本發(fā)明屬于地圖學與地理信息系統(tǒng)技術領域，是在地圖自動綜合時利用poi數(shù)據(jù)構(gòu)建特征度量參量輔助進行道路選取的方法。

背景技術：

在當前的數(shù)字環(huán)境下，利用地圖綜合技術從大比例尺的地圖或地理數(shù)據(jù)庫中導出小比例尺的地圖或地理數(shù)據(jù)庫，仍然是困擾地圖學領域的研究重點。道路，作為承載人類活動的重要地理要素，又是地圖綜合的主要對象之一。道路綜合的過程包括道路目標的選取和道路目標的化簡，道路目標的選取是化簡的前提，是道路綜合的重點。

道路選取包括“選多少”和“選哪些”兩個過程。前者主要靠方根模型來解決，后者即是本文研究的重點，即通過科學的度量方法決定哪些道路需要保留。現(xiàn)有對于道路選取的方法主要有以下幾類：基于語義等級的選取方法、基于stroke的選取方法、基于圖論的選取方法、基于網(wǎng)眼密度的選取方法，以及由以上方法相互結(jié)合的復合方法。分析當前的研究，尚存在以下缺陷：（1）各種特征描述因子未能被全面綜合考慮?，F(xiàn)有的道路選取方法考慮了道路的幾何特征（如道路長度）、拓撲特征（如道路連通性）、分布特征（如路網(wǎng)分布密度）和屬性特征（如道路等級），但單一方法通常無法有效兼顧道路的多種特征，復合方法雖然能較全面的顧及道路的幾何、拓撲和分布特征，卻對屬性特征的考慮仍舊不足。分析其原因：一是由于傳統(tǒng)基于語義等級的選取方法僅考慮道路等級和類型等信息，選取結(jié)果難以滿足要求；二是由于道路的屬性數(shù)據(jù)的獲取難度較大、數(shù)據(jù)完整性較差，影響了使用。（2）未能將與道路密切聯(lián)系的居民地要素等上下文地物協(xié)同考慮。但一條道路的重要性不僅與其幾何、拓撲、分布和屬性特征有關，更重要的是與道路鄰接的居民地（設施）有關。例如在商業(yè)專題地圖的綜合中，一條商業(yè)步行街的道路長度、道路連通性和道路等級或許都不是最高，但由于其兩側(cè)聚集了大量的商業(yè)場所，在綜合的時候需要優(yōu)先考慮保留。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種使用poi位置數(shù)據(jù)來豐富道路屬性特征度量的城市道路選取方法。能夠更科學的反映道路的屬性特征，并同時顧及了道路的其他特征，提高了道路自動綜合的結(jié)果質(zhì)量，保證了綜合結(jié)果符合人類的認知。

本發(fā)明方法包括提出道路屬性特征的三個度量參量和道路綜合重要度指數(shù)。

道路屬性特征的三個度量參量為設施點密度、重要設施比率和專題設施比率。計算步驟如下：以poi數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，首先進行數(shù)據(jù)清洗與整理，隨后根據(jù)城市用地分類的國家標準對poi點進行重分類；第二，根據(jù)規(guī)劃控制線確定影響道路的緩沖區(qū)寬度，并以此寬度值構(gòu)造道路的雙側(cè)緩沖區(qū)面；第三，統(tǒng)計落入每條道路緩沖區(qū)范圍內(nèi)的不同類型poi設施點，根據(jù)公式計算三個特征參量。

道路綜合重要度指數(shù)由道路幾何、拓撲、分布和屬性特征的多個度量參量經(jīng)歸一化、權重劃分后疊加計算得到。具體參量包括道路的長度、寬度、連接值、控制值、總深度值、全局集成度、分布密度、道路等級、設施點密度、重要設施比率和專題設施比率。

本發(fā)明一方面可以豐富道路的屬性特征度量體系，另一方面，poi數(shù)據(jù)作為道路周邊居民地（設施）要素的點狀表示，在道路綜合時協(xié)同考慮，能有效提高道路選取的質(zhì)量。發(fā)明旨在提高道路自動綜合的結(jié)果質(zhì)量，使結(jié)果更符合人們的認知習慣。

附圖說明

圖1是待綜合道路數(shù)據(jù)（原始道路數(shù)據(jù)）圖

圖2是道路雙側(cè)15m緩沖區(qū)范圍內(nèi)的poi設施分布圖

圖3（a）是道路屬性特征度量圖

圖3（b）是道路拓撲特征度量圖

圖3（c）是道路幾何和分布特征度量圖

圖4為是否考慮道路周邊poi設施點的道路重要度結(jié)果對比圖

圖5是不同選取比例的選取結(jié)果圖。

具體實施方式

為了詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)的目的及所達到的效果，以下結(jié)合具體實施方式詳細說明。

本發(fā)明的實施步驟可以概括為兩個部分：道路幾何、拓撲、分布和屬性特征度量參量的計算和道路綜合重要度的計算。下面對各實施步驟進行進一步的闡述。

本發(fā)明所采用的技術方案是按照以下步驟進行。

1.道路的幾何特征參量計算，即道路長度和道路寬度的計算。

2.道路的拓撲特征參量計算，主要包括連接值、控制值、總深度值和全局集成度的計算：

（1）連接值：指空間系統(tǒng)中與一條道路相交的其他道路總數(shù)。連接值可以反映道路的重要性。其公式如下，式中ci表示道路i的連接值，k表示與道路i直接相連的其他道路總數(shù)

（2）控制值：表示一條道路對其鄰接道路的控制程度或者說是影響程度。其公式如下，ctrli表示道路i的控制值；ni是與道路i直接相連的其他道路的集合；cj表示道路j的連接值

（3）總深度值：表示空間系統(tǒng)中某一節(jié)點到達其他所有節(jié)點所需要的最小步數(shù)總和（這里的步數(shù)是指拓撲空間的值，即兩個鄰接節(jié)點的距離為一步）。節(jié)點的總深度值越小其在空間系統(tǒng)中越便捷。其公式如下，其中tdi表示道路i的總深度值，n表示道路總數(shù)，dij表示道路i到道路j的最小步數(shù)

（4）全局集成度：反映一條道路與系統(tǒng)內(nèi)所有其他道路聯(lián)系的緊密程度，表現(xiàn)了在整個系統(tǒng)中某道路對其他道路的可達程度。公式如下，其中gi表示道路i的全局集成度，mdi表示道路i的平均深度值，n表示道路總數(shù)。

3.道路的分布特征參量計算：

步驟1：計算整個區(qū)域的線密度值，公式為

步驟2：提取每條道路的折點，將折點處的線密度值作為該折點的密度值，以該道路上所有折點的平均線密度值作為該道路的密度值。

4.道路的屬性特征參量計算，此處即主要使用的本發(fā)明構(gòu)建的3個度量參量，此外還有道路等級

步驟1：對poi數(shù)據(jù)進行清洗與整理，并依據(jù)城市用地分類的國家標準，分成表1所示的9類；

表1poi功能分類

步驟2:綜合考慮城市規(guī)劃原則和實際情況，統(tǒng)計道路雙側(cè)15m緩沖區(qū)范圍內(nèi)的poi設施類型及數(shù)量，分別計算設施點密度、重要設施比率、專題設施比率三個度量參量：

（1）設施點密度：度量了一條道路緩沖區(qū)鄰域內(nèi)所有poi設施點的密度，能夠反映該道路周圍居民地設施的數(shù)量分布情況。其公式如下，pdi表示道路i的設施點密度，tpi表示道路i緩沖區(qū)鄰域內(nèi)的所有poi設施的總數(shù)量，li表示道路i的長度

（2）重要設施比率：度量了一條道路上重要設施點占全區(qū)域重要設施點的比重。重點設施點指政府部門這類具有行政等級的poi設施。該類設施無論在普通地圖還是專題地圖里，都是必須要表示的，我們將其稱為重點地理要素。其公式如下，式中ipri表示道路i的重要設施比率，ipi表示道路i緩沖區(qū)鄰域內(nèi)的重要poi設施的總數(shù)量，ip表示整個區(qū)域重要poi設施點的總數(shù)量

（3）專題設施比率：當面對不同制圖需求時，地圖上要著重考慮的地理要素不同。因此，此指標根據(jù)制圖的專題需求來變化。例如，當制作教育專題地圖時，此指標即指代學校等教育類poi設施的比率，當制作商業(yè)專題地圖時，該指標即指代商業(yè)服務業(yè)poi設施的比率。在進行非專題地圖的綜合時，該度量指標可不予計算。其公式如下，式中spri表示道路i的專題設施比率，spi表示道路i緩沖區(qū)鄰域內(nèi)的專題poi設施的總數(shù)量，sp表示整個區(qū)域?qū)ｎ}poi設施點的總數(shù)量。

5.道路綜合重要度的計算

步驟1：計算完道路的的幾何、拓撲、分布和屬性特征的各項度量參量后，首先進行歸一化操作，公式如下

步驟2：結(jié)合不同特征度量參量的權重，使用如下公式計算道路的綜合重要度。

6.道路的選取。完成道路綜合重要度的計算后，即可根據(jù)其值從大到小排序，根據(jù)選取比例或數(shù)量選擇道路綜合重要度值較大的道路，至此完成道路的選取。

綜上所述，本發(fā)明使用poi數(shù)據(jù)構(gòu)建了三個道路屬性特征的度量參量，并在此基礎上進一步結(jié)合連接值、控制值、總深度值等道路拓撲、幾何、分布的其他特征參量構(gòu)建道路綜合重要度指數(shù)來進行道路選取。經(jīng)實驗，本發(fā)明能夠提高道路自動綜合的結(jié)果質(zhì)量，使結(jié)果更符合人們的認知習慣，具有較好的效果。