三阶段技术框架
Three-Stage Technical Framework
交叠道路识别
Overlapping Road Detection
- 基于拓扑关系检测交叠区域
- 霍夫变换提取线性特征
- 斜率比较判别上下层关系
重叠道路检测
Parallel Road Recognition
- 高斯混合模型提取速度特征
- 随机森林分类器精细识别
- 区分高架与地面辅路
全局层级推理
Global Hierarchy Reasoning
- 局部-全局推理算法
- 空间几何约束与行为模式
- 层级属性赋值与可视化
核心技术方法
交叠区域检测
① 道路节点提取
提取所有道路线段起始点与终止点的并集
② 拓扑打断
在道路线段相交位置插入节点，生成物理交点集合
③ 交叠点检测
计算新增节点集合，确定立交桥感兴趣区域（ROI）
上层道路判别
ROI提取与特征增强
截取遥感影像，进行灰度化、高斯滤波及Canny边缘检测
道路线检测
采用概率霍夫变换检测遥感影像与OSM道路的直线集
层级判定
计算方向角差，角度差小于阈值α则判定为上层道路
速度分布特征提取
轨迹数据预处理
去除噪声点、分割长轨迹、HMM地图匹配至OSM路网
GMM建模
对每个路段速度样本进行概率密度建模，提取多维特征向量
特征类型
权重、均值、标准差及全局统计量（中位数、偏度、峰度）
SILP层级推理算法
基准层初始化
地面道路层级值初始化为0，其余为待定状态（-1）
逐层约束传播
从L=2开始循环，筛选候选单元、层级提升、路名一致性融合
全局一致性验证
验证所有局部上层道路是否满足约束条件
实验设计与数据
公主坟立交桥
- • 位置：西三环
- • 类型：环形立交
- • 特点：结构规整，交叠关系清晰
- • 作用：检验基础多层结构处理能力
建国门立交桥
- • 位置：东二环
- • 类型：苜蓿叶式与定向匝道组合
- • 特点：结构紧凑，存在平行重叠路段
- • 作用：测试高密度环境识别能力
四惠立交桥
- • 位置：东四环与京通快速路交汇
- • 类型：大型复合式交通枢纽
- • 特点：规模宏大，最高达三层
- • 作用：验证极端复杂场景性能
数据源与预处理
OSM数据
2023年北京市数据集，提取立交桥中心点周边1km²范围内所有highway标签道路要素
遥感影像
谷歌地球高清卫星影像，空间分辨率优于0.5m，成像时间2022-2023年
轨迹数据
北京市10,000辆出租车2023年连续一周GPS轨迹数据（车辆ID、时间戳、经纬度、速度、方向角）