基于浮动车数据的城市主干道交通运行信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种城市道路交通运行状况分析技术，尤其是涉及一种基于浮动 车数据的城市主干道交通运行信息处理方法。

背景技术

交通运行状况是车辆间相互作用及道路几何特征所共同导致的结果，实际应用 中，城市道路运行状况的描述依赖于数据采集的技术。目前普遍采用的交通信息采 集技术均是基于线圈检测器的数据采集技术，主要是利用固定断面的交通流量、饱 和度、速度等交通参数描述城市路段的运行状况，而城市交通系统是一个复杂的动 态系统，路段上每个断面可能存在不同的运行状况，同时平均车速相同的路段上也 可能存在着完全不同的速度波动现象，因此仅采用单一断面交通参数无法反映交通 流全路段的整体真实运行状况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于浮动车 数据的城市主干道交通运行信息处理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于浮动车数据的城市主干道交通运行信息处理方法，其特征在于，包括 以下步骤：

1)对浮动车发送的GPS原始数据进行地图匹配，将车辆位置坐标匹配到路网 上，获得GPS运行数据，结合地图显示不同路段上车辆运行状况；

2)对GPS运行数据进行预处理，该预处理过程包括样本筛选和速度计算；

3)进行道路交通运行特征指标提取，计算平均速度、速度方差和速度分布， 输出速度-距离曲线、速度偏态系数、峰态系数、速度里程分布图和速度时间分布 图。

所述的GPS原始数据包括车辆编号、回传时间、车辆位置坐标和瞬时速度。

所述的步骤2)中的样本筛选为筛选出的样本车，该样本车为在规定时间段内 某一次载客历程一次连续覆盖所有路段单元的车。

所述的步骤2)中的速度计算具体为：

得到每个车辆位置坐标所在路段位置后，将两个车辆位置坐标之间的路径长度 除以时间差，得到本时间段内车辆的平均速度；以相邻车辆位置坐标之间算出的平 均速度为纵坐标轴，以每两个车辆位置坐标所夹的路段中点距道路起点的长度为横 坐标轴，连续计算得到一辆样本车在每一小段行驶过程中的平均车速-路程曲线。

所述的步骤3)中的平均速度包括平均行程速度和平均行驶速度

其中平均行驶速度为是以指定路段为计算单位，所有样本车经过所选全段 道路的速度平均值，其计算公式为

${\bar{V}}_H=\underset{K=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\bar{V}}_k/N,$

其中S_K全段车样本K走完全段的路程，T_K全段为车样本K走完整 个路段所需的时间，为车样本K在所选路段的平均速度；

平均行驶速度是以指定路段为计算单位，所有样本车经过所选全段道路的 行驶速度的平均值。

所述的速度方差是衡量速度变化的指标，为一条路段单元上所有车平均速度的 方差，即：$V_v=D\left({\bar{V}}_K\right).$

所述的速度分布包括速度里程分布和速度时间分布，其计算公式为：

其中，

Ps_V1～V2％为速度在V1～V2状态下车辆行驶的里程比例，

Pt_V1～V2％为速度在V1～V2状态下车辆行驶的时间比例；

为速度在V1～V2状态下所有车辆行驶的总里程数；

为速度在V1～V2状态下所有车辆行驶的总时间；

S_总为所有车辆经过路段的里程数之和；

T_总为所有车辆经过路段的时间之和。

所述的浮动车为出租车。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、利用出租车浮动车技术，分析处理城市道路交通运行，得到路段平均速度、 速度波动、速度分布等指标，能够真实反映全路段交通运行状况；

2、实现成本低，可充分利用城市的出租车价值。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为基于GIS的地图匹配软件操作界面；

图3为选取GPS数据分析路段；

图4为检测所选路段的连续性和方向一致性；

图5为打开GPS原始数据所在文件；

图6为导入GPS原始数据进行地图匹配；

图7为筛选GPS数据；

图8为输出符合条件的GPS数据；

图9为交通参数分析软件界面；

图10为导入输出的GPS数据；

图11为选择路段分析时段和速度输出；

图12为路段运行特征各指标在GIS地图上的含义；

图13为速度-距离曲线、速度的变化和速度分布指标输出。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明以出租车为采集样本的浮动车，运用安装有特定车载全球定位系统 (Global Position System，GPS)设备的出租车辆，在固定时间间隔记录当前日期、 时间、车辆位置(经纬度)等数据，而这些数据在时间和空间上都是连续的。通过 对浮动车数据(Floating Car Data，FCD)信息处理所得的平均速度或速度波动参 数可以作为描述主干道全路段交通运行状况的依据。

如图1所示，一种基于浮动车数据的城市主干道交通运行信息处理方法，包括 以下步骤：

1)对浮动车发送的GPS原始数据进行地图匹配，将车辆位置坐标匹配到路网 上，获得GPS运行数据，结合地图显示不同路段上车辆运行状况；

2)对GPS运行数据进行预处理，该预处理过程包括样本筛选和速度计算；

3)进行道路交通运行特征指标提取，计算平均速度、速度方差和速度分布， 输出速度-距离曲线、速度偏态系数、峰态系数、速度里程分布图和速度时间分布 图。

实施例2

本发明提出的基于出租车浮动车数据的城市道路交通运行特征分析方法的主 要步骤包括GPS原始数据地图匹配、速度计算和道路交通运行特征指标提取。

参照表1，GPS原始数据包括车辆编号、车辆记录GPS信息的时刻、车辆所 处经度位置和车辆所处维度位置；

表1

参照附图2～4，打开基于Web-GIS的地图匹配软件，选择需要分析的主干道 路段，选中之后检验所选路段的连续性和方向一致性，出现“通过路段完整性检测” 可进行下一步，否则“清空”所选路段，重新选择直至“通过路段完整性检测”。

参照附图5～6，打开GPS原始数据所在文件，选择时间段内的GPS原始数 据导入，地图匹配结束后确认车辆通过路段的连续性，可以得到在特定时间段内连 续通过所选路段的所有出租车浮动车。

参照附图7～8，地图匹配后，对出租车浮动车进行筛选，找出符合在规定时 间段内样本车的某一次载客历程依次连续覆盖所有路段单元(分侧划分)的车辆并 导出GPS数据。具体筛选步骤：在软件“车辆标识信息”菜单栏中选择一辆样本浮 动车，对样本车的路段覆盖数、GPS时间、方向提示进行检查，符合路段全覆盖、 时间连续、正方向这三个条件的浮动车可以作为样本车输出GPS信息，否则其中 任意一项不符合都不能作为样本车。

参照附图9～12，打开交通参数分析软件，通过“载入数据”操作键导入GPS 数据进行速度计算，通过时间段筛选得到特定时间内的样本车信息，包括车辆编号 (Car ID)、初始时间、中点距、平均行程速度、相邻GPS点间距(ΔS)、相邻GPS 点时间差(ΔT)、起点距、终点距等。其中，一辆浮动车行驶时每两个GPS点的 中点距、起点距和终点距是相对于所选路段的起点确定的，

参照附图13，提取速度-距离曲线、速度偏态系数、峰态系数、速度里程分布 图和速度时间分布图。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的 技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的 只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变 化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围 由所附的权利要求书及其等同物界定。