【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及gis，尤其涉及一种基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法。
技术介绍
1、目前基于地理信息系统（gis）的道路形态信息的建模与集成，解决了很大一部分道路设计、交通出行导航等的信息获取需求。道路形态信息主要包含了道路的平面线形、纵坡、横坡等几何空间信息以及主要影响驾驶的视距等关键参数。如上形态信息也是影响道路设计优化、行车安全性、驾驶舒适度的关键参数。因此，对这些信息的集成与标注识别，是优化道路安全设施建设、完善车辆导航信息提示、辅助自动驾驶提升道路宏观感知能力的重要手段。当前的道路信息建模与集成手段大多基于点、线、面的矢量gis数据，其能够对道路的基本几何、路况信息进行集成建模，但其对道路形态信息的微观表征能力和信息多元性、复杂性无法保障。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，包括以下步骤：
3、s1：道路平曲线信息提取阶段，使用道路建模软件对道路设计图纸中的平面中心线进行数据翻模，抄录平面中心线的平面要素信息得到逐桩曲直要素表作为平曲线信息；所述逐桩曲直要素表包括沿桩号方向道路的直线长度、曲线长度、要素起止桩号、曲线半径、缓和曲线a值；
4、s2：道路纵断面信息提取阶段，使用第一纵断面信息提取方法或第二纵断面信息提取方法得到道路纵坡的坡长、坡度、竖曲线半径、变坡点桩号
5、s3：道路横断面信息提取阶段，使用道路建模软件对道路设计图纸中的横断面图进行数据翻模得到道路横坡的坡度、坡度渐变率作为横断面信息，并通过道路建模软件的部件构造器对不同特征断面进行建模还原；
6、s4：道路三维模型构建阶段，使用平曲线信息、纵断面信息和横断面信息生成道路模型；
7、s5：道路曲面精准布点放样阶段，以三维道路中心线为基准，以单位长度作为偏移距离向平行于三维道路中心线的方向做线性偏移，得到多个相互平行的偏移线；然后使用道路建模软件以单位长度从桩号起始点到桩号终点生成多个点坐标得到离散点集；接着赋予点坐标和当前道路模型平面等值的高程值并导出为纯文本的点坐标文件，每有一条三维道路中心线或偏移线就重复一次，直至所有线路或偏移线均生成点坐标文件；
8、s6：道路视距分析阶段，使用道路建模软件对每条线路进行视距分析得到每条线路的视距分析文件，所述视距分析文件包括按照行车道顺向生成的顺向视距分析文件和按照行车道逆向生成的逆向视距分析文件；
9、s7：道路形态参数计算阶段，根据点坐标文件计算所有点坐标的形态参数，所述形态参数包括曲率、纵坡坡度、横坡坡度和视距值；
10、s8：形态参数归一化阶段，使用反正切归一化将形态参数归一化到数据映射空间得到归一化形态参数；
11、s9：离散数据至栅格转化阶段，将归一化形态参数导入到地理信息系统进行泰森多边形转化、数据裁切和栅格转化得到栅格数据集；
12、s10：数据标签指定和数据导出阶段，将形态参数进行风险系数划分得到矢量掩模标签，并基于分类标签的拆分阈值导出训练数据集；
13、s11：标识卷积神经网络算法建模与调优阶段，使用矢量掩模标签和训练数据集搭建卷积神经网络模型并进行模型训练，包括模型编码、超参数调试和模型测试；
14、s12：标识结果展示与加载阶段，将道路形态栅格数据输入训练好的卷积神经网络模型进行数据识别和结果加载展示。
15、优选的，所述的s1：道路平曲线信息提取阶段，还包括以下步骤：
16、在道路建模软件中导入地形图或数字高程栅格，利用地形标绘数据创建地形曲面；将道路设计图纸导入绘图空间创建空线路数据，并自线路的桩号起始点到桩号终点依次进行交点、圆曲线、缓和曲线的绘制或信息录入。
17、优选的，所述的s2：道路纵断面信息提取阶段，还包括以下步骤：
18、根据平曲线信息创建纵断面并使用纵断面图生成工具创建纵断面图；然后绘制并抄录道路纵坡变坡点、纵曲线半径。
19、优选的，所述的s3：道路横断面信息提取阶段，还包括以下步骤：
20、根据横断面图创建标准断面并将路表面厚度设置为预设厚度，对不同车道数、车道宽度和横坡坡度的横断面图设置不同的标准断面参数；然后添加自动挖填方逻辑判断组件，在多级挖/填方的情况下使用道路建模软件的装配编辑器进行可视化逻辑编程；在多级边坡的情况下设置边坡坡度、边坡高度、边坡平台宽度传入道路建模软件并嵌套进需要设置填挖的横断面装配体。
21、优选的，所述的s4：道路三维模型构建阶段，还包括以下步骤：
22、使用不同路线的平曲线信息、纵断面信息和横断面信息生成道路模型并压缩数据量将直线段、圆曲线及缓和曲线段、纵断面直坡段、纵曲线段的生成频率设置为第一预设值、第二预设值、第三预设值和第四预设值；最后将道路模型的曲面与道路设计图纸的曲面进行嵌合。
23、优选的，所述的s6：道路视距分析阶段，还包括以下步骤：
24、设置分析步长为预设步长，然后在不同时速下设置不同的最大三维视距，接着设置视线高度和目标高度，最后得到视距分析文件并与点坐标逐一匹配。
25、优选的，所述的s7：道路形态参数计算阶段，还包括以下步骤：
26、连续曲线在空间当中任意一点的曲率 k通过以下公式计算：其中，代表当道路沿线两点间水平间距理论趋近于无穷小，是当前点分别与相邻前后两点连线的夹角，即点的角度变化量，当前点与相邻前后两点水平间距之和，是的微分学标记，是的微分学标记；当连续曲线上三个连续空间点a( x 1, y 1, z 1), b( x 2, y 2, z 2), c( x 3, y 3, z 3)相互间距在第一预设间距内时，其中， x 1是a点的横坐标， y 1是a点的纵坐标， x 2是b点的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S1：道路平曲线信息提取阶段，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S2：道路纵断面信息提取阶段，还包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S3：道路横断面信息提取阶段，还包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S4：道路三维模型构建阶段，还包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S6：道路视距分析阶段，还包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S7：道路形态参数计算阶段，还包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，
9.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S9：离散数据至栅格转化阶段，还包括以下步骤：
10.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的S11：标识卷积神经网络算法建模与调优阶段，还包括以下步骤：将训练数据集拆分为训练数据、验证数据、测试数据；所述卷积神经网络模型包括卷积层、池化层、扁平化层、全连接层和softmax分类输出层。
...【技术特征摘要】
1.一种基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的s1：道路平曲线信息提取阶段，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的s2：道路纵断面信息提取阶段，还包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的s3：道路横断面信息提取阶段，还包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的s4：道路三维模型构建阶段，还包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于栅格数据的道路形态信息建模识别方法，其特征在于：所述的s6：道...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏锋，史姣，周星宇，王异，
申请(专利权)人：中国市政工程西南设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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