(shè)施；若非有效行跡駛軌為非封閉曲線，且存在最優(yōu)行駛道路，則加設(shè)道路指示牌等設(shè)施指導(dǎo)車輛行駛或增加道路建設(shè)規(guī)劃。

以上僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。