论文总字数：25468字

摘 要

随着交通网络日益复杂化，基于位置服务的广泛应用，城市道路功能逐步细化，为了能够有效进行交通管理以及满足车辆导航的需求，就需要对道路网络进行微观层面的研究。基于车道的道路网络模型以车道作为最小的建模单元，建立起车道之间的拓扑关系，准确描述了车道的属性信息，细致描述了路网的结构，不仅能够将复杂的交通路网表示出来，同时对于以单个车辆作为研究对象的微观交通仿真，以及车辆导航的实现提供了可靠的路网模型。

本文结合了现有的车道级道路网络模型，通过分析现有车道级道路网络模型的优缺点，提出并优化车道级道路网络模型，研究了该模型的构建技术，即从原始的路网数据中提取有效信息，从而生成正确的拓扑关系，对如何有效生成并存储车道信息以及车道网络拓扑正确性进行研究，并检验该模型的应用性能。

首先，对现有道路网络模型进行对比分析，探讨了现有的车道级道路网络模型的特点，研究了车道级道路网络模型的构建过程、道路网络拓扑关系、车道的存储方式和表达方式以及交叉口处将对应的车道连接起来的方式。在以上研究的基础上设计了车道级道路网络模型的概念模型和逻辑模型。

然后，根据南京市道路网络原始数据，研究车道级道路网络模型的构建算法。研究验证道路网络的属性数据的正确性的处理算法；实现了道路网络的拓扑检查与处理；研究车道级道路网络生成技术，实现了车道生成和存储，交叉口生成；研究Dijkstra算法，实现了最短路径查询。

最后，根据以上模型构建技术的研究，基于MapWinGIS开发平台和.Net开发平台，开发了车道级道路网络模型构建的程序，实现了车道生成和存储以及交叉口车道之间的连接，将模型应用于最短路径查询中。

关键词：车道级，道路网络模型，数据预处理，模型构建技术

Abstract

As the transportation network is increasingly complicated, the wide application of location-based services, urban road function gradually thinning, in order to be effective for traffic management, and meet the needs of vehicle navigation, you need to study on micro level of road network. Road network model based on the lane to lane modeling as the smallest unit, established the topological relationship between the lanes, accurately describes the attribute information of lanes, detailed describes the structure of road network, can not only represented the complex transportation network, at the same time in a single vehicle as the research object of microscopic traffic simulation, and the realization of the vehicle navigation provides reliable network model.

This paper combines the lane level of existing road network model, through the analysis of the advantages and disadvantages of existing lane road network model, is proposed and optimized lane road network model, the building technology of the model are researched, that is, from the original road network data to extract the effective information, to produce the correct topology relationship, lane lane how to generate and store information, and to study the accuracy of network topology, and verify the application performance of the model.

First of all, the comparative analysis to the existing road network model, discusses the existing lane road network model, the characteristics of lane level the process of the construction of the road network model is studied, road network topology, lane storage way and expressions as well as the intersection of connect the corresponding lanes. Based on the above research, the conceptual model and logical model of lane - level road network model are designed.

Then, according to the original data of nanjing road network, the construction algorithm of lane level road network model is studied. The processing algorithm for verifying the correctness of attribute data of road network is studied. Topology checking and processing of road network are realized. This paper studies the generation technology of carriage-level road network, realizes the generation and storage of lanes and the generation of intersections. Dijkstra algorithm is studied to implement shortest path query.

Finally, according to the above model building technology research, development platform and based on MapWinGIS. Net development platform, developed the lane level road network model building program, realized the driveway to generate and store, and the connection between the intersection traffic lanes, the model is applied to the shortest path query.

KEY WORDS: lane level, road network model, data pretreatment, model construction technology

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1车道级道路网络模型研究现状 2

1.2.2分析与小节 3

1.3论文研究内容 4

1.4论文组织结构 4

第二章 车道级道路网络模型设计 6

2.1车道级道路网络组成 6

2.2转向识别 6

2.2概念模型设计 8

2.3逻辑模型设计 10

2.4本章小节 12

第三章 车道级道路网络模型构建技术研究 13

3.1 数据预处理技术研究 13

3.1.1属性数据检查 13

3.1.2拓扑检查 15

3.2 模型构建技术研究 17

3.2.1车道级道路网络模型构建流程 17

3.2.2车道级道路网络模型实现过程 18

3.3本章小结 24

第四章 车道级道路网络模型构建的实现 25

4.1 程序设计 25

4.2 程序应用 26

4.2.1数据预处理实现 26

4.2.2模型构建实现 28

4.3 本章小结 30

第五章 总结与展望 31

5.1研究工作总结 31

5.2研究工作展望 31

致 谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

随着城市化进程的不断推进，城市机动车保有量持续增长，为满足人们的出行需求，城市交通设施也日益发达。为适应当前的道路网络，更好服务于居民，各种各样的道路形态和规则也应运而生，如公交专用线、单行道和限速车道等。在进行自动导航时，需要考虑到这些具有特定功能的车道，根据每个车道在交叉口处不同的转向信息，根据需要在转弯之前进行换道。因此，构建车道级的道路网络模型，以车道作为基本建模单元，能够准确细致地描述车道的属性信息，从而能够有效地对道路网络数据进行管理以及保证导航的正确性。

交通仿真是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用，是智能交通运输系统（ITS）的一个重要组成部分。根据交通微观仿真模型对交通系统描述的细节程度不同，交通仿真可分为三类：宏观仿真、中观仿真和微观仿真。其中，微观交通仿真模型是以单个车辆为对象，研究驾驶员在各种道路交通环境下的可能的驾驶方式。它能够模拟分析道路交叉口中交通流的运行状况，给信号控制方案提供预先仿真评价工作平台，还可以对公交专用道和公交车辆的运行进行模拟仿真以便规划公交线路、发车间距、公交停靠站和停靠时间。路网几何形状的精确描述是微观交通仿真模型的基本组成之一。路网作为车辆运行的载体，对路网拓扑关系及道路几何条件的真实描述是交通仿真模型真实描述交通状态的基础。而车道作为车辆行驶的直接载体，同时也是仿真系统中表述道路网络的基本单元，车辆在道路上的跟车、超车以及车道变换等微观行为都需要在基于车道的道路网络中进行研究。

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