道路弯曲组共线与移位的协同处理方法探讨

道路弯曲组共线与移位的协同处理方法探讨

王俊

    金华凯宝土地房地产评估测绘规划有限公司  浙江金华  321000

摘要：随着技术的不断发展，能够将地图上的各种道路进行符号化，这样就可以解决共线和符号空间冲突问题。因此提出了一种道路弯曲组共线和移位协同处理方法，并将这种方法应用到约束性三角网上，可以快速地识别出道路空间当中的冲突区域，并提取冲突路段和骨架线，同时获取特征信息，之后将符号共线与几何计算方法和移位模型结合，从而有效地解决了符号共线和移位问题。

关键词：道路；弯曲组共线；移位；协同处理；方法

地图要素移位可以解决空间冲突，这是一种有效的处理方法。实际应用过程中线状的要素空间冲突比较常见，可以分为以下两类。第一类，是要素自身的空间冲突。第二类，是要素间的空间冲突。解决空间冲突和移位问题，主要是几何和最优化这两种方法。要想充分解决道路符号化以后产生的空间冲突问题，道路共线是较为常用的方式，但是符号共线处理需要和移位协同进行。通过适当的移位有效地保持了道路线形特征，而Snake模型具有较好的应用性，能很好地保持道路形状和特征。因此加强道路共线处理方法研究，并使用Snake模型来解决道路空间冲突问题，具有重要的意义和作用

1空间冲突区域骨架线和特征提取

随着比例尺的缩小，道路符号化后会出现空间冲突，这种冲突情况主要分为两种。第一种，是瓶颈路段产生的空间冲突。第二种，是弯曲路段产生的空间冲突。为了解决这两种冲突，首先应当找到冲突发生的具体位置，然后运用约束性三角网识别。约束性三角网是强有力的分析工具，已经被广泛地实际应用。通过构建CDT来提取骨架线，就可以识别冲突区域，并利用冲突区域骨架线提取出相关的弯曲特征，以便于更好地解决冲突问题。

1.1冲突区域骨架线提取分析

道路的中心线和道路符号边线是由若干个结点构成，通过建立结点Delaunay三角网，可以将道路中心线与符号边线作为约束，然后加入到Delaunay三角网当中，从而构成了ＣＤＴ。使用骨架线提取相关信息能够将冲突区内的三角形进行排列，而这个排列状况就是三角形路径，实际应用中可以分为以下几种情况。第一，路径的第一个三角形，被称为是入口三角形。第二，路径的最后一个三角形，被称为是出口三角形。第三，路径中间的三角形，被称为通道三角形。由于不同出口和入口，还有通道三角形能够组成不同路径，所以代表了不同路径和不同冲突区域。

骨架线的提取，可以使用以下方法。第一，在CDT当中的三角形，如果遇到了弯曲路段和入口三角形，通过当中唯一的虚边右侧三角形，可以得到通道三角形，直到与出口三角形相遇，提取出了入口三角形的顶点、通道虚边中点、出口三角形虚点，从而得到了弯曲路段骨架线。第二，在CDT当中的三角形，如果遇到了瓶颈入口三角形，通过与实点虚边右侧三角形相连，可以获得通道三角形，直到与出口三角形相遇，就可以提取到入口三角形虚点、通道三角形虚边中点、出口三角形虚点，并得到瓶颈路段骨架线。

1.2基于骨架线进行特征提取

当提取到骨架线以后，根据阈值就可以在一定程度上延伸骨架线，然后计算出平均宽度，将平均宽度与给定阈值进行比较，可以确定是否构造弯曲组，同时将邻近冲突弯曲作为整体。利用骨架线和三角形平均高度，能够计算出弯曲平均宽度，然后将其作为道路符号共线。但是具体处理时，需要先判断共线空间。骨架线如果处于道路的中心线上，那么关联点就是共线和移位协同条件，也是存在的空间冲突和不存在空间冲突分割点，这是必须要提取的信息。

２Snake移位模型和处理思路

2.1Snake移位模型

该模型能够确保线状要素上的结点和相对空间位置，还能将移位量以可控方式传播到其他部分，这一过程遵循的是能量最小化原理。  由于内部能量是通过移位前后线状要素和变形情况计量获得的，那么线状要素应保持在初始形状，这样就可以明确外部能量和邻近要素空间状态。为了满足Snake位移模型，其方程应当符合公式要求，通过有限元能够求解移位量，使用的矩阵方程为：KD=F 

通过引入边界条件，就可以获得唯一解。Snake模型能够解决道路弯曲组内的外关联线和道路共线协同移位，当共线空间不足时，可以用于冲突区域拉伸。在使用该模型时，先要确定初始移位量和移位点，并将骨架线作为边界条件。

2.2共线和移位处理思路

处理思想在道路符号化中起到了关键作用，不仅为解决问题指明了方向，同时也有效地解决了问题。道路弯曲拥挤部位出现空间冲突，这是比较常见的现象，其中的符号共线是保持空间特征较好方法。但是共线的部分必须与关联道路保持连续性，这样Snake模型就能保证移位后特征。值得注意的是，将道路符号共线数据和Snake模型结合，在处理共线问题时应尽量保证整条道路的形状和特征不变。

3弯曲组的共线和移位协同处理分析

3.1弯曲路段的共线和移位协同处理

    首先，单个弯曲的共线处理。当识别到弯曲路段发生空间冲突以后，剪掉骨架线上的部分线段，就可以得到道路符号宽度的一半。然后以这个宽度建立缓冲区，并用虚线代替原始弯曲。其次，弯曲组共线和协同移位处理。弯曲组是由两个或者两个以上的弯曲构成，这时相邻两个弯曲骨架线的平均宽度通常都小于道路符号宽度。在这种情况下弯曲组共线可以通过构建共线弯曲组实现，这个过程可以分为三步。第一步，判断弯曲组的共线和所需要空间。第二步，构建共线弯曲组。第三步，将共线弯曲组的共线与关联线进行协同移位。

3.2瓶颈路段的共线和位移协同处理

将相邻的两条骨架线作为公共部分，为了确保两个骨架线间的公共部分距离符合宽度要求，以其中的一条骨架线作为基准线，然后把基准线上对应的另一条骨架线和部分线段以其中一个道路的符号宽度建立缓冲边线，就可以代替另一条骨架线对应部分。将另一条骨架线的剩余部分端点移位量作为初始移位量，在整体移位以后就可以得到新骨架线。当骨架线移位后，建立了单个弯曲和缓冲区，这样方便与公共部分接合，从而形成了共线弯曲组和道路符号共线。当多个相邻的弯曲组成了共线弯曲组以后，能够将共同相邻的弯曲接合。

结束语：

要想协同处理好道路弯曲组共线和位移，就要明确共线和符号空间冲突，并采取有效方式进行处理。在实际应用过程中，快速地识别出冲突区域，并提取骨架线，具有重要的意义和作用。

参考文献：

[1]郭长春.道路弯曲组共线与移位的协同处理方法[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2022,03:56-58.

[2]马雷,武波涛,李昊.基于蚁群算法的弯曲道路边界的识别[J].兵工学报,2021,11:86-91.

[3]李国辉.典型双要素协同综合的空间关系一致性保持与移位方法研究[D].南京师范大学,2021,11:56-58.