浙江农林大学python期末考试_基于Python的地图匹配最短路径法实现

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在智能交通领域，众所周知，智能

交通系统在当今世界道路交通网络的管

理中发挥着重要的作用，而车辆导航系

统又是智能交通系统的重要组成部分。

在车辆导航系统中，定位的精确性和实

时性是导航系统的基本要求。但是，几

乎所有的车辆导航系统都存在着定位

误差问题，采用传统的硬件手段来改善

定位误差是比较困难的，而地图匹配是

一种软件修正技术，它把从ＧＰＳ接收机

处获取的车辆轨迹数据（也叫浮动车数

据）进行处理，并跟数字地图库中的地

图数据（即道路网数据）进行匹配，从

而达到修正车辆定位轨迹的目的。地图

匹配算法的重点是路径分析，现阶段往

往采用几何匹配、拓扑匹配和高级匹配

三类算法来实现正确的路径分析。最短

路径法作为常用的地图匹配算法，旨在

解决从一个轨迹点到其他轨迹点的最短

路径问题，但是，由于存在城市道路情

况复杂以及建筑物或隧道遮挡信号等因

素的影响，导致轨迹点之间缺失的信息

较多，所以提出了很多改进的地图匹配

算法，其中又属结合时空分析的最短路

径匹配算法应用最为广泛，通过空间相

对位置、时间、速度等特性来恢复路网

信息。

由于道

路

网

数据

采

集

工

作

量

大

、

精度要求高，需借助计算机应用软件来

实现地图匹配具体流程，目前程序开发

领域常用的开发语言有Ｊａｖａ、Ｃ／Ｃ＋＋、

Ｃ＃等，但其入门成本较高，程序代码复

杂，掌握难度相对较大。鉴于Ｐｙｔｈｏｎ语

言在设计上坚持简洁明了的风格，以其

学习难度低、操作简便、具有大量优秀

的库及框架等特征，在世界范围内广为

应用。因而本文利用Ｐｙｔｈｏｎ强大的编程

语言、高效的高级数据结构、面向对象

的设计方法和高度可扩展等优点，来实

现地图匹配最短路径法。

一、结合时空分析的最短路径算

法

早期在运用Ｄｊｋｓｔｒａ算法选取道路路

段和轨迹点的过程中，往往只考虑道路

的等级和属性，将每条道路当做单个个

基于Python的地图匹配最短路径法实现

刘佳瑜陈明扬杜佳慧施桉棋梁丹浙江农林大学

【

摘要

】地图匹配算法是应用定位轨迹点的几何、拓扑等特性，将车辆在行驶过程中得到的轨迹点与数字地图中的实际位置进行配对，得到车辆在地图

中的准确位置。而Python强大的脚本语言可应用于地图匹配的计算和建模。本文利用Python语言的简洁性、易读性和可扩展性来实现结合时空分析的最短

路径算法，并重点介绍了Python用于地图匹配的关键模块和最短路径算法的实现流程。实验采用真实的出租车轨迹点定位数据和道路网数据进行验证，结

果表明该最短路径法单点用时约为0.002s，匹配正确率可达到97.63%。

【

关键词

】地图匹配；Python；Djkstra距离；时空分析

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