一种路网密度的估算方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及地理信息处理技术领域，特别是涉及一种路网密度的估算方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

路网密度对于了解城市交通专项规划发展现状、评价城市发展情况具有重要意义。路网密度指一定的地区范围内所有的道路的总长度与区域总面积之比。目前从国家、省到市层面的相关政策文件及技术标准都提出了路网密度的具体要求，可见这个指标是城市道路网规划设计经济合理性的重要指标之一，也是城市道路分析研究、专项规划决策的一项重要指标，因此实现路网密度的快速提取是提高规划决策效率的重要手段，具有重要的研究价值。

在城市规划技术工作场景中，路网密度的估算主要采用人工采集再统计的方法，即依据地形图或卫星图片徒手勾绘，人工统计及计算。该方法存在以下缺陷：采集周期长，统计效率低，不适宜快速决策支持；需要大量专业技术人员，人工成本较高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种路网密度的估算方法、装置、设备及存储介质，基于电子地图栅格数据提取道路中心线矢量数据，实现路网密度的快速估算并降低人工成本。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种路网密度的估算方法，所述方法包括：

获取电子地图栅格数据；

根据所述电子地图栅格数据获取第一道路栅格数据；

对所述第一道路栅格数据进行二值化处理获取第二道路栅格数据；

对所述第二道路栅格数据进行矢量化处理获取第一道路中心线矢量数据；

对所述第一道路中心线矢量数据进行要素校验获取第二道路中心线矢量数据；

根据所述第二道路中心线矢量数据估算路网密度。

作为一个优选方案，所述根据所述电子地图栅格数据获取第一道路栅格数据，具体包括：

通过图像处理软件打开所述电子地图栅格数据；

提取所述电子地图栅格数据中的道路栅格；

删除所述电子地图栅格数据中的非道路栅格；

对剩余的数据进行储存，获取所述第一道路栅格数据。

作为一个优选方案，所述对所述第一道路栅格数据进行二值化处理获取第二道路栅格数据，具体包括：

通过地理信息处理平台打开所述第一道路栅格数据；

对所述第一道路栅格数据进行投影定义获取投影定义后的第一道路栅格数据；其中，所述投影后的第一道路栅格数据与所述电子地图栅格数据一致；

对所述投影定义后的地理道路栅格数据进行二值化处理获取所述第二道路栅格数据；其中，所述第二道路栅格数据的道路栅格数据的值为1，其他栅格数据的值为0。

作为一个优选方案，所述对所述第二道路栅格数据进行矢量化处理获取第一道路中心线矢量数据，具体包括：

通过地理信息处理平台打开所述第二道路栅格数据；

根据所述第二道路栅格数据创建道路中心线矢量图层；

根据所述道路中心线矢量图层预览的道路中心线结果调整矢量化设置参数，使得道路中心线的线条连续；

对矢量化参数调整完成后的数据进行储存，获取所述第一道路中心线矢量数据。

作为一个优选方案，所述对所述第一道路中心线矢量数据进行要素校验获取第二道路中心线矢量数据，具体包括：

通过地理信息处理平台打开所述第一道路中心线矢量数据；

将第一道路线删除；其中，所述第一道路线为未纳入路网密度统计的道路线；

若对同一条第二道路线的提取结果为双线或者多线，则保留单线；其中，所述第二道路线为纳入路网密度统计的道路线；

将保留下的数据进行储存，获取所述第二道路中心线矢量数据。

作为一个优选方案，所述根据所述第二道路中心线矢量数据估算路网密度，具体包括：

打开所述第二道路中心线矢量数据的属性表，并添加一双精度字段；

右键所述双精度字段调出“计算几何”工具，计算所有道路中心线段的总长度；

计算所述电子地图栅格数据对应的研究范围的用地面积；

根据所述总长度以及所述用地面积估算所述路网密度。

作为一个优选方案，所述获取电子地图栅格数据，具体包括：

通过地图下载器框选研究范围；

选择下载类型、影像级别以及数据类型；

下载数据，获取带有投影坐标的tif格式的所述电子地图栅格数据。

为了解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例提供一种路网密度的估算装置，所述装置包括：

第一数据获取模块，用于获取电子地图栅格数据；

第二数据获取模块，用于根据所述电子地图栅格数据获取第一道路栅格数据；

第三数据获取模块，用于对所述第一道路栅格数据进行二值化处理获取第二道路栅格数据；

第四数据获取模块，用于对所述第二道路栅格数据进行矢量化处理获取第一道路中心线矢量数据；

第五数据获取模块，用于对所述第一道路中心线矢量数据进行要素校验获取第二道路中心线矢量数据；

路网密度估算模块，用于根据所述第二道路中心线矢量数据估算路网密度。

为了解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例提供一种终端设备，所述终端设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序由所述处理器执行时实现如第一方面任一项所述的路网密度估算方法。

为了解决上述技术问题，第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如第一方面任一项所述的路网密度估算方法。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种路网密度的估算方法、装置、设备及存储介质，其有益效果在于：

(1)基于电子地图栅格数据提取道路中心线矢量数据，具有原理简单，易于实现的特点，能够实现半自动化路网密度的快速估算，同时也无需过多人工成本的投入；

(2)有利于规划高效决策，一是能够对现状路网密度进行快速估算，将其与规划情况进行对比；二是能够高效估算不同城市、不同区域的路网密度，并进行分析、研究和对比；三是利于规划验收，在项目建成后快速估算路网密度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术特征，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种路网密度的估算方法的一个优选实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的一种路网密度的估算装置的一个优选实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一种终端设备的一个优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的、效果有更加清楚的理解，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但是不用来限制本发明的保护范围。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都应属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本文中的编号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有顺序或者技术含义，不能理解为规定或者暗示所描述的对象的重要性。

当前电子地图的使用遍及多个领域，各大电子地图服务商也推出专题地图的服务(包括高分辨率的地形图、路网地图、水系地图等)，提供多级别精度的地图影像，是一般应用单位可以快速获取高质量栅格地图数据的便捷手段，但是现有技术中并未能够对这些数据进行合理利用。因此，本发明基于电子地图栅格数据提取道路中心线矢量数据，目的在于高效推进规划评估与决策参考。

图1所示为本发明提供的一种路网密度的估算方法的一个优选实施例的流程示意图。

如图1所示，所述方法包括：

S11：获取电子地图栅格数据；

S12：根据所述电子地图栅格数据获取第一道路栅格数据；

S13：对所述第一道路栅格数据进行二值化处理获取第二道路栅格数据；

S14：对所述第二道路栅格数据进行矢量化处理获取第一道路中心线矢量数据；

S15：对所述第一道路中心线矢量数据进行要素校验获取第二道路中心线矢量数据；

S16：根据所述第二道路中心线矢量数据估算路网密度。

具体而言，首先通过地图下载器选取无地名和道路名称标注、道路信息连续且清晰的图层进行下载，获取电子地图栅格数据，然后从所述电子地图栅格数据中提取出第一道路栅格数据，再对所述第一道路栅格数据进行二值化处理获取第二道路栅格数据，其次对所述第二道路栅格数据进行矢量化处理获取第一道路中心线矢量数据，并对所述第一道路中心线矢量数据进行要素校验得到第二道路中心线矢量数据，最后再根据所述中心线矢量数据进行路网密度的估算。

在一个优选实施例中，步骤S11具体包括：

S111：通过地图下载器框选研究范围；

S112：选择下载类型、影像级别以及数据类型；

S113：下载数据，获取带有投影坐标的tif格式的所述电子地图栅格数据。

需要说明的是，不同电子地图平台服务商提供不同精度级别的地图影像，如百度地图的影像级别按像素分辨率从大到小分别是0.25米、0.50米、1.00米、2.00米……等，Google地图的影像级别按像素分辨率从大到小分别是0.12米、0.24米、0.49米、0.97米、1.94米……等。故本发明实施例在地图级别的选择时需要遵循以下两个原则：

(1)图像处理软件可提取：所述图像处理软件提供快捷的对象提取工具，利用颜色的差别来创建选取。对于一些颜色分界线比较明显的图像，通过对象提取工具可以快速选择颜色相同的栅格像素。在电子地图中，道路的颜色一般为单一颜色填充、黑色轮廓描边，容易区分于其他地图元素。为保证图像处理软件可提取道路的单一颜色，连续的道路宽度至少为3个栅格单位(1个道路主体栅格+2个轮廓线栅格)。

(2)在地理信息处理平台中利用矢量化工具可识别中心线：ArcMap中提取中心线所用的矢量化工具所能识别的面状对象最大面宽栅格数量为100，如果地图像素分辨率过高，如采用像素分辨率为0.12米的栅格图像，则提取中心线是只能识别最大宽度为0.12*100＝12m的道路面。为保证中心线易于提取，连续的道路宽度最多为102个栅格单位(100个道路主体栅格+2个轮廓线栅格)。

进一步的，根据《城市综合交通体系规划标准(GBT51328-2018)》，纳入统计的各等级道路红线宽度一般为14-50m，其中最小值14m为一级支路，最大值50m为一级主干道。

综合以上两个标准，所选电子地图栅格数据的像素分辨率范围应为0.49m-4.67m。

因此，本实施例中通过地图下载器，框选研究范围，选择无标注、像素分辨率0.49m-4.67m、影像数据进行下载，得到带有投影坐标的tif格式的电子地图栅格数据。

其中，图像处理软件可采用Adobe Photoshop，地图下载器可采用Bigemap、91卫图助手，地理信息处理平台可采用ArcMap，但发明本实施例不限于此。

在一个优选实施例中，步骤S12具体包括：

S121：通过图像处理软件打开所述电子地图栅格数据；

S122：提取所述电子地图栅格数据中的道路栅格；

S123：删除所述电子地图栅格数据中的非道路栅格；

S124：对剩余的数据进行储存，获取所述第一道路栅格数据。

其中，图像处理软件可采用Adobe Photoshop，但本实施例不限于此。

具体而言，首先通过Adobe Photoshop打开步骤S11得到的tif格式数据，然后利用魔棒工具点选道路栅格，反选，删除非道路栅格，并对将非道路栅格删除后的数据进行储存，即可得到所述第一道路栅格数据。

在一个优选实施例中，步骤S13具体包括：

S131：通过地理信息处理平台打开所述第一道路栅格数据；

S132：对所述第一道路栅格数据进行投影定义获取投影定义后的第一道路栅格数据；其中，所述投影后的第一道路栅格数据与所述电子地图栅格数据一致；

S133：对所述投影定义后的地理道路栅格数据进行二值化处理获取所述第二道路栅格数据；其中，所述第二道路栅格数据的道路栅格数据的值为1，其他栅格数据的值为0。

具体而言，首先通过地理信息处理平台(ArcMap)导入步骤S12中获得的第一道路栅格数据，其中，在步骤S12中被删去的非道路栅格值为“0”，其余栅格(即道路栅格)的值为“0-255”。然后对所述第一道路栅格数据进行投影定义，其中，投影定义后的第一道路栅格与原步骤S11所获的电子地图栅格数据一致，为WGS 1984墨卡托球面投影。最后再通过“空间分析-重分类”工具对道路栅格数据进行重分类，即进行二值化处理，使得栅格数据分为两类，其中，道路栅格数据值(原始值为0-255)重新定义为1，其它栅格数据值(原始值为0)重新定义为0。

在一个优选实施例中，步骤S14具体包括：

S141：通过地理信息处理平台打开所述第二道路栅格数据；

S142：根据所述第二道路栅格数据创建道路中心线矢量图层；

S143：根据所述道路中心线矢量图层预览的道路中心线结果调整矢量化设置参数，使得道路中心线的线条连续；

S144：对矢量化参数调整完成后的数据进行储存，获取所述第一道路中心线矢量数据。

具体而言，首先通过ArcMap打开所述第二道路栅格数据，并根据所述第二道路栅格数据创建道路中心线矢量图层。然后选中所述道路中心线矢量图层，打开矢量化工具，点选“显示预览”查看所捕捉生成的道路中心线预览，并根据预览的道路中心线结果调整矢量化设置参数，使道路中心线的线条连续，即根据图像象元大小设置最大线宽度。最后在预览结果调整完成后点选“生成要素”完成第一道路中心线矢量数据的生成，然后停止编辑并保存数据即可完成所述第一道路中心线矢量数据提取工作。

其中，矢量化工具所能识别的最大栅格数量为100，本实施例像素分辨率为0.49米，因此为保证50米以下的道路中心线可以被识别，本实施例的最大线宽度数设置为100。

在一个优选实施例中，步骤S15具体包括：

S151：通过地理信息处理平台打开所述第一道路中心线矢量数据；

S152：将第一道路线删除；其中，所述第一道路线为未纳入路网密度统计的道路线；

S153：若对同一条第二道路线的提取结果为双线或者多线，则保留单线；其中，所述第二道路线为纳入路网密度统计的道路线；

S154：将保留下的数据进行储存，获取所述第二道路中心线矢量数据。

具体而言，首先通过ArcMap步骤S4提取的第一道路中心线矢量数据，确定纳入城市道路网密度统计的道路线以及未纳入路网密度统计的道路线，并删除未纳入路网密度统计的。然后在对同一条道路线的提取结果为双线或者多线时，则只保留单线。最后，停止编辑并保存数据即可完成第二道路中心线矢量数据的获取。

其中，所述第一道路线包括但不限于街坊内道路、公园内部路、居住区内部道路、工业园区内部路以及二级支路；所述第二道路线包括但不限于快速路、主干路(包括Ⅰ级主干道、Ⅱ级主干道、Ⅲ级主干道以及公交专用道路)、次干路、一级支路、以及承担城市景观展示、旅游交通组织的特殊道路。

在一个优选实施例中，步骤S16具体包括：

S161：打开所述第二道路中心线矢量数据的属性表，并添加一双精度字段；

S162：右键所述双精度字段调出“计算几何”工具，计算所有道路中心线段的总长度；

S163：计算所述电子地图栅格数据对应的研究范围的用地面积；

S164：根据所述总长度以及所述用地面积估算所述路网密度。

其中，路网密度估算公式为：R＝L/A；其中，R为路网密度(Km/Km

综上所述，本发明实施例提供的一种路网密度的估算方法，基于电子地图栅格数据提取道路中心线矢量数据，具有原理简单，易于实现的特点，能够实现半自动化路网密度的快速估算，同时也无需过多人工成本的投入；而且有利于规划高效决策，一是能够对现状路网密度进行快速估算，将其与规划情况进行对比，二是能够高效估算不同城市、不同区域的路网密度，并进行分析、研究和对比，三是利于规划验收，在项目建成后快速估算路网密度。

应当理解，本发明实现上述路网密度的估算方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述路网密度的估算方法的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

图2所示为本发明提供的一种路网密度的估算装置的一个优选实施例的结构示意图，所述装置能够实现上述任一实施例所述的路网密度的估算方法的全部流程。

如图2所示，所述装置包括：

第一数据获取模块，用于获取电子地图栅格数据；

第二数据获取模块，用于根据所述电子地图栅格数据获取第一道路栅格数据；

第三数据获取模块，用于对所述第一道路栅格数据进行二值化处理获取第二道路栅格数据；

第四数据获取模块，用于对所述第二道路栅格数据进行矢量化处理获取第一道路中心线矢量数据；

第五数据获取模块，用于对所述第一道路中心线矢量数据进行要素校验获取第二道路中心线矢量数据；

路网密度估算模块，用于根据所述第二道路中心线矢量数据估算路网密度。

优选的，所述第一数据获取模块具体用于：

通过地图下载器框选研究范围；

选择下载类型、影像级别以及数据类型；

下载数据，获取带有投影坐标的tif格式的所述电子地图栅格数据。

优选的，所述第二获取模块具体用于：

通过图像处理软件打开所述电子地图栅格数据；

提取所述电子地图栅格数据中的道路栅格；

删除所述电子地图栅格数据中的非道路栅格；

对剩余的数据进行储存，获取所述第一道路栅格数据。

优选的，所述第三获取模块具体用于：

通过地理信息处理平台打开所述第一道路栅格数据；

对所述第一道路栅格数据进行投影定义获取投影定义后的第一道路栅格数据；其中，所述投影后的第一道路栅格数据与所述电子地图栅格数据一致；

对所述投影定义后的地理道路栅格数据进行二值化处理获取所述第二道路栅格数据；其中，所述第二道路栅格数据的道路栅格数据的值为1，其他栅格数据的值为0。

优选的，所述第四获取模块具体用于：

通过地理信息处理平台打开所述第二道路栅格数据；

根据所述第二道路栅格数据创建道路中心线矢量图层；

根据所述道路中心线矢量图层预览的道路中心线结果调整矢量化设置参数，使得道路中心线的线条连续；

对矢量化参数调整完成后的数据进行储存，获取所述第一道路中心线矢量数据。

优选的，所述第五获取模块具体用于：

通过地理信息处理平台打开所述第一道路中心线矢量数据；

将第一道路线删除；其中，所述第一道路线为未纳入路网密度统计的道路线；

若对同一条第二道路线的提取结果为双线或者多线，则保留单线；其中，所述第二道路线为纳入路网密度统计的道路线；

将保留下的数据进行储存，获取所述第二道路中心线矢量数据。

优选的，所述路网估算模块具体用于：

打开所述第二道路中心线矢量数据的属性表，并添加一双精度字段；

右键所述双精度字段调出“计算几何”工具，计算所有道路中心线段的总长度；

计算所述电子地图栅格数据对应的研究范围的用地面积；

根据所述总长度以及所述用地面积估算所述路网密度。

本发明实施例提供的一种路网密度的估算装置，基于电子地图栅格数据提取道路中心线矢量数据，能够实现路网密度的快速估算并降低人工成本。

图3所示为本发明提供的一种终端设备的一个优选实施例的结构示意图，所述设备能够实现上述任一实施例所述的路网密度的估算方法的全部流程。

如图3所示，所述设备包括存储器、处理器；其中，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，且被所述处理器执行时实现如上述任一实施例所述的路网密度的估算方法。

本发明实施例提供的终端设备，能够实现路网密度的快速估算并降低人工成本。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

需要说明的是，上述终端设备包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，图3结构示意图仅仅是上述终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。

以上所述，仅是本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干等效的明显变型方式和/或等同替换方式，这些明显变型方式和/或等同替换方式也应视为本发明的保护范围。