TW201327458A - 一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法 - Google Patents

Abstract

一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，以車輛探測資料GPS、無線網路信令為演算分析資料，將傳統電子地圖路網資料整理為適合交通資訊應用之交通路網資料，本發明應用地理資訊系統技術、統計分析技術，利用大量蒐集車輛探測資料，分析車輛行經軌跡並建立路段交通模式，合併交通模式相似高之端點相鄰路段，生成交通路網基本資料；交通資訊蒐集技術如車輛偵測器、全球定位系統浮動車檢測儀、CFVD，基於本發明交通路網，減少處理之路網資料，推算各個道路路段交通資訊，提升交通資訊蒐集技術系統效能，提供即時交通資訊滿足用路人需求。

Description

一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法

本發明係關於一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，特別指一種導入車輛探測資料之路網資料整理方法；主要運用資料探勘技術、地理資訊系統(Geographic Information System，GIS)技術來分析大量累積之車輛探測資料，以得出各路段之交通模式，比較各路段之交通模式，可合併交通模式相似且地理位置相鄰之路段，進而減少路網路段資料筆數，使其更適用於交通領域。交通資訊蒐集技術諸如車輛偵測器、GPS Floating Vehicle Detector(GFVD)、Cellular Floating Vehicle Detector(CFVD)等，可基於本發明之交通路網，推算各個交通路網路段行駛速度、車流量等交通資訊參數，有效地發佈交通資訊至行動裝置。藉由本發明產生之交通資訊路網資料，可為交通資訊應用服務之重要基石。

先進用路人資訊系統(Advanced Traveler Information System,ATIS)為智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System,ITS)九大領域之一，其主要功能為提供用路人即時交通資訊，包含路況資訊、大眾運輸系統資訊、停車場資訊及路徑導引服務等，讓用路人能根據交通路況選擇最有利之道路行駛，減少旅行時間。

為提供ATIS相關服務，政府部門必須於路側建置許多硬體設備以蒐集道路之佔有率、流量及車速，然而，此種方法需在每個偵測路段佈建線路與偵測設備，不但設備成本昂貴、偵測路段範圍擴充不易，其後續之維護成本更是一筆龐大的負擔。因此，近年來利用探偵車輛蒐集交通資訊之技術乃成為目前國內交通資訊蒐集最熱門議題之一，許多電信、加值廠商紛紛著眼於探偵車輛交通資訊蒐集系統投資小、資料內容豐富之優點，積極朝探偵車輛交通資訊蒐集領域發展。

探偵車輛交通資訊蒐集技術可分成GPS Floating Vehicle Detector(GFVD)技術與Cellular Floating Vehicle Detector(CFVD)技術兩大類，主要差異在於分析的資訊不同，GFVD技術分析GPS資料，CFVD分析行動網路信令資料，目前實務上又以GFVD為主要技術。GFVD係以裝載專用前端設備(具備GPS定位與無線通訊傳輸模組)之車輛作為交通資訊蒐集探偵車。當探偵車行走於道路上時，前端設備回報車輛當時所在位置、車行方向及時間等資訊，系統藉由蒐集分析探偵車輛回報之GPS資料來取得車輛所在地交通資料。GFVD建置及維運成本低於路側車輛偵測器，且車輛偵測器僅能提供固定地點及特定路段的行車速率，若探偵車數量足夠，探測車輛涵蓋範圍廣泛，GFVD可提供路網上所有路段的交通資料。

在過往之習用技術中，探測車輛交通資訊蒐集技術使用傳統路網，該路網原適用於導航、電子地圖等資訊應用服務。探偵車輛交通資訊蒐集技術會分析探偵車所回報之GPS資訊或無線網路信令，並推算路段速度。但由於應用目的不同，傳統路網道路路段分段原則並非依據道路交通狀況，造成路網資料過於龐大系統不易分析，因此難以做為探偵車技術之路段路網。直接採用傳統路網路段資料，甚至可能造成路段時速之誤判或影響時速結果之準確率。在部分探偵車輛交通資訊蒐集技術研究中，或以手動的方式透過GIS工具將傳統道路路網劃分為多個待測道路路段，依照不同的交通狀況進行道路分段。採用手動的方式優點在於分段精確，缺點在於耗費時日，更是難以處理大範圍的路網資料。

本發明之主要目的即在於提供一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，係藉由分析大量累積的歷史車輛探測資料，合併交通模式相似路段，減少路網資料筆數，將傳統路網整理為適合交通資訊應用之交通路網。

本發明之另一目的是提供交通資訊蒐集技術，諸如車輛偵測器、GPS Floating Vehicle Detector(GFVD)、Cellular Floating Vehicle Detector(CFVD)等一交通路網。交通資訊蒐集技術可利用本發明所生成之交通路網，進行交通資訊之收集、演算以及發佈等功能。依據歷史交通狀況合併交通路網路段，交通資訊蒐集技術可單一化各路段交通變化方式，減少交通路網資料筆數，加快GIS技術即時處理效能，進而提升交通資訊蒐集技術績效。

可達成上述發明目的之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法係利用大量歷史車輛探測資料諸如現今極為普及的車輛定時回傳之GPS資料或行動電話基地台無線網路信令，分析路網路段之交通模式，將具有相似交通資訊模式與地理位置相鄰之路段合併，生成一交通路網。交通資訊蒐集技術諸如車輛偵測器、GPS Floating Vehicle Detector(GFVD)、Cellular Floating Vehicle Detector(CFVD)等，可基於本發明之交通路網，減少所需處理之路網資料，推算各個道路路段交通資訊，進而提升交通資訊蒐集技術系統之效能，以達成智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System,ITS)九大領域中，先進用路人資訊系統(Advanced Traveler Information System,ATIS)提供即時交通資訊減少用路人旅行時間之需求。

一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，係基於複數筆幾何折線之路段所形成之路網，分析車輛探測資料之交通模式，合併交通模式相似之端點重疊路段，生成一交通路網，其中該方法包括下列步驟：分析車輛行駛軌跡，係提供行駛軌跡分析單元，分析每輛車之車輛探測資料，用以判斷車輛所行經之路段；產生路段交通模式，係提供交通模式產生單元，該單元利用其他來源之路網交通資料，或根據路段資訊與該行駛軌跡分析單元之成果，推算各個路段之交通資料，當各路段累積一定期間之交通資料後，該交通模式產生單元係針對各個路段建立交通模式；合併端點重疊路段，係提供交通模式比對單元，其中讀取端點重疊路段之交通模式，係計算交通模式之相似度，若複數筆端點重疊路段之交通模式相似度高，則合併端點重疊路段為新路段後移除被合併之路段；若複數筆端點重疊路段之交通模式相似度低，則不予合併，且將複數筆端點重疊路段設定為保留路段；若單一筆路段資料之端點不與其他路段之端點重疊，則將該路段設定為保留路段；以及交通路網路段儲存，提供路網儲存單元，將新路段與保留路段儲存至交通路網儲存媒介，其中該車輛探測資料係為全球定位系統資料、或無線通訊網路信令，其中該行駛軌跡分析單元係讀入車輛所回傳的全球定位系統資料，並參考該全球定位系統資料的位置資訊，利用空間幾何演算法推算距離該筆全球定位系統距離最近的路網路段，參考全球定位系統時間順序，進而求得車輛所行經之路段，其中該行駛軌跡分析單元係利用行動網路基地台所回傳之無線通訊網路信令，分析無線通訊網路信令之基地台ID欄位，藉由利用無線通訊網路信令之基地台ID變化情形，進而求得車輛所行經之路段，其中該產生路段交通模式之該其他來源之路網交通資料係為路段時速、流量、或佔有率，其中該產生路段交通模式之該交通模式產生單元係利用其他來源之路網交通資料，或根據路段資訊與該行駛軌跡分析單元之成果，推算各個路段之交通資料，當各路段累積一定期間之交通資料後，交通模式產生單元針對各個路段建立交通資料與時間之變化關係，以建立交通模式，其中該合併端點重疊路段之該交通模式比對單元比對端點重疊路段之交通模式相似度。該交通模式比對單元不斷比對端點重疊路段芝交通模式，直到路網內不存在具備相似交通模式之端點重疊路段為止，其中該交通路網路段儲存之交通路網儲存媒介係為資料庫、或檔案系統。

本發明係透過下面幾種技術完成：

1.　取得大量累積歷史車輛探測資料後，基於車輛探測資料之基本屬性與GIS技術分析車輛探測資料。例如GPS資料具有時間、經緯度位置及方位等資訊，GIS技術可將GPS對應至最接近之路網路段，再佐以時間與方位等資訊，可得知車輛所行經之路段，藉此分析車輛行經軌跡。

2.　利用車輛行經軌跡可演算時速、流量及佔有率等交通參數，利用長時間大量累積之車輛探測資料，針對各個路段建立交通模式模型。

3.　比較端點重疊路段之交通模式，當有相似之交通模式時，即將路段合併為新路段，若路段交通模式不相似時則保留路段，最後記錄新路段與保留路段生成一交通路網。

本發明所提出之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，可減少路網資料筆數，避免切分太細的路網資料影響交通資訊應用系統之效能。所生成之交通路網，可應用於諸如GFVD等交通資訊蒐集技術。GFVD可將本發明所生成之交通路網，當作交通資訊待測路網，蒐集路網上交通資訊。由於交通路網路段資料筆數較少，GFVD可有較好之處理效能，提高交通資訊演算、發佈之效率。

本發明所提供之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.　本發明應用大量車輛探測資料，合併交通模式相似高之路網相鄰路段，將路網整理為交通路網，可有效減少路網資料筆數，提升路網相關應用之效益。

2.　本發明所提出的一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，特別適用於GPS Floating Vehicle Detector(GFVD)系統。基於本發明之交通路網，GFVD系統所需處理之路網資料較少，可提升其時速演算處理效能。

本發明係為一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法。

請參考圖一所示，為本發明一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法實施例之流程圖，交通路網生成方法可分為幾個步驟：

1.　讀取車輛探測資料與路網資料105。

2.　分析車輛行駛軌跡106。

3.　產生路段交通模式107。

4.　檢測相鄰路段是否有相似交通模式108，若為是，則合併相鄰路段109，若否則保留原路段。

5.　儲存交通路網110。

車輛探測資料102可為GPS資料或是行動網路無線基地台信令，尤其是GPS資料，其格式欄位包含時間、經緯度、方向及車速等資訊，可利用經緯度、方向經過GIS幾何運算，找出與GPS最接近之路網路段資料101。路網路段資料101由多筆經緯度點構成，為幾何折線，具備兩端點與中間點；行駛車輛軌跡分析106可得出車輛所行經路段，並可根據車輛探測資料102推測車輛行經路段時之車速、流量及佔有率等交通資訊；各路段累積大量交通資訊後，可建立各路段之交通模式107。若兩路段之中間點或兩端點有重疊，表示兩路段相鄰，可判斷交通模式是否相似108，如交通模式相似，則合併兩路段109為新路段；若兩路段交通模式不相似，則保留兩路段。最後儲存新路段110與保留路段至路網資料儲存媒介111，完成交通路網之生成。

請參閱圖二所示，為本發明一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法實施例之系統架構圖，其組成主要包括下列幾個部分：

1.　路網資料庫201：儲存一般導航路網、電子地圖圖資等資料。

2.　車輛探測資料庫202：儲存車輛探測資料，例如車載機定時回傳之GPS資料。

3.　其他來源交通資料庫203：儲存其他來源之交通資料庫；本發明可利用車輛探測資料102建立車輛行駛軌跡，進而建立路段交通模式107，也直接運用其他來源之交通資料103，來源諸如政府部門或ETC(Electronic Toll Collection)系統之車速、流量及佔有率相關參數，交通模式產生單元208可根據其他來源交通資料103建立交通模式。

4.　路網格式化單元204：路網格式化單元204讀入路網資料，進而轉換為系統可處理之格式。

5.　車輛探測資料分析模組205：車輛探測資料分析模組205包含行駛軌跡分析單元107以及交通模式產生單208兩個單元，該模組讀入路網資料101、車輛探測資料102以及其他來源交通資料103，並產出各路段之交通模式。

6.　行駛軌跡分析單元207：行駛軌跡分析單元207讀入每輛車所回報之車輛探測資料102，以分析車輛所行經之路段。對於GPS資料，行駛軌跡分析單元參考GPS資料的經緯度資訊，利用空間幾何演算法推算距離該筆GPS距離最近的路網路段，參考GPS時間順序，進而求得車輛所行經之路段。如附件二所試，圓點表示車輛趟次軌跡資料，車輛趟次軌跡資料是離散時間回傳之資料，且車輛不斷在路網上移動，利用行駛軌跡分析單元可求出車輛行經Road-W、Road-X、Road-Y及Road-Z路段。對於行動網路基地台所回傳之無線通訊網路信令，行駛軌跡分析單元可分析無線通訊網路信令的基地台ID欄位，藉由考量無線通訊網路信令的基地台ID變化情形，可分析車輛所行經之路網路段。如附件三所示，車輛由圖的左下方駛向右上方，所收集的無線網路信令之基地台代碼會由D、E轉換置為A、B，行駛軌跡分析單元可依此求得車輛所行經之路段為Road-X。

7.　交通模式產生單元208：根據行駛軌跡分析單元207所分析之結果，交通模式產生單元208可得知車輛所行經之路段，因此交通模式產生單元208可利用路段資訊101與車輛探測資料102推算行經道路時速等交通資訊。各路段累積一定期間之交通資訊資料後，可建立交通模式。如附件一所示，縱座標為時速，橫坐標為時間點，交通模式為時速與時間之變化關係。交通模式產生單元208將交通模式資料存入交通模式資料庫209內，以供交通路網生成模組206所使用。

8.　交通模式資料庫209：儲存交通模式產生單元208所產出之交通模式，以提供交通路網生成模組206使用。

9.　交通路網生成模組206：交通路網生成模組206讀入交通模式資料庫209內的交通模式與路網資料，經過路段模式比對與運算後，將所生成之交通路網存到交通路網資料庫212中。

10.交通模式比對單元210：交通模式比對單元210讀取兩相鄰路段之交通模式，計算兩者之相似度，若相似度高則合併兩相鄰路段為新路段後移除兩路段；若相似度低則保留兩路段。交通模式比對單元210不斷進行上述流程，直到路網內不存在具備相似交通模式之兩相鄰路段為止。如附件依所示，路段之交通模式為一縱座標為時速，橫坐標為時間點之關係表，Pattern-i與Pattern-j表示路段i、j之交通模式。利用下列公式可計算兩者之相似性：

若路段i與路段j的相似性小於門檻值則合併兩路段；反之，則保留路段i與路段j。

11.路網儲存單元211：路網儲存單元211接收交通模式比對單元210所生成之交通路網資料，並儲存至交通路網資料庫212。

12.交通路網資料庫212：交通路網資料庫212儲存交通路網資料。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請　貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

101．．．路網資料

102．．．車輛探測資料

103．．．其他來源之路網交通資料

104．．．路網資料格式化

105．．．讀取車輛探測資料與路網資料

106．．．分析車輛行駛軌跡

107．．．產生路段交通模式

108．．．是否存在有相似交通模式之相鄰路段

109．．．合併相鄰路段

110．．．儲存交通路網

111．．．交通路網儲存媒介

201．．．路網資料庫

202．．．車輛探測資料庫

203．．．其他來源之路網交通資料

204．．．路網格式化單元

205．．．車輛探測資料分析模組

206．．．交通路網生成模組

207．．．行駛軌跡分析單元

208．．．交通模式產生單元

209．．．交通模式資料庫

210．．．交通模式比對單元

211．．．路網儲存單元

212．．．交通路網資料庫

301．．．路段i之交通模式

302．．．路段j之交通模式

401．．．GPS車輛探測資料

501．．．無線通訊信令車輛探測資料

502．．．無線通訊基地台

請參閱有關本發明之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關附圖為：

第一圖為本發明一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法實施例之流程圖；

第二圖為本發明一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法實施例之系統架構圖。

【附件簡單說明】

附件一為本發明一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法實施例之交通模式圖；

附件二為本發明實施例之GPS車輛探偵資料行駛路徑軌跡圖；以及

附件三為本發明實施例之無線通訊信令車輛探偵資料行駛路徑軌跡圖。

101．．．路網資料

102．．．車輛探測資料

103．．．其他來源之路網交通資料

104．．．路網資料格式化

105．．．讀取車輛探測資料與路網資料

106．．．分析車輛行駛軌跡

107．．．產生路段交通模式

108．．．是否存在有相似交通模式之相鄰路段

109．．．合併相鄰路段

110．．．儲存交通路網

111．．．交通路網儲存媒介

Claims (8)

1. 一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，係基於複數筆幾何折線之路段所形成之路網，分析車輛探測資料之交通模式，合併交通模式相似之端點重疊路段，生成一交通路網，其中該方法包括下列步驟：分析車輛行駛軌跡，係提供行駛軌跡分析單元，分析每輛車之車輛探測資料，用以判斷車輛所行經之路段；產生路段交通模式，係提供交通模式產生單元，該單元利用其他來源之路網交通資料，或根據路段資訊與該行駛軌跡分析單元之成果，推算各個路段之交通資料，當各路段累積一定期間之交通資料後，該交通模式產生單元係針對各個路段建立交通模式；合併端點重疊路段，係提供交通模式比對單元，其中讀取端點重疊路段之交通模式，係計算交通模式之相似度，若複數筆端點重疊路段之交通模式相似度高，則合併端點重疊路段為新路段後移除被合併之路段；若複數筆端點重疊路段之交通模式相似度低，則不予合併，且將複數筆端點重疊路段設定為保留路段；若單一筆路段資料之端點不與其他路段之端點重疊，則將該路段設定為保留路段；以及及交通路網路段儲存，提供路網儲存單元，將新路段與保留路段儲存至交通路網儲存媒介。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，其中該車輛探測資料係為全球定位系統資料、或無線通訊網路信令。
3. 如申請專利範圍第1項所述之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，其中該行駛軌跡分析單元係讀入車輛所回傳的全球定位系統資料，並參考該全球定位系統資料的位置資訊，利用空間幾何演算法推算距離該筆全球定位系統距離最近的路網路段，參考全球定位系統時間順序，進而求得車輛所行經之路段。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，其中該行駛軌跡分析單元係利用行動網路基地台所回傳之無線通訊網路信令，分析無線通訊網路信令之基地台ID欄位，藉由利用無線通訊網路信令之基地台ID變化情形，進而求得車輛所行經之路段。
5. 如申請專利範圍第1項所述之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，其中該產生路段交通模式之該其他來源之路網交通資料係為路段時速、流量、或佔有率。
6. 如申請專利範圍第1項所述之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，其中該產生路段交通模式之該交通模式產生單元係利用其他來源之路網交通資料，或根據路段資訊與該行駛軌跡分析單元之成果，推算各個路段之交通資料，當各路段累積一定期間之交通資料後，交通模式產生單元針對各個路段建立交通資料與時間之變化關係，以建立交通模式。
7. 如申請專利範圍第1項所述之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，其中該合併端點重疊路段之該交通模式比對單元比對端點重疊路段之交通模式相似度。該交通模式比對單元不斷比對端點重疊路段芝交通模式，直到路網內不存在具備相似交通模式之端點重疊路段為止。
8. 如申請專利範圍第1項所述之一種應用車輛探測資料之交通路網生成方法，其中該交通路網路段儲存之交通路網儲存媒介係為資料庫、或檔案系統。