10-周建华-Map-Matching for Low-Sampling-Rate GPS Trajectories1

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Map匹配是将用户位置观测序列与数字地图上的道路网络对齐的过程,它是移动对象管理、交通流量分析和导航等应用的基础预处理步骤。在实际应用中,存在大量低采样率(例如,每2-5分钟一个点)的GPS轨迹。然而,大多数当前的Map匹配方法仅处理高采样率(通常为每10-30秒一个点)的GPS数据,对于低采样率数据,由于数据不确定性增加,其效果会降低。 本文提出了一个新颖的全局Map匹配算法,称为ST-Matching,专门针对低采样率GPS轨迹。ST-Matching考虑了两个关键因素:(1)道路网络的空间几何和拓扑结构,以及(2)轨迹的时间/速度约束。基于空间-时间分析,从这些因素构建了一个候选图,然后从中识别出最佳匹配路径序列。 ST-Matching算法与增量算法和基于平均Fréchet距离(AFD)的全局Map匹配算法进行了比较。实验在合成数据集和真实数据集上进行。结果显示,对于低采样率轨迹,我们的ST-Matching算法在匹配精度上显著优于增量算法。同时,与AFD为基础的全局算法相比,ST-Matching不仅提高了准确性,还缩短了运行时间。 根据计算机科学分类,该研究涉及H.2.8[数据库应用]:空间数据库和GIS领域。主要涉及的通用术语包括算法设计。关键词包括Map匹配、低采样率GPS轨迹、ST-Matching、空间-时间分析、几何拓扑结构、速度约束、算法性能和效率。 ST-Matching算法的创新之处在于其能够有效处理数据不确定性,利用空间和时间信息来提高匹配的准确性和效率。通过构建候选图并考虑时间约束,它能够更精确地确定车辆在道路网络中的实际路径,这对于实时交通管理和分析至关重要。此外,与现有的全局和局部算法相比,ST-Matching在处理低采样率数据时展现出更好的性能,这使得它在处理大量低质量GPS数据的应用中具有优势。 这项研究为处理低采样率GPS轨迹的Map匹配问题提供了一种有效的方法,对于提升交通监控、智能交通系统以及位置服务的性能具有重要意义。未来的研究可能进一步探索如何优化ST-Matching算法,以适应更多复杂情况,例如动态变化的道路网络或更高的数据不准确性。