CN107270922A - 一种基于poi索引的交通事故空间定位方法 - Google Patents

一种基于poi索引的交通事故空间定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于POI索引的交通事故空间定位方法，根据所有事故文本播报信息中的地点信息对POI信息进行筛选，得到事故地点的中心坐标；对事故地点的中心坐标进行地图匹配，计算中心坐标到路链的垂直距离，得到固定半径范围内的路链；对电子地图内的所有单方向行驶的路链，计算其车流方向；获取它的车流方向和道路等级，组成POI索引表；对于一起交通事故文本播报信息，提取事故地点和车流方向；在构建的索引表中先查找事故地点，然后根据车流方向和道路等级进行筛选，最终获得匹配路链。本发明只要根据事故地点、车流方向和道路等级即可对事故地点完成定位，搜索范围小，匹配速度快。

Description

一种基于POI索引的交通事故空间定位方法
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，特别涉及一种基于POI索引的交通事故空间定位方法。
背景技术
事故文本播报信息是在某个地点发生事故时，交通管理局收到报警信息，以人工播报的方式，在广播台播报事故信息告知司机，缓解交通拥堵压力。但是播报的文本信息因为没有固定的播报框架，具有人为因素的模糊性，而且文本信息并不能直接在电子地图上得以体现，就难以分析到事故对于路况的影响情况。对播报的事故文本信息进行空间定位，使得事故地点在电子地图上得以定位，得到事故地点的路链号，并根据路链号的拓扑结构，获得空间范围，是研究交通事故引起路况变化的基础。
“一种基于PGIS的交通违法事故地点快速定位方法”(申请号/专利号：201210200518.0)中基于PGIS(警用地理信息***)对道路空间地理信息进行设置，并通过用户输入的具体公里数和米数经过复杂计算得到交通违法事故地点的电子坐标，该方法依赖于PGIS平台和用户输入的信息，计算较复杂。
“交通事故地点语义表述信息的自动记录与定位方法”(申请号/专利号：201210297477.1)中根据用户对路段、侧向、方位、距离、参照点等的选择实现地点记录和定位，用户与***的互动比较多，不适用于对播报文本信息的定位。
现有的事故地点的定位方法与用户交互较多，依赖于用户的输入信息，这些输入信息在人工文本播报信息中不够全面，本发明所提出的基于POI索引的交通事故地点定位方法简单，对于用户所提供的信息依赖性小，能够快速定位到事故地点的路链号。
使用的数据包含POI地点数据和电子地图信息。POI地点数据：包含城市范围内所有的兴趣点信息，其中除了包含道路出入口、立交桥等交通地点信息，还包含一些加油站、医院、学校等公共设施信息，以及餐馆、生活馆、娱乐厅等生活相关地点的GPS信息，共计131万个。需要根据事故地点信息，进行筛选。电子地图信息：包含城市内所有的路链信息，每条路链上拥有采样点信息、地图大网格号、路链号、道路方向和道路等级等信息。根据采样点数据，可以计算出单向路的车流方向。
使用的方法包含根据交通地点的GPS坐标定位到地图中的大网格号和基于小网格路网组织结构的快速地图匹配算法(申请号/专利号：200610112433.1)：可以将交通地点GPS坐标快速定位到9个小网格中。
交通地点的GPS坐标定位到大网格号的方法：地图大网格号采用六位编码方式，例如595673为一个地理大网格编码。可将六位编码记作abcdef。其不同位的意义如下表1所示。
表1大网格编码方式
根据经纬度计算其所在地理网格编码的计算方式为：
纬度编码LatCode＝纬度*1.5再取整
经度编码LonCode＝经度-60再取整
大网格以经纬度编码的八分之一为单位划分。
y1＝纬度编码取整时所遗弃的小数部分*8再取整
x1＝经度编码取整时所遗弃的小数部分*8再取整
发明内容
本发明技术解决问题：为了克服依赖于用户输入和复杂计算等问题，而提出一种基于POI索引表对事故地点进行空间定位方法，只要根据事故地点、车流方向和道路等级即可对事故地点完成定位，搜索范围小，匹配速度快。
本发明技术解决方案：一种基于POI索引的交通事故空间定位方法，通过交通管理局发布的交通事故文本播报信息，获取事故发生地点和发生地点的车流方向，结合电子地图数据和POI地点数据，构建POI索引表，搜索事故地点的路链号，为后续的交通事故影响的空间范围、持续时间等研究做基础支撑。方法流程图如图1所示。
包括以下步骤：
第一步：对POI(Point of Interest)地点信息进行筛选，提取出具体交通地点的GPS坐标；
第二步：对具体交通地点的GPS坐标进行地图匹配，得到距离GPS坐标30m范围内的路链集合；
第三步：根据地图文件，获取道路等级，计算道路的车流方向；
第四步：根据第二步得到的交通地点和路链集合，在第三步中搜索路链集合中每个路链号所对应的车流方向和道路等级，构建POI索引表，包含四个字段：交通地点、路链号、道路等级和车流方向；
第五步：根据事故播报信息，提取交通事故信息；
第六步：通过第五步得到的交通事故信息，在第四步构建的POI索引表中匹配事故地点、车流方向；最后根据道路等级筛选结果，得到最终的空间定位。
所述第二步，具体实现如下：
(21)遍历第一步所有交通地点的GPS点坐标信息，先在地图中定位到大网格号，再按照小网格路网组织结构的地图匹配算法定位到小网格号，获取小网格内的所有路链集合；
(22)路链集合中的每一条路链都是一条线，由多个采样点连接而成。遍历路链集合中的路链，计算交通地点GPS坐标与路链上每个采样点的球面距离，选取最短距离作为交通地点GPS坐标到路链的距离，生成交通地点GPS坐标到路链的距离集合；
(23)如果交通地点GPS坐标到路链集合中路链的距离小于30m，则输出交通地点和对应的路链号。
所述第三步，具体实现如下：
(31)电子地图信息上的路链包含网格号、路链号、道路等级、通行方向信息，通行方向用4个数字表示，分别为0、1、2和3，0代表未调查，默认为双方向都可以通行；1代表道路为双向路，两个方向都可以通行；2代表单向通行，通行方向为路链的起点到终点；3也代表单向通行，通行方向为路链的终点到起点，如果路链的通行方向为2，则顺序获取路链采样点的经纬度；如果路链通行方向为3，则逆序获取路链号上采样点的经纬度，如果该条道路的通行方向为0或者1，不予考虑车流方向；
(32)得到路连号上采样点的经纬度后，取路链上第一个采样点的经纬度信息和最后一个采样点的经纬度信息，计算两点之间的经度差和纬度差。因为采样点经纬度精确到小数点后5位，默认路链首尾采样点不会有相同经纬度的情况；
(33)如果经度差的绝对值大于纬度差的绝对值，则认为这条路的走向是东西方向，如果经度差>0，则路链的车流方向为东向西；如果经度差<0，则路链的车流方向为西向东；
(34)如果纬度差绝对值大于经度差绝对值，则认为这条路的走向是南北方向，如果纬度差>0，则路链的车流方向为北向南；如果纬度差<0，则路链的车流方向是南向北；
所述第五步中，具体实现如下：
(51)事故播报的文本信息中含有地点信息和车流方向信息，先用开源的分词包和交通固有词库对播报的文本信息进行切词处理；
(52)对得到的词表进行顺序遍历，找到事故的关键词在索引表中的位置，事故关键词包含事故、剐蹭、故障、刮撞、自燃、追尾、遗撒；
(53)确定事故关键词索引位置后，按照文本习惯，先对事故关键词索引位置之前的所有词语在交通固有词库中搜寻，如果存在就获得事故信息，并读取下一条事故文本；如果不存在，就在索引位置之后搜寻，如果搜寻到，则获取事故地点，如果搜寻不到，说明这条播报文本播报的位置不存在与交通词库中，可以人工校对后对交通词库进行更新；
(54)获得的事故信息包含：地点信息、车流方向、车道信息。
所述步骤(22)中，GPS点之间的球面距离计算公式如下：
交通地点GPS坐标为：C(x0，y0)，路链采样点坐标为A(x1，y1)
先将GPS的经纬度转换为弧度：
交通地点弧度坐标为：C(radX0，radY0)，路链采样点坐标为A(radX1，radY1)
地球半径R＝6378137
α＝radY1-radY2
b＝radX1-radX2
所述第六步，具体实现如下：
(61)通过第五步获取的交通事故信息，在第四步中建立的POI索引表中匹配交通地点，找到相同交通地点的POI索引集合，再根据交通事故信息中的车流信息，筛选POI索引集合；
(62)根据交通事故信息的发生地，确定道路等级，根据道路等级筛选结果，得到最终的空间定位。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)不需要与播报人员进行互动事故地点的输入信息。
(2)获取事故发生地点的路链号，不需要进行复杂计算。
(3)只需要基于电子地图和POI数据信息，不需要借助其它平台。
附图说明
图1为基于POI索引的交通事故空间定位的方法流程图；
图2为POI点定位到小网格示意图；
图3为计算POI点到路链采样点距离示意图；
图4为车流方向获取方法流程图；
图5为获取交通事故信息流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于POI索引的交通事故空间定位方法如下：
第一步：交通地点中心GPS坐标获取。根据道路信息，对POI地点信息进行筛选，提取出具体交通地点的GPS点坐标。
第二步：交通地点中心坐标地图匹配
(1)遍历第一步获得的所有地点的GPS信息，对这个GPS点进行地图大网格定位，再根据小网格路网组织结构，定位到与该GPS相关的9个小网格(参见200610112433.1)，如图2所示。
(2)计算该点与九个小网格内所有路链的距离。每一条路链均有GPS采样点信息，根据路链号获取其所有GPS采样点，计算交通地点中心GPS与每个GPS采样点的球面距离，选取最短距离作为交通地点GPS到该路链的距离。GPS点之间的球面距离计算公式如下：
(3)计算该点与9个小网格内所有路链的距离。每一条路链均有采样点信息，根据路链号获取其所有采样点，计算交通地点GPS坐标与每个采样点的球面距离，选取最短距离作为交通地点GPS坐标到该路链的距离。交通地点GPS坐标与采样点之间的球面距离distance的计算公式如下：
如图3所示，交通地点GPS坐标为：C(x0，y0)，路链采样点坐标分别为：
A1(x1，y1)，A2(x2，y2)，A3(x3，y3)，A4(x4，y4)，地球半径R＝6378137先将GPS的经纬度转换为弧度：交通地点弧度坐标为：C(radX0，radY0)，路链采样点A1的弧度坐标为：(radX1，radY1)，
a＝radY1-radY2
b＝radY1-radY2
因为路链含有多个采样点，交通地点GPS坐标与采样点之间存在多个距离值，交通地点C到路链A之间的距离定义为：DISTANCECA。交通地点C与路链采样点A1，A2，A3，A4之间的距离分别为：d1，d2，d3，d4。这些距离之中d2距离最短，所以选用d2作为交通地点C到路链A之间距离。
DISTANCECA＝d2
(3)如果交通地点中心GPS到该路链的距离小于30m，则输出该交通地点和对应的路链号。
第三步：获取地图路链车流方向获取
(1)电子地图信息上的路链，包含属性信息：网格号、路链号、道路等级、通行方向等信息。如果该条道路的通行方向为2或者3，则为单向路，如果道路通行方向为2，则顺序获取路链号上的GPS采样点的经纬度；如果道路通行方向为3，则反向获取路链号上的GPS采样点的经纬度。如果该条道路的通行方向为0或者1，则为双向路，不予考虑车流方向。有些道路走势为：西北、东北、西南、东南，这些方向不考虑，仅考虑东西方向走势和南北方向走势。
(2)顺序获取路链上所有GPS采样点信息，取路链上第一个采样点的经纬度信息和最后一个采样点的经纬度信息。计算两点之间的经度差和纬度差。GPS经纬度精确到小数点后5位，路链首尾GPS采样点不会有相同经纬度的情况。
(3)如果经度差的绝对值大于纬度差的绝对值，则认为这条路的大体走向是东西方向，如果经度差>0，则路链的车流方向为东向西；如果经度差<0，则路链的车流方向为西向东。
(4)如果纬度差绝对值大于经度差绝对值，则认为这条路的大体走向是南北方向，如果纬度差>0，则路链的车流方向为北向南；如果纬度差<0，则路链的车流方向是南向北。
计算车流方向流程图如如图4所示。
第四步：构建POI索引表
根据第二步中获得的交通地点和路链号，在第三步获得车流方向的地图电子信息中搜索路链号所对应的车流方向和道路等级，构建POI索引表，包含四个字段：交通地点、路链号、道路等级和车流方向。
第五步：播报信息中选出交通事故信息。对文本信息根据分词包和交通地点的词库进行切分，获取单词列表。在单词列表中搜寻有关事故的关键词位置，关于事故的关键词通过对事故文本信息的统计有如下表述：事故、故障、刮撞、自燃、追尾、遗撒。获取到关键词的位置后，在关键词位置之前搜寻地点和车流方向，如果获取到事故地点和车流方向，则停止搜寻；否则在关键词位置之后进行搜寻，如果搜寻到结果，则获得输出，如果文本信息说法不够明确，提取不出来交通地点或者车流方向，则该起事故无法进行空间定位，读取下一条事故信息。流程图如图5所示。
第六步：根据事故地点和车流方向以及道路等级，在POI索引表中寻找相应满足条件的路链号。如果搜寻到匹配路链，则定位成功，如果在POI索引表中没有搜寻到指定路链号，则本条事故的地点信息在POI中缺失，读取下一条事故信息。
下面结合具体的实施例再对本发明详细说明。
1、根据城市交通事故地点在POI数据中筛选，得到POI地点；例如马甸桥：获取其GPS点坐标为：(116.3804,39.96817)。
2、根据马甸桥中心GPS坐标、基于小网格路网组织结构的地图匹配算法定位到小网格号，获取小网格内的所有路链集合。
集合中的路链与中心GPS坐标距离如下(截取部分)：
路链号 距离
59567350173911 4.9115593
59567300681052 5.5821333
59567350173914 6.9895267
59567300677000 7.1791806
59567312676374 7.7923665
59567300666673 8.9055573
59567350173912 12.966893
59567350173913 14.924163
59567300671462 19.464306
59567300676159 19.533117
59567387757507 20.257863
59567300680551 20.774972
59567300680554 22.328519
59567314095212 23.377091
59567300671454 28.050505
59567387757517 28.050505
59567314095210 30.649508
59567312676373 30.860383
59567300671461 33.042658
59567387757516 34.571205
59567300676160 36.465611
59567300687289 36.816878
59567300680583 42.199368
选择距离小于30m的路链号，如下表所示：
地点 路链号
马甸桥 59567300666673
马甸桥 59567300671454
马甸桥 59567300671462
马甸桥 59567300676159
马甸桥 59567300677000
马甸桥 59567300680551
马甸桥 59567300680554
马甸桥 59567300681052
马甸桥 59567312676374
马甸桥 59567314095212
马甸桥 59567350173911
马甸桥 59567350173912
马甸桥 59567350173913
马甸桥 59567350173914
马甸桥 59567387757507
马甸桥 59567387757517
3、获取道路车流方向。如路链号：59567300680551，其通行方向为3，在电子地图文件中反序获取其采样点为(116.38062,39.96809)，(116.38123,39.96811)，(116.38187,39.96813)。
(1)计算第一个点与最后一个采样点的经度差
Δlng＝116.38062-116.38187＝-0.00125
(2)计算第一个点与最后一个采样点的纬度差
Δlat＝39.96809-39.96813＝-0.00004
(3)所以该条路链的走向为西向东
4、根据2中获取的路链号，对应电子地图信息提取车流方向和道路等级，形成POI索引表，包含：地点、路链号、道路等级、车流方向。马甸桥索引表如下：
地点 路链号 道路等级 车流方向
马甸桥 59567300666673 0102|010c W-E
马甸桥 59567300671454 030a S-N
马甸桥 59567300671462 030a N-S
马甸桥 59567300676159 030a S-N
马甸桥 59567300677000 0102|010c S-N
马甸桥 59567300680551 0102|010c W-E
马甸桥 59567300680554 0102|010c E-W
马甸桥 59567300681052 0102|010c N-S
马甸桥 59567312676374 0102|010c E-W
马甸桥 59567314095212 030a W-E
马甸桥 59567350173911 0002|0003|000c N-S
马甸桥 59567350173912 0002|000c N-S
马甸桥 59567350173913 0002|000c S-N
马甸桥 59567350173914 0002|0003|000c S-N
马甸桥 59567387757507 030a E-W
马甸桥 59567387757517 030a W-E
5、给定事故信息：2016/5/10 15:04:16，北三环马甸桥西向东方向，内侧车道事故，后车队尾排至蓟门桥。
(1)先进行分词处理，得到分词列表：北三环、马甸桥、西向东、方向、内侧车道、事故、后车、队尾、排、至、蓟门桥。
(2)找到事故关键词“事故”，在这个词前面搜寻地点信息，分别为：北三环、马甸桥、西向东、内侧车道。
(3)在所有POI索引表中搜索地点信息，获得匹配的地点：马甸桥；
方向信息表为(东向西、西向东、南向北、北向南)，获得匹配的车流方向：西向东。
6、空间定位：
(1)先按照车流方向，获取所有西向东的所有路链
(2)再根据道路等级，文本信息中不存在辅路信息，所以选择主路路链59567300666673和59567300680551。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种基于POI索引的交通事故空间定位方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：对POI(Point of Interest)地点信息进行筛选，提取出具体交通地点的GPS坐标；
第二步：对具体交通地点的GPS坐标进行地图匹配，得到距离GPS坐标30m范围内的路链集合；
第三步：根据地图文件，获取道路等级，计算道路的车流方向；
第四步：根据第二步得到的交通地点和路链集合，在第三步中搜索路链集合中每个路链号所对应的车流方向和道路等级，构建POI索引表，包含四个字段：交通地点、路链号、道路等级和车流方向；
第五步：根据事故播报信息，提取交通事故信息；
第六步：通过第五步得到的交通事故信息，在第四步构建的POI索引表中匹配事故地点、车流方向；最后根据道路等级筛选结果，得到最终的空间定位。
2.根据权利要求1所述的基于POI索引的交通事故空间定位方法，其特征在于：所述第二步，具体实现如下：
(21)遍历第一步所有交通地点的GPS点坐标信息，先在地图中定位到大网格号，再按照小网格路网组织结构的地图匹配算法定位到小网格号，获取小网格内的所有路链集合；
(22)路链集合中的每一条路链都是一条线，由多个采样点连接而成。遍历路链集合中的路链，计算交通地点GPS坐标与路链上每个采样点的球面距离，选取最短距离作为交通地点GPS坐标到路链的距离，生成交通地点GPS坐标到路链的距离集合；
(23)如果交通地点GPS坐标到路链集合中路链的距离小于30m，则输出交通地点和对应的路链号。
3.根据权利要求1所述的基于POI索引的交通事故空间定位方法，其特征在于：所述第三步，具体实现如下：
(31)电子地图信息上的路链包含网格号、路链号、道路等级、通行方向信息，通行方向用4个数字表示，分别为0、1、2和3，0代表未调查，默认为双方向都可以通行；1代表道路为双向路，两个方向都可以通行；2代表单向通行，通行方向为路链的起点到终点；3也代表单向通行，通行方向为路链的终点到起点，如果路链的通行方向为2，则顺序获取路链采样点的经纬度；如果路链通行方向为3，则逆序获取路链号上采样点的经纬度；如果该条道路的通行方向为0或者1，不予考虑车流方向；
(32)得到路连号上采样点的经纬度后，取路链上第一个采样点的经纬度信息和最后一个采样点的经纬度信息，计算两点之间的经度差和纬度差；因为采样点经纬度精确到小数点后5位，默认路链首尾采样点不会有相同经纬度的情况；
(33)如果经度差的绝对值大于纬度差的绝对值，则认为这条路的走向是东西方向，如果经度差>0，则路链的车流方向为东向西；如果经度差<0，则路链的车流方向为西向东；
(34)如果纬度差绝对值大于经度差绝对值，则认为这条路的走向是南北方向，如果纬度差>0，则路链的车流方向为北向南；如果纬度差<0，则路链的车流方向是南向北。
4.根据权利要求1所述的基于POI索引的交通事故空间定位方法，其特征在于：所述第五步中，具体实现如下：
(51)事故播报的文本信息中含有地点信息和车流方向信息，先用开源的分词包和交通固有词库对播报的文本信息进行切词处理；
(52)对得到的词表进行顺序遍历，找到事故的关键词在索引表中的位置，事故关键词包含事故、剐蹭、故障、刮撞、自燃、追尾、遗撒；
(53)确定事故关键词索引位置后，按照文本习惯，先对事故关键词索引位置之前的所有词语在交通固有词库中搜寻，如果存在就获得事故信息，并读取下一条事故文本；如果不存在，就在索引位置之后搜寻，如果搜寻到，则获取事故地点，如果搜寻不到，说明这条播报文本播报的位置不存在与交通词库中，可以人工校对后对交通词库进行更新；
(54)获得的事故信息包含：地点信息、车流方向、车道信息。
5.根据权利要求2所述的基于POI索引的交通事故空间定位方法，其特征在于：所述步骤(22)中，GPS点之间的球面距离计算公式如下：
交通地点GPS坐标为：C(x0，y0)，路链采样点坐标为A(x1，y1)先将GPS的经纬度转换为弧度：
交通地点弧度坐标为：C(radX0，radY0)，路链采样点坐标为A(radX1，radY1)地球半径R＝6378137
a＝radY1-radY2
b＝radX1-radX2
6.根据权利要求1所述的基于POI索引的交通事故空间定位方法，其特征在于：所述第六步，具体实现如下：
(61)通过第五步获取的交通事故信息，在第四步中建立的POI索引表中匹配交通地点，找到相同交通地点的POI索引集合，再根据交通事故信息中的车流信息，筛选POI索引集合；
(62)根据交通事故信息的发生地，确定道路等级，根据道路等级筛选结果，得到最终的空间定位。
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