面向地图匹配研究的浮动车GPS开放数据介绍

浮动车(Floating Car Data)技术,是近年来国际智能交通系统(ITS)中所采用的采集道路交通数据的先进技术手段之一。其基本原理是:根据装备车载全球定位系统,定期记录浮动车在其行驶过程的车辆位置,方向和速度等信息,获取浮动车GPS数据。此次Open-Data计划开放广州市某实验道路的浮动车GPS 数据及道路地图数据, 以供研究者进行不同类型的地图匹配算法研究。数据可供所有人免费下载使用,这些数据仅限用于非商业用途,且基于开放数据的研究成果必须标注数据由OpenITS提供。

1.地图匹配研究

地图匹配是一项确定车辆在地图上位置的技术,依据GPS车载终端在车辆行驶过程中采集到的车辆GPS定位信息,通过特定模型和算法,将车辆的当前位置与电子地图上的道路相关联。

1.1多类型地图匹配算法

  1. 实时地图匹配:实时地图匹配的主要应用场景是导航,此类应用对算法的匹配效率要求高,匹配精度与另外两类地图匹配技术相比较低。
  2. 准实时地图匹配:准实时地图匹配主要用于交通信息发布,此类应用在进行匹配时允许存在一定延时,需要合理设计算法流程,在保证一定匹配效率的基础上尽量提高匹配精度。
  3. 离线地图匹配:用于城市规划或政策制定,此类应用对算法的匹配效率要求不高,匹配精度取决于GPS采样频率与算法本身。

1.2算法评价指标

定义两个指标用来评价地图匹配算法,分别为道路匹配率和平均延误时间。

1.2.1道路匹配率

1.2.2平均延误时间

2. 数据采集

本次Open-Data计划开放广州市某实验道路的浮动车GPS数据集与实验道路地图数据集。其中地图数据集包括实验道路及周边200米范围内的电子地图,浮动车GPS数据集指分别沿着实验路线1和实验路线2经多次采集回来的GPS数据。

实验道路如图2-1所示。全长18598m,涵盖12条不同道路及普通道路,高架桥以及下层道路等各类型的道路,其中蓝色标记处为有高架桥的路段,表2-1是编号与高架桥的对应关系。图2-2是实验道路路段划分示意图,不同的编号代表不同的道路,编号与道路名对应关系见表2-2。考虑到实验道路包含高架桥及下层道路,根据高架桥与下层道路的分布,设计了两条轨迹相同但路径不同的实验路线,乘坐出租车分别沿实验路线行驶,使用外置GPS模块采集到了两个数据集。数据集是以1s为采样间隔,因此可以抽稀为任意时间间隔的数据,以满足不同的实验需求。

表2-1 编号与高架路对应关系

编号

高架名

1

工业大道

2

内环路A线(高架1)

3

内环路A线(高架2)

表2-2  路段编号与路名的对应关系 

编号

道路名

1

新港西路

2

昌岗东路

3

昌岗中路

4

工业大道北

5

南田路

6

内环路A线(高架)

7

江湾路

8

江湾桥

9

东华南路

10

中山一路

11

广州大道中

12

广州大道南

2.1 Data-Set 1

Data-Set 1 包含沿实验路线1行驶6次采集的GPS数据,采集日期均为工作日。

实验路线1:新港西路-昌岗东路-昌岗中路-工业大道北-南田路-江湾路-江湾大桥-东华南路-内环路A线(高架2)-广州大道中-广州大道南。如图2-3所示,红色是实验路线1经过的普通道路部分,蓝色是实验路线1经过下层道路的部分,绿色是实验路线1经过高架桥的部分。从A点出发,沿顺时针方向。

 

2.2 Data-Set 2

Data-Set 2包含沿实验路线2行驶6次采集的GPS数据,采集日期均为工作日。

实验路线2:新港西路-昌岗东路-昌岗中路-工业大道北-南田路A线入口(匝道)-内环路A线(高架1)-江湾路-江湾大桥-东华南路-中山一路-广州大道中-广州大道南。如图3-4所示,红色是实验路线2经过的普通道路部分,蓝色是实验路线2经过下层道路的部分,绿色是实验路线2经过高架桥的部分。从A点出发,沿顺时针方向。

 

3.开放数据介绍

 3.1地图数据介绍

此次Open-Data计划提供实验道路及周边200米范围内的电子地图,地图数据信息以shapefile的格式开放,可直接通过ARCGIS打开,包含了道路名称(NAME)、道路类型(ROADTYPE)等道路信息以及道路间的拓扑关系。可以直接用做地图匹配的道路图层。图3-1是地图数据的样例,字段具体说明可见表3-1。

表3-1 地图数据各字段说明

字段名

数据类型

字段说明

OBJECTID

对象ID

地图对象编号

SHAPE

几何

地图对象类型

ID

对象ID

地图对象编号

NAME

文本

道路名称

RoadType

文本

道路类型

FRoadName

文本

道路起点名称

TRoadName

文本

道路终点名称

FNodeX

文本

道路起点的经度

FNodeY

文本

道路起点的纬度

TNodeX

文本

道路终点的经度

TNodeY

文本

道路终点的纬度

FNode1X

文本

离道路起点最近一个点的经度

FNode1Y

文本

离道路起点最近一个点的纬度

TNode1X

文本

离道路终点最近一个点的经度

TNode1Y

文本

离道路终点最近一个点的纬度

Length

文本

道路长度,单位:米

Flag

文本

ARCGIS自动生成编号

FNODE_

文本

路段起始节点ID

TNODE_

文本

路段终点节点ID

RoadID

文本

道路编号

SHAPE_Length

文本

SHAPE的长度

3.2 浮动车GPS数据介绍

依照两条实验路线,经过多次路线重复的采集,实验路线1和实验路线2分别获得6组浮动车GPS数据,数据包含了时间(TIME)、经纬度(LONGTITUDE/LATITUDE)、速度(SPEED)、航向(HEADING)、卫星数(NUM)信息。图3-2为GPS数据样例,各个字段的具体说明见表3-2。

 

表3-2 GPS数据字段说明

字段名

数据类型

字段说明

TIME

文本

收到GPS信号的标准卫星时间,格式为hhmmss(时分秒)

LONGITUDE

文本

经度,车辆经纬度的坐标系是WGS84的地球坐标。

LATIDUDE

文本

纬度,同上

SPEED

文本

车辆瞬时速度,单位为(km/h)

HEADING

文本

航向,即车辆行驶方向与正北方向的夹角,车辆静止时为空

NUM

文本

卫星数

4参考文献

[1] Zhao-cheng He, She Xi-wei, Li-jian Zhuang, Pei-lin Nie. On-line map-matching framework for floating car data with low sampling rate in urban road networks [J]. Intelligent Transport Systems, 2013,404-414.

[2] NEWSON P, KRUMM J. Hidden Markov map matching through noise and sparseness [C]. Proceedings of the 17th ACM SIGSPATIAL International Conference on Advances in Geographic Information Systems, 2009.

[3] Velaga N R, Quddus M A, Bristow A L. Developing an enhanced weight-based topological map-matching algorithm for intelligent transport systems[J]. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 2009, 17(6): 672-683.

 

 

引文格式(Citation Reference):

中文引文格式如下,时间信息请按实际情况更改。

OpenITS联盟 OpenData OpenData V4.0-面向地图匹配研究的浮动车GPS开放数据 https://www.openits.cn/openData2/570.jhtml (2021). Accessed: 2021-XX-XX

 

Please change the accessed data accordingly.

OpenITS Org. OpenData V4.0-GPS floating car open data for map matching research https://www.openits.cn/openData2/570.jhtml (2021). Accessed: 2021-XX-XX

 

注 :下载数据后解压时请使用除winRAR以外的解压工具进行解压

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