一种基于多边形的城市道路网主干道选取方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多边形的城市道路网主干道选取方法，首先以OSM地图数据作为数据源并进行处理生成区要素；利用紧凑度、宽度、复杂度和圆形度这四个形状描述子组成一个四维向量对生成的区要素道路网数据中的多边形进行描述，同时标记出颗粒型多边形并进行提取；使用非线性SVM分类方法将得到的四维向量进行分类，经过分类后提取出对应的多边形。将提取出的颗粒型多边形和SVM分类后的多边形合并为种子多边形。本发明专利技术提出了更能有效描述主干道多边形的形状描述子，分别对不同形态特征的主干道多边形进行处理，最后，基于道路网多边形间的拓扑特征对经过支持向量机提取的种子多边形做进一步处理得到最终主干道多边形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将人工智能、道路网制图自动综合、城市主干道选取等进行结合的基于多边形的城市道路网主干道选取方法，属地理信息科学领域。
技术介绍
数字环境下空间数据的自动制图综合是现代地图学研究的核心问题之一。利用大比例尺数字地图数据生产小比例尺地图以及地理信息系统中空间数据多尺度表达往往是一个耗时耗力的过程。如何利用自动制图综合方法来实现不同比例尺下的数据自动转换是当今广泛研究的主题。在道路网选取中，较常见的方法有基于路段链和基于道路网眼这两类。但这些方法在数据质量较低的情况下表现得不尽人意。所以基于多边形的提取方法被提出来，且有效解决了以上基于线的提取方法上的不足。但当前基于多边形的方法也存在一些不足：某些多边形形状描述子在实际应用中可行性较低；在对不同主干道多边形的处理上没有分开处理，给种子多边形的降噪带来困难；在对种子多边形降噪上方法处理较为繁琐。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于多边形的城市道路网主干道选取方法，本专利技术提出更能有效描述主干道多边形的形状描述子，分别对不同形态特征的主干道多边形进行处理，最后，基于道路网多边形间的拓扑特征对经过支持向量机提取的种子多边形做进一步处理得到最终主干道多边形。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：1、一种基于多边形的城市道路网主干道选取方法，包括以下步骤：(1)、以OSM地图数据作为数据源，并对数据源进行处理，首先进行投影转换，然后将基于线的要素类的源数据转换成基于区要素的数据，区要素转换原则是基于多边形的最小闭合原则生成区要素，区要素道路网数据中主干道多边形表现为：颗粒型、长直型和长弯型多边形；(2)、利用紧凑度、宽度、复杂度和圆形度这四个形状描述子组成一个四维向量V：{Compactness，Width，Complexity，Circularity本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多边形的城市道路网主干道选取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、以OSM地图数据作为数据源，并对数据源进行处理，首先进行投影转换，然后将基于线的要素类的源数据转换成基于区要素的数据，区要素转换原则是基于多边形的最小闭合原则生成区要素，区要素道路网数据中主干道多边形表现为：颗粒型、长直型和长弯型多边形；(2)、利用紧凑度、宽度、复杂度和圆形度这四个形状描述子组成一个四维向量V：{Compactness，Width，Complexity，Circularity}对生成的区要素道路网数据中的每一个多边形进行描述，将得到的四维向量V按SVM数据格式导出，同时通过设置面积阈值标记出颗粒型多边形并进行提取；具体的描述方法如下：(a)多边形的紧凑度：Compactness=4π×area(p1,...,pn)/(Σi=1nlinei)2]]>其中，area(p1，...，pn)为由{p1，...，pn}这n个点围成的多边形面积，表示多边形的周长，多边形的紧凑度的值域是(0,1]，圆形的紧凑度最高，其值为1；(b)多边形的宽度计算方法如下：width＝max(centerline1，...，centerlinem)/area(p1，...，pn)其中，max(centerline1，...，centerlinem)表示通过计算多边形的骨架线而获得的m条中线中最长的作为多边形的中线，多边形宽度的值域为(0,1)；(c)多边形的复杂度计算方法如下：Complexity=Σi=1kskeletonlinei/Σj=1nlinei]]>其中，表示多边形中生成的k条骨架线之和，多边形复杂度的值域为(0,1)，多边形复杂度值越小，形状越复杂；(d)多边形的圆形度计算方法如下：Circularity＝area(p1，...，pn)/πr2其中，r表示多边形外接圆的半径，多边形圆形度的值域为(0,1]，圆的圆形度最高，值为1；(3)、使用非线性SVM分类方法将步骤(2)中得到的四维向量V进行分类，手动选取训练数据来产生分类模型，然后根据分类模型从全部数据中提取出目的数据，SVM训练样本集为{(x1，x2)，......，(xi，yi)}，其中xi∈Rn，yi∈{1，‑1}，i＝1，...，n，xi是一个四维输入指标向量，yi是输出指标；经过上述SVM分类后提取出对应的多边形；(4)、将步骤(2)中提取出的颗粒型多边形和步骤(3)中提取出的多边形合并为种子多边形，首先将种子多边形中重复的多边形进行合并，然后利用主干道多边形的空间拓扑特征，采用基于主干道多边形间的拓扑特征的方法对种子多边形进行降噪，除去其中的非主干道多边形，剩下的多边形即为最终的主干道多边形。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多边形的城市道路网主干道选取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、以OSM地图数据作为数据源，并对数据源进行处理，首先进行投影转换，然后将基于线的要素类的源数据转换成基于区要素的数据，区要素转换原则是基于多边形的最小闭合原则...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈占龙，谢忠，吴亮，胡宗哲，徐永洋，龚希，叶文，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42