铁路线要素传输方法及系统

技术领域

本发明涉及交通运输技术领域，尤其涉及一种铁路线要素传输方法及系统。

背景技术

铁路沿线空间数据呈长条状分布，具有专业数据种类多、数据量大等特点。对铁路线要素进行化简，可提高数据的传输效率，缩短数据传输时间，保证数据的可视化效果。

铁路线要素就是对铁路线路及部分设备设施进行空间化后形成的线要素，是二维的地理信息数据，包含了线路、桥梁、隧道和涵洞等。线要素的化简方法有抽稀法和重采样法，抽稀法包括间隔取点法、定长取点法、垂距限值法、角度限值法、道格拉斯-普克(Douglas-Peucker)算法、基于遗传算法和基于动态规划算法等；重采样法包括基于客观综合自然规律的线状要素自然综合(Li-Openshaw)算法、基于小波技术方法等。

但是上述算法均存在一定的缺点，间隔取点法、定长取点法会删除对曲线形影响较大的关键特征点；垂距限值法、角度限值法会删除一些弯曲极值点或者导致曲线在较平缓的位置特征点聚集。基于遗传算法对遗传概率依赖较大，会导致结果过早或过慢收敛。基于动态规划算法会导致局部特征点产生过大的偏离。Li-Openshaw算法对曲线位置的局部极值点未进行考虑，基于小波技术方法会导致数据边界变形和特征点移位的误差积累。

现有部分铁路专业线要素采用Douglas-Peucker算法进行化简，但是仍有大部分的铁路专业线要素在制作完成后直接存入数据库中，并未采用任何的化简方式。

通过对铁路线要素进行分析，发现铁路线路要素化简是线要素化简中最关键的部分。Douglas-Peucker算法在线路要素数据量较小的情况下具有较好的化简效果，可对线要素的特征进行保留。但是铁路运营里程已达到13.9万公里，若单采用Douglas-Peucker算法化简此类数据量大的线要素时，会产生曲线处化简失真现象明显、化简时间长、数据压缩率低等问题，从而影响铁路线要素的传输速率。

发明内容

本发明提供一种铁路线要素传输方法及系统，用以解决现有技术中铁路线要素化简时间长从而导致传输效率低的缺陷，实现铁路线要素的高效传输。

本发明提供一种铁路线要素传输方法，包括：

若目标铁路区间对应的铁路线要素为打点生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

若所述目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或现场设备采集生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

对化简后的铁路线要素进行传输。

根据本发明提供一种的铁路线要素传输方法，所述采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

对于所述直线段子区间对应的铁路线要素中的折点，计算所述折点到基准线的垂直距离，所述基准线为所述铁路线要素上两个端点确定的直线；

将垂直距离大于第一预设垂直阈值的折点作为简化点；

根据所述铁路线要素上两个端点和所述简化点，对所述铁路线要素进行化简。

根据本发明提供一种的铁路线要素传输方法，所述采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

若所述曲线段子区间对应的铁路线要素中的两个端点之间的直线距离不大于预设径向距离，则获取所述铁路线要素中折点到基准线的垂直距离，所述基准线为所述铁路线要素上两个端点确定的直线；

从所述铁路线要素中的折点中选取简化点，所述简化点到所述基准线的垂直距离大于第二预设垂直阈值，且所述简化点两边的折点到所述基准线的垂直距离小于所述预设垂直距离；

根据所述铁路线要素的两个端点和所述简化点，对所述铁路线要素进行化简。

根据本发明提供一种的铁路线要素传输方法，所述采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

连接所述直线段子区间对应的铁路线要素的端点，删除所述直线段子区间对应的铁路线要素中间连接点，对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简。

根据本发明提供一种的铁路线要素传输方法，所述采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

对于所述曲线段子区间对应的铁路线要素，从所述铁路线要素的折点中选取出简化点，所述简化点与所述铁路线要素的起点之间的连线作为第一检测线，所述铁路线要素上所有折点到所述第一检测线之间的垂直距离小于第三预设垂直阈值，对于所述简化点的下一折点，所述下一折点与所述起点之间的连线构成第二检测线，在所述铁路线要素上存在目标折点，所述目标折点到所述第二检测线的垂直距离大于所述第三预设垂直阈值；

根据所述铁路线要素的两个端点和所述简化点，对所述铁路线要素进行化简。

根据本发明提供一种的铁路线要素传输方法，所述采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，还包括：

从所述铁路线要素的所有折点中选取出排除折点，所述排除折点与所述起点之间的连线构成排除线，所述简化点到所述排除线之间的垂直距离大于所述第三预设垂直阈值；

所述排除折点一定不是所述简化点。

根据本发明提供的一种铁路线要素传输方法，所述根据所述铁路线要素的两个端点和所述简化点，对所述铁路线要素进行化简，包括:

依次连接所述铁路线要素的起点、简化点和终点，得到简化线段。

本发明还提供一种铁路线要素传输系统，包括：

打点化简模块，用于若目标铁路区间对应的铁路线要素为打点生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

图纸和设备简化模块，用于若所述目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或现场设备采集生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

传输模块，用于对化简后的铁路线要素进行传输。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述铁路线要素传输方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述铁路线要素传输方法的步骤。

本发明提供的一种铁路线要素传输方法及系统，研究铁路线路要素特点，对铁路线路要素进行区间划分。研究各线路区间的线路类型，对打点数据直线区间选取合适的阈值对直线区间进行化简，对曲线区间采用Douglas-Peucker算法进行化简；对图纸生成和现场设备采集生成的数据的直线区间，采用连接区间端点，删除中间连接点的方式，对于曲线区间采用改进预测算法。通过选取不同算法对线路要素进行化简，缩减化简时间，实现线要素的高效传输及存储。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种铁路线路传输方法的流程图；

图2为本发明提供的对打点生成的直线段子区间对应的铁路线要素进行化简的示意图；

图3为本发明提供的对打点生成的曲线子区间对应的铁路线要素进行化简的示意图；

图4为本发明提供的对图纸生成或现场设备采集的曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简的示意图；

图5为本发明提供的一种铁路线要素传输系统的结构示意图；

图6为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

铁路线路要素的生有打点生成、图纸生成和现场设备采集生成三种形式。打点生成的线要素主要针对建设年代较早的老线路，此类线要素线形不规范，描绘过程中存在打点分布不均，在对曲线描绘过程中多采用以折线代曲线的方式。图纸生成和现场设备采集主要由CAD图纸、线位文件和沿线采集生成的线要素，此类数据准确度高，点分布较为均匀且密集。对上述三类线要素进行化简处理时，采取不同的处理方式。

本发明实施例提供一种铁路线路传输方法，如图1所示，该方法包括：

110，若目标铁路区间对应的铁路线要素为打点生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

目标铁路区间即为需要进行铁路线要素化简的目标铁路线路区间，如果目标铁路区间对应的铁路线要素为打点方式生成的，打点生成的铁路线要素一般存在较大的误差，举例地，如果目标铁路区间对应的某一段在实际情况中为直线，打点时不能进行准确量测，导致这些点连接来很难保证所有的点都在一条直线上。

因此本发明实施例中采用阈值法对直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，将在一定范围内波动的折点看做是一条直线，最后得到化简后的铁路线要素。

对于曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对相应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素，道格拉斯-普克算法是将曲线近似表示为一系列点，并减少点的数量的一种算法。它的优点是具有平移和旋转不变性，给定曲线与阈值后，抽样结果一定。

120，若所述目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或现场设备采集生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

如果目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或者现场设备采集生成的，那么对于其中的直线段子区间，只保留相应的铁路线要素的起点和终点两个端点，去除中间点，对铁路线要素进行化简。

对于曲线段子区间，采用改进预测算法对曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，得到化简后的铁路线要素。

130，对化简后的铁路线要素进行传输。

然后对化简后的铁路线要素进行传输。

本发明实施例提供的一种铁路线要素传输方法，研究铁路线路要素特点，对铁路线路要素进行区间划分。研究各线路区间的线路类型，对打点数据直线区间选取合适的阈值对直线区间进行化简，对曲线区间采用Douglas-Peucker算法进行化简；对图纸生成和现场设备采集生成的数据的直线区间，采用连接区间端点，删除中间连接点的方式，对于曲线区间采用改进预测算法。通过选取不同算法对线路要素进行化简，缩减化简时间，实现线要素的高效传输及存储。

在上述实施例的基础上，优选地，所述采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

对于所述直线段子区间对应的铁路线要素中的折点，计算所述折点到基准线的垂直距离，所述基准线为所述铁路线要素上两个端点确定的直线；

将垂直距离大于第一预设垂直阈值的折点作为简化点；

根据所述铁路线要素上两个端点和所述简化点，对所述铁路线要素进行化简。

对于打点生成的铁路线要素，如图2所示，在直线子区间对应的铁路线要素即为折线PP1P2P3Q，对折点P1、P2和P3到直线PQ连接线的垂直距离

如果该铁路线要素中存在一个折点，且这个折点的d

在上述实施例的基础上，优选地，所述采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

若所述曲线段子区间对应的铁路线要素中的两个端点之间的直线距离不大于预设径向距离，则获取所述铁路线要素中折点到基准线的垂直距离，所述基准线为所述铁路线要素上两个端点确定的直线；

从所述铁路线要素中的折点中选取简化点，所述简化点到所述基准线的垂直距离大于第二预设垂直阈值，且所述简化点两边的折点到所述基准线的垂直距离小于所述预设垂直距离；

根据所述铁路线要素的两个端点和所述简化点，对所述铁路线要素进行化简。

对曲线子区间对应的铁路线要素进行化简时，首先设置预设径向阈值d

如图3所示，以曲线段子区间对应的铁路线要素PLMNQ为例，通过判断得知d

对曲线子区间对应的铁路线要素上的所有折点(L、M、N)到PQ连接线的垂直距离

(1)、连接PM，计算P和M之间的折点道直线PM的垂直距离，发现最大垂直距离

(2)、连接MQ，计算M和Q之间的折点道直线MQ的垂直距离，发现最大垂直距离

然后连接MN、NQ，继续采用上述1)、2)方式进行垂直距离判断，发现最大垂直距离均小于d

对描绘线路采用此方法可实现对线路要素的有效化简，则最后将折线PLNNQ化简为折线PMNQ。

在上述实施例的基础上，优选地，所述采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

连接所述直线段子区间对应的铁路线要素的端点，删除所述直线段子区间对应的铁路线要素中间连接点，对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简。

具体地，对于打点生成或现场设备采集生成的铁路线要素，由于图纸生成和现场设备采集生成的线要素的折点数量密集，数据精度高。在直线子区间对应的铁路线要素，各点均处于同一直线上，所以可对起点和终点进行保留并进行连接，删除区间内的所有点，完成直线区间的简化。

在上述实施例的基础上，优选地，所述采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，包括：

对于所述曲线段子区间对应的铁路线要素，从所述铁路线要素的折点中选取出第一个简化点，所述简化点与所述铁路线要素的起点之间的连线作为第一检测线，所述铁路线要素上简化点与起点之间的所有折点、到所述第一检测线之间的垂直距离小于第三预设垂直阈值，对于所述简化点的下一折点，所述下一折点与所述起点之间的连线构成第二检测线，在所述铁路线要素上存在目标折点，所述目标折点到所述第二检测线的垂直距离大于所述第三预设垂直阈值；

根据所述铁路线要素的两个端点和所述简化点，对所述铁路线要素进行化简。

而对曲线子区间对应的铁路线要素进行化简时，若采用传统DP算法会增加压缩时间且无法保证压缩的精度。所以此时可对最长边端点进行初步筛选，然后采用预测算法对垂直距离进行计算，保证数据的精度，缩短化简时间。

如图4所示，以曲线AP

采用上述方法依次对P

当对P

此时以点M为圆心，以第三预设垂直阈值d

通过此方法可减少检测点的个数，使其在后续的预测算法中可以减少垂直距离的计算量。

然后，依次计算A到P

由此曲线段子区间AP

综上，本发明实施例提供一种铁路线要素的传输方法，其优点如下：

(1)针对铁路线路矢量化数据的形式，研究不同的化简方法，将现有线路矢量数据划分为三类。分别对各类矢量数据的组织形式进行研究，提高压缩效率。

(2)针对打点生成的线要素的特征进行研究。打点生成的线要素在直线区间和曲线区间内均为直线，采用Douglas-Peucker算法对此类线要素进行处理，缩减无效折点数量，提高压缩效率。

(3)针对图纸生成和现场设备采集生成的线要素的特征进行研究。采用改进预测算法对曲线区间进行处理，通过对端点候选点进行有效查找，减少无效点对计算时间的影响，提高压缩效率。

本发明实施例提供的一种铁路线要素传输系统，如图5所示，该系统包括打点简化模块501、图纸和设备简化模块502和传输模块503，其中：

打点化简模块501用于若目标铁路区间对应的铁路线要素为打点生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

图纸和设备简化模块502用于若所述目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或现场设备采集生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

传输模块503用于对化简后的铁路线要素进行传输。

本实施例为与上述方法对应的系统实施例，详情请参考上述方法实施例，本系统实施例在此不再赘述。

本发明实施例提供一种铁路线要素传输系统，对铁路线路要素的生成形式进行研究，选择合适的简化方法，对打点生成的线要素选择Douglas-Peucker算法，对图纸生成和现场设备采集生成的线要素的曲线区间选择改进预测算法。

另外，铁路部分面要素数据也可采用本发明实施例提供的方法进行处理，如沿线缓冲区的简化。沿线缓冲区是根据铁路线路生成的面要素，可依据线路的类型对区间进行分类，对缓冲区的边界线进行提取并选择合适的算法进行边界线的化简，实现缓冲区面要素的简化，进一步提高数据传输和空间分析效率。

本发明实施例提供一种电子设备，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行一种铁路线要素传输方法，该方法包括：

若目标铁路区间对应的铁路线要素为打点生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

若所述目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或现场设备采集生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

对化简后的铁路线要素进行传输。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的一种铁路线要素传输方法，该方法包括：

若目标铁路区间对应的铁路线要素为打点生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

若所述目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或现场设备采集生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

对化简后的铁路线要素进行传输。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的一种铁路线要素传输方法，该方法包括：

若目标铁路区间对应的铁路线要素为打点生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用阈值法对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用道格拉斯-普克算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

若所述目标铁路区间对应的铁路线要素为图纸生成或现场设备采集生成，对于所述目标铁路区间中的直线段子区间，采用保留端点去除中间点方式对所述直线段子区间对应的铁路线要素进行化简，对于所述目标铁路区间中的曲线段子区间，采用改进预测算法对所述曲线段子区间对应的铁路线要素进行化简，获取化简后的铁路线要素；

对化简后的铁路线要素进行传输。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。