中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院“科研成果快报”
1. 标题
· Road network generalization considering traffic flow patterns
· 顾及交通流模式的道路网综合算法研究
2. 相关成果
· Wenhao Yu, Yifan Zhang*, Tinghua Ai, Qingfeng Guan, Zhanlong Chen &Haixia Li. Road network generalization considering traffic flow patterns, International Journal of Geographical Information Science, 2019. DOI: 10.1080/13658816.2019.1650936. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/13658816.2019.1650936
· Wenhao Yu, Yifan Zhang*, Zhanlong Chen. Automated generalization of facility points-of-interest with service area delimitation. IEEE Access, 2019, 7, 63921 - 63935. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2916977
3. 成果团队成员
· 禹文豪，博士，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院，副教授，主要从事地图综合、空间数据挖掘及智慧城市应用等研究。（联系邮箱：ywh_whu@126.com；个人网站：http://grzy.cug.edu.cn/yuwenhao/zh_CN/index.htm）
· 张一帆，硕士研究生，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院。研究方向为地图综合与空间数据挖掘。
· 艾廷华，博士，武汉大学资源与环境科学学院，教授，主要从事地图综合、空间大数据分析和空间认知等研究。
· 关庆锋，博士，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院，教授，主要从事高性能空间计算、空间计算智能、时空大数据和时空数据挖掘与模拟等研究。
· 陈占龙，博士，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院，副教授，博士生导师，主要从事地理信息系统理论与基础软件研发、时空数据挖掘与地理计算、空间认知与推理等研究。
· 李海霞，硕士，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院。
4. 成果介绍
路网综合是地图学领域的经典问题，其目的在于，减少地图目标数量的同时，尽量保持综合前后路网的整体模式特征。该技术可支持地图数据金字塔模型构建、矢量数据渐进式传输以及网络地图多尺度表达等应用。路网综合算法的关键是提取道路结构的模式特征，并依此设计弧段选取策略。然而，传统方法仅关注路网的几何和拓扑属性，通过引入图论、路划（stroke）等模型，选取拓扑显著的中心弧段和几何连续性较好的邻接弧段。人们由导航地图选择路径的过程中，除了关注弧度的拓扑和几何属性，往往更强调弧段之间的功能联系。该特征反映到地图上即为邻接弧段共同形成一条出行路径的概率。交通联系较大时，相应道路应被视为一个整体来考虑（即在地图上同时被删除或保留），以保证高频通行路线的完整性。
基于以上思想，接下来的问题便是如何量测弧段间的功能联系。本文通过引入交通大数据的出租车轨迹流，判断弧段间是否存在显著的交通流；若存在，则认为弧段间具有较强的功能联系（图1），在地图综合过程中，需同时保留或删除相应弧段，以最大程度还原真实场景下人们的路径选择（图2）。
方法分为三个部分：（1）首先依据几何视觉格式塔原则，由道路网拓扑结构提取路划stroke；并以路划作为基本单元，计算道路网的几何和拓扑指标；（2）引入交通流来构建几何弧段间的交通功能联系；（3）基于几何、拓扑以及交通功能指标对路网进行综合选取。验证实验以高德导航地图作为标准数据，结果表明，该方法比较传统几何方法更有效（图3和图4）。
图1 弧段间交通功能联系构建的示意图（三辆车从弧段A流向弧段B，一辆车从A流向C，其表明A与B的交通联系强于A与C）
图2 传统几何算法与本文改进算法的对比示例（图c为传统方法选取结果，图d为改进算法选取结果：弧段 B和G之间的交通联系较强，则两条道路需同时被选取，以保持高频通行路线的完整性；而传统算法仅考虑几何和拓扑属性，选取拓扑指标值较大的B和C）
(a)
(b)
(
(c)
(d)
图3 传统几何算法与本文改进算法的选取结果对比（图a和图c为本文改进算法结果；图b和图d为传统算法结果）
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图4选取结果局部对比（图a和图d为本文改进算法结果；图b和图e为传统几何算法结果；图c和图f为对应道路上的车辆轨迹流）
