具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于分级合并的城市路网融合方法。如图1所示，该方法包括：

S110、获取待处理区域的原始路网数据，基于原始路网数据将不同道路类型的主干道路分离至对应等级的第一图层中，并将与该主干道路对应的连接路分离至对应等级的第二图层中。

S120、获取每一主干道路路段及其对应的连接路路段的起止点坐标，并基于该起止点坐标将第二图层中的该连接路合并至第一图层中的该主干道路中。

S130、基于合并后的每一第一图层中每一主干道路路段的起止点坐标获得该第一图层对应的路网合并阈值，并基于该路网合并阈值对合并后的该第一图层中的主干道路进行融合。

S140、将融合后的每一第一图层合并至同一图层中，从而获得分级合并后的城市路网。

优选的，S110中，具体通过下述方式获取待处理区域的原始路网数据：

获取包含待处理区域路网数据的矢量地图数据集，选择待处理区域边界，并利用该边界对提取的路网数据进行裁剪，以获取待处理区域的原始路网数据。

具体的，通过浏览器访问开源地图数据网站www.openstreetmap.org，在地图中框选处待处理区域范围，下载并导出待处理区域的原始路网数据文件，其格式为map.osm，在ArcGIS中使用OpenStreetMap Toolbox的Load OSM File功能，加载原始路网数据文件即map.osm文件，并指定目标数据集为map，对原始路网数据文件map.osm进行转换，得到点数据、线数据和面数据三个图层，将其中的线数据图层加载到ArcGIS中，加载行政区划图层作为区域边界，通过“裁剪”工具去除待处理区域范围外的路网数据，得到裁剪后的原始路网数据及图层。

优选的，还包括对原始路网数据进行坐标转换，具体的，利用ArcGIS的“投影”功能，设置输出坐标系为WGS_1984_UTM_Zone_50N，以将地心坐标系(WGS1984地理坐标系)下的原始路网数据转换为UTM投影坐标系下的原始路网数据，以保证后续处理基于的原始路网数据为UTM投影坐标系下的原始路网数据。

优选的，主干道路及连接路均包括多个路段，原始路网数据包括每一路段的所属道路类型，其中，道路类型包括：主干道路包含的多种第一道路类型和连接路包含的多种第二道路类型。示例性的，主干道路包含的第一道路类型包括：高速公路、城市快速路、主干道、次干道、支路、小型道路、居住区道路、生活性街道、服务性道路、步行街、小径、自行车道、步行道路、阶梯、小道等多种不同道路类型，连接路包含的第二道路类型包括高速公路连接匝道、快速路连接路、主干道连接路、次干道连接路及支路连接路等。其中，主干道、次干道、高速公路、城市快速路、城市快速路连接路及支路分别如图2至图7所示。

优选的，基于原始路网数据将不同道路类型的主干道路分离至对应等级的第一图层中，并将与该主干道路对应的连接路分离至对应等级的第二图层中，包括：

将道路类型为第一道路类型的路段分离至对应等级的第一图层中；示例性的，第一道路类型为高速公路、城市快速路、主干道、次干道、支路、小型道路、居住区道路、生活性街道、服务性道路、步行街、小径、自行车道或步行道路，13种类型时，对应的，将道路类型为高速公路的路段分离至与该道路类型对应的第一图层中，将道路类型为城市快速路的路段分离至与该道路类型对应的第一图层中，以此类推，获得与13种第一道路类型对应的13个第一图层。

确定道路类型为第二道路类型的第一路段所关联的主干道路，并将该第一路段分离至与其关联的主干道路相应的对应等级的第二图层中。示例性的，第二道路类型为高速公路连接匝道、快速路连接路、主干道连接路、次干道连接路或支路连接路，5种类型时，对应的，将道路类型为高速公路连接匝道的路段分离至与其关联的高速公路相应的对应等级的第二图层中，将道路类型为快速路连接路的路段分离至与其关联的城市快速路相应的对应等级的第二图层中，以此类推，从而获得与5种连接路对应的5个第二图层。

具体的，原始路网数据中，每一主干道路包含的各路段是相互绑定的，即每一主干道路对应的一个路段集，每一连接路也对应一个路段集。在实际应用中，对不同道路类型的主干道路和连接路进行分离时，能够直接从原始路网数据中，将每一主干道路对应的路段集分离至对应等级的第一图层中，并将与该主干道路相关联的连接路对应的路段集分离至对应等级的第二图层中。

具体的，在ArcGIS软件中，使用“按属性分割”工具，指定分割字段为“highway”，可将原始路网图层分为主干道(primary)对应等级的第一图层、主干道连接路(primary_link)对应等级的第二图层、城市快速路(trunk)对应等级的第一图层、快速路连接路对应等级的第二图层等多个图层。具体的，一种道路类型对应一个等级，一个等级对应一个第一图层或者一个第二图层。

优选的，S120中，具体通过下述方式获取每一主干道路路段及其对应的连接路路段的起止点坐标：

在ArcGIS软件中，使用“要素折点转点”工具，指定点类型为BOTH_ENDS，分别从每一第一图层、每一第二图层中提取各主干道路路段及对应的连接路路段的起止点坐标，以便于后续主干道路及其连接路分析以及路网合并阈值的计算。

优选的，基于起止点坐标将连接路合并至对应的主干道路中，包括：

在连接路对应的第二图层包含的路段起、止点中，滤除与主干道路包含的路段起、止点坐标相同的第一类起、止点，以获得包含第二类起、止点的第三图层。即第二类起、止点是与第一图层中不重复的起、止点。示例性的，在ArcGIS软件中，以城市快速路(trunk)为例，利用“擦除”工具，将城市快速路对应的连接路(trunk_link)起止点作为输入要素，将城市快速路(trunk)起止点作为擦除要素，可获得仅在城市快速路对应的连接路(trunk_link)中存在的起止点，即包含第二类起、止点的第三图层。

在连接路对应的第二图层包含的路段中，选择与第三图层中第二类起、止点具有不同唯一性标识的路段。具体的，在ArcGIS软件中，使用“按属性选择图层”工具，将trunk_link图层作为输入，通过OSMID作为过滤器，即在表达式中输入“OSMID NOT IN(SELECTOSMID FROM trunk_pt_dif)”，即可选中第三图层中两端均与主干道路连接的路段。

将选择的路段合并到主干道路对应的第一图层中，以实现将连接路合并至对应的主干道路中。具体的，在ArcGIS软件中，使用“追加”工具，将上述选中的第三图层中两端均与主干道路连接的路段作为输入数据集，将城市快速路(trunk)对应的第一图层作为目标数据集，即可将已选中连接路中的路段，添加到城市快速路中。合并前的城市快速路及其连接路如图8所示，合并前的城市快速路如图9所示，将对应的连接路合并至城市快速路后获得的城市快速路如图10所示，从图中8、10中可以看出，使用本发明提出的合并方法能够准确的对连接路和城市快速路进行融合，从图9、10中可以看出，将对应的连接路合并至城市快速路中能够主干道路的断线问题。

优选的，S130中，基于合并后的每一第一图层中每一主干道路路段的起止点坐标获得该第一图层对应的路网合并阈值，包括：

在合并后的每一第一图层中，计算路段起点与距其最近的起点或止点间的第一距离值，以及计算路段止点与距其最近的起点或止点间的第二距离值。

遍历第一图层中的每一路段，对应获得多个第一距离值和第二距离值。

示例性的，以城市快速路对应的第一图层为例，在ArcGIS软件中，利用“生成邻近表”工具，将输入要素和邻近要素均指定为城市快速路(trunk)的起止点，计算得到包含到各起、止点最近节点(起点或止点)的编码及距离的属性表。

将多个第一距离值和第二距离值按大小进行升序排序，将预设位次的第一距离值或第二距离值作为该第一图层对应的路网合并阈值。优选的，预设位次为升序排序对应的总位次的95％。示例性的，共有1000个距离值，则将第950位次对应的距离值作为该第一图层对应的路网合并阈值。具体的，在ArcGIS软件中，打开上述属性表，利用“创建图形”功能创建节点距离的直方图，如图11所示，观察距离分布，将覆盖95％区域的距离值确定为该第一图层对应的路网合并阈值。

优选的，基于该路网合并阈值对合并后的该第一图层中的主干道路进行融合包括：

为了后期能够准确的将主干道路进行融合，需将合并后的第一图层中包含的连接路路段的等级设置为与第一图层等级相同。具体的，创建包含所有道路类型的路网等级表，其中主干道路及其连接路等级相同，保存为xls文件后，将其导入包含路网等级的数据集。示例性的，打开城市快速路对应的第一图层的属性表，使用“连接和关联”功能，利用highway字段将其与路网等级数据集建立连接，属性表中即可出现该城市快速路对应的路网等级字段。

计算第一图层中等级相同且相互平行的主干道路间的距离，若该距离小于该第一图层对应的路网合并阈值，则将相互平行的主干道路融合为一条主干道路。具体的，在ArcGIS软件中，利用“合并分开的道路”工具，将城市快速路对应的第一图层作为输入要素，将路网等级作为合并字段，将路网合并阈值作为合并距离，即可实现城市快速路路网的融合。具体的，融合前的城市快速路如图10所示，融合后的城市快速路如图12所示，从图12中可以看出，融合后的网络更加简洁。

优选的，S140中，将融合后的每一第一图层合并至同一图层中，从而获得融合后的城市路网，包括：

以多个第一图层中的任一图层作为目标图层，将其他第一图层依次合并到该目标图层中，以获得分级合并后的城市路网。具体的，在ArcGIS软件中，复制合并后的主干道(primary)对应的第一图层，然后利用“追加”工具将次干道(secondary)对应的第一图层、高速公路(motorway)对应的第一图层、城市快速路(trunk)对应的第一图层、支路(tertiary)对应的第一图层等多个第一图层合并至主干道对应的第一图层中，从而获得融合后的完整城市路网。示例性的，分级合并前的城市路网如图13所示，分级合并后的城市路网如图14所示，从图14中可以看出，融合后的完整城市路网简洁、主干道路不存在孤点、断线、多线并行及重复的问题。

优选的，还包括，在ArcGIS软件中，利用“擦除”工具，将原始路网作为输入，将融合后的路网作为擦除要素，即可计算得到融合中经过处理的道路，并与融合后的路网对比，可查看融合结果是否准确。

本发明的另一个实施例，公开了一种基于分级合并的城市路网融合系统。

由于该系统实施例与上述方法实施例基于相同的原理，因此重复之处可以参考上述方法实施例，在此不再赘述。

具体的，如图15所示，该系统包括：

分级模块110，用于基于获取的待处理区域的原始路网数据，将不同道路类型的主干道路分离至对应等级的第一图层中，并将不同道路类型的连接路路段分离至对应等级的第二图层中。

连接路合并模块120，用于获取每一主干道路路段及其对应的连接路路段的起止点坐标，并基于该起止点坐标将第二图层中的该连接路合并至第一图层中的该主干道路中。

主干道路融合模块130，用于基于合并后的每一第一图层中每一主干道路路段的起止点坐标获得该第一图层对应的路网合并阈值，并基于该路网合并阈值对合并后的该第一图层中的主干道路进行融合。

合并模块140，用于将融合后的每一第一图层合并至同一图层中，从而获得融合后的城市路网。

本发明的有一个实施例，公开了一种存储介质，用于存储计算机指令，处理器执行所述计算机程序，能够实现前述基于分级合并的城市路网融合方法。存储介质可以是随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质

与现有技术相比，本发明实施例公开的基于分级合并的城市路网融合方法及系统，首先，通过将不同道路类型的主干道路分离至对应等级的第一图层中，并将主干道路对应的连接路分离对应等级的第二图层中，在第二图层包含的路段起、止点中，滤除与主干道路包含的路段起、止点坐标相同的起、止点，获得对应的第三图层，在第二图层包含的路段中，选择与第三图层中起、止点具有不同唯一性标识的路段，并将选择的路段合并至第一图层中，以实现主干道路的连接，从而能够规避了对主干道路进行融合时导致的孤点、断线问题，此外，通过将不同道路类型的主干道路分离至对应等级的图层中，再进行合并，能够规避对主干道路进行合并时导致的的主干道路多线并行、重复的问题，并且通过相应的自动化程序能够自动执行该方法对应的流程，实现城市路网的融合，快速高效。其次，通过对路网中的主干道路及对应的连接路分级处理，降低了对获得的原始路网数据格式和精度的要求，无需人工干预处理数据，通用性强，规避了人工干预的不确定性，并提高了路网数据的处理效率。此外，通过分级合并的路网数据融合方法，去除了路网中的孤点、并对并行线路进行合并，获得融合后的路网，基于融合后的路网进行可达性计算与基于融合前的路网进行可达性计算能够达到相同的计算效果和计算精度，但由于合并后的路网中，减少了孤点的要素，且主干道路及连接路的连接简化，其应用于园林绿化分析等场景时，分析效率和分析结果可靠性显著提升。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。