(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211378002.5 (22)申请日 2022.11.04 (71)申请人 南通大学 地址 226000 江苏省南 通市啬园路9号 申请人 深圳市规划 和自然资源数据管理中 心 （深圳市空间地理信息中心） (72)发明人 车明亮　杨帆　张驰　钞振华　 孙金磊　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 徐激波 (51)Int.Cl. G06F 16/22(2019.01) G06F 16/29(2019.01) G06F 17/16(2006.01)G06T 7/68(2017.01) G06T 11/20(2006.01) (54)发明名称 一种基于GIS的道路数据向最短路径邻接矩 阵转换的方法 (57)摘要 本发明公开一种基于GIS的道路数据向最短 路径邻接矩阵转换的方法， 首先准备道路中心线 数据， 然后为道路中心线数据赋属性， 并将道路 中心线数据的所有线 段在交点处打断； 提取道路 中心线数据的结点， 利用生 成的结点数据剪断道 路中心线数据的所有线段后编辑新生成的道路 中心线数据的属性字段； 为结点数据添加属性字 段Id并赋值， 通过编写结点数据去重算法， 对结 点数据进行去重处理， 随后为去重后的结点数据 添加属性字段并赋值， 关联结点数据和道路数 据， 创建道路结点邻接关系映射表， 最后导出结 点数据属性表中的邻接矩阵。 本发 明能有效转换 道路数据为邻接矩阵， 转换效率高。 权利要求书4页 说明书10页 附图3页 CN 115544021 A 2022.12.30 CN 115544021 A 1.一种基于GIS的道路数据向最短路径邻 接矩阵转换的方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤S1:准备道路中心线数据： 收集道路中心线数据或使用地理信息系统软件绘制道 路中心线数据,该 数据格式为矢量线数据， 命名为roads.shp.； 步骤S2:为道路中心线数据赋属性： 利用地理信息系统软件为道路中心线数据 roads.shp添加属性字段， 分别为 “Name”、“Type”、“Region”和“Note”， 并为每个要素添加相 应属性,在上述字段中， “Name”表示路段的名称； “Type”表示路段的类型； “Region”表示路 段所属区域； “Note”表示和路段相关的备注； 步骤S3:将道路中心线数据的所有线段在交点处打断： 利用地理信息系统软件的打断 相交线工具将道路中心线数据roads.shp的所有线段在 交点处打断； 利用地理信息系统软 件的拓扑工具对道路中心线数据roads.shp进行拓扑错误检查， 使用拓扑规则包括： “不能 重叠”、“不能相交 ”、“不能自重叠 ”和“不能自相交 ”； 如果没有任何拓扑错误， 表明道路中心 线数据无任何的交叉点及重 叠问题； 步骤S4:提取道路中心线数据的结点： 利用地理信息系统软件的要素折点转点工具提 取道路中心线数据的结点， 包括交叉点及端点， 生成的结点数据命名为： n odes.shp； 步骤S5:利用生成的结点数据剪断道路中心线数据的所有线段： 在计算最短路径时， 通 常需要计算相邻两点之间的路段距离； 道路中心线数据roads.shp中的某些路段作为独立 整体， 包含了多个顶点， 利用生成 的结点数据no des.shp剪断道路中心线数据roads.shp中 的所有线段； 步骤S6:编辑新生成的道路中心线数据的属性字段： 在地理信息系统软件中， 为新生成 的道路中心线数据roads_single.shp添加属性字段， 分别为 “IdRoad”和“Weight”， 并为每 个要素添加相应属性； 在上述字段中， “IdRoad”表示路段的唯一编号； “Weight”表示路段的 权重， 可用路段的时间成本、 距离成本或其他成本表示； 至此， 在道路中心线数据roads_ single.shp中， 包含的属性字段有： “IdRoad”、“Name”、“Type”、“Region”、“Weight”和 “Note”。 步骤S7:为结点数据添加属性字段Id并赋值： 在地理信息系统软件中， 为结点数据 nodes.shp添加属性字段 “Id”， 并为每个结点要素添加相应属性； 在上述字段中， “Id”表示 结点的唯一编号； 步骤S8:编写结点数据去重算法： 为去除结点数据nodes.shp中的冗余结点， 编写结点 数据去重算法， 命名为po intDistinct()； 步骤S9:对 结点数据进行去重处理： 使用结点数据去重算法pointDistinct()对 结点数 据nodes.shp进行去重处 理， 去重后生成的结点数据命名为 nodes_disti nct.shp； 步骤S10:为去重后的结点数据添加属性字段并赋值： 在地理信息系统软件中， 为去重 后的结点数据nodes_distinct.shp添加属性字段 “IdNode”、“Lon”和“Lat”， 并为每个结点 要素添加相应属性； 在上述字段中， “IdNode”表示结点的唯一编号， “Lon”表示地理坐标经 度，“Lat”表示地理坐标纬度， 在计算结点经度和纬度时， 使用地理信息系统软件的计算几 何工具批量 化计算结点的L on值和Lat值， 步骤S11:关联结点数据和道路数据： 利用地理信息系 统软件的相交工具， 计算结点数 据nodes_distinct.shp和道路中心线数据roads_single.shp的交集， 生成的结果数据命名权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115544021 A 2为nodes_intersect.shp； 经过该操作可将结点数据nodes_distinct.shp和道路中心线数 据roads_si ngle.shp 在空间位置上进行属性关联； 步骤S12:创建道路结点邻接关系映射表： 利用地理信息系统软件打开结点数据nodes_ intersect.shp的属性表， 编辑属性字段， 只保留 “Lon”、“Lat”、“IdRoad”、“IdNode”、 “Name”、“Type”、“Region”、“Weight”和“Node”等字段， 去除多余字段； 此外， 还需为结点数 据nodes_intersect.shp添加属性字段Id， 并为每个要素进行赋值； 最终， 结点数据nodes_ intersect.shp包含的属性字段有 “Id”、“Lon”、“Lat”、“IdRoad”、“IdNode”、“Name”、 “Type”、“Region”、“Weight”和“Node”等； 查看结点数据nodes_intersect.shp的属性表， 可 以看出， 每 个路段都严格对应两个结点； 步骤S13:导出结点数据属性表中的邻接矩阵： 利用地理信息系统软件将结点数据 nodes_intersect.shp的属性表导出为文本文件， 数据格式为txt或csv， 命名为nodes_ matrix.txt或nodes_ matrix.csv， 该文本文件即为道路线矢量数据转换为计算最短路径所 需的邻接矩阵。 2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的道路数据向最短路径邻 接矩阵转换的方法， 其 特征在于， 所述步骤S5中道路中心线数据r oads.shp的每个线 段作为一个独立要 素， 即每个 线段要素只包含两个顶点； 使用地理信息系统软件的在点处分割线工具， 结合结点数据 nodes.shp， 将道路中心线数据roads.shp的所有要素进行剪断， 生成的数据命名为roads_ single.shp。 3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的道路数据向最短路径邻 接矩阵转换的方法， 其 特征在于， 所述 步骤S8中对结点数据进行去重处 理的具体方法为： S81:新建shapeFile文件对象ptFi le， 生成结点去重文件名save File； S82:读取shape File文件， 创建文件数据存 储dataFea； 其中， 步骤S 81到步骤S 82的相关代码为， //新建文件 对象 File ptFile＝new File(nodeFile)； //生成结点去重文件名 String saveFile＝CommonTools.rmPunctuation(nodeFile,".shp")+"_ distinct.shp"； //读取shapefi le文件， 创建文件数据存 储 FileDataStore  dataFea＝FileDataStore Finder.getDataStore(ptFi le)； S83:在文件数据存 储dataFea中设置中文编码， 获取要素源features； S84:根据要素源features获取点要素集 合featureA rr； 其中， 步骤S 83到步骤S84的相关代码为， //设置中文编码 ((Shapefi leDataStore)dataF ea).setC harset(C harset.forName("GBK") )； //获取要素源 SimpleFeatureSource  features＝dataF ea.getFeatureSource()； //获取点要素集 合 SimpleFeature  featureArr[ ]＝(SimpleFeature[ ])features.getFeatures()权　利　要　求　书 2/4 页 3