GPS數據由於信號不良、通信異常、定位誤差等原因，不能很好地落在道路上，所以需要對GPS數據進行地圖匹配，與道路進行關聯。而空間數據由於其特殊的數據格式，最佳的處理途徑仍舊是ArcGIS Desktop系列軟件。
一、路網數據檢查
根據實驗的需要提取出路網數據，對路網進行拓撲檢查，包括不能有重疊、不能有懸掛點等，對拓撲錯誤進行修改；同時，需要進行“在折點處打斷”操作，形成正確可用的路網數據。
二、GPS數據檢查
GPS數據預處理是GPS數據使用的第一步，詳見博客。
三、地圖匹配
1、GPS數據提取
現有的GPS數據由城市中運行的出租車生成，在將GPS點匹配到路網數據之前，需要考慮數據更新問題：城市每天都在變化，路網每天都在更改，GPS數據中也許蘊含着一些現有路網中不存在的道路，所以也就引出了”基於GPS數據的道路更新”1的課題。由於本次實驗重點討論現有路網，所以，首先要將與現有道路相關聯的GPS數據提取出來。
#coding:utf-8
import arcpy
from arcpy import env
env.workspace = r'F:\GraduateStudy\Graduate\Data\Scratch.gdb'
#做緩衝區
print 'Buffer'
buffer = arcpy.Buffer_analysis('Road', '#', '20 Meters', 'FULL', 'ROUND', 'ALL', '#', 'PLANAR')
buffer = buffer.getOutput(0)#buffer的路徑
buffer_Name = buffer.split('\\')[-1]
#緩衝區與GPS數據相交
print 'Intersect'
GPS_Intersect = arcpy.Intersect_analysis('GPS20121114 #;'+ buffer_Name + ' #','#', 'ALL', '#', 'INPUT')
GPS_Intersect = GPS_Intersect.getOutput(0)#相交後GPS數據的路徑
GPS_Intersect_Name = GPS_Intersect.split('\\')[-1]
對道路做buffer緩衝區分析，同時將得到的緩衝區融合（不然會有重複的部分，使得切割GPS點的時候有重合）。依據實驗中GPS點的精度，對路網做20米的緩衝區。
將GPS點與Buffer相交，得到現有路網範圍內的GPS數據。
2、匹配度指標選取
匹配度指標的選取是地圖匹配中最重要的一環，也直接決定着匹配效果。一般來說，點和線的匹配，需要考慮距離和方向兩個因素。距離因素的考慮自不用說，在一定距離範圍內，有多條可能路段的前提下，就需要考慮哪一條路段與GPS點方向最爲接近。匹配度的計算公式爲：
在ArcGIS中可以用“近鄰分析”計算GPS點與各候選路段的距離；以正北爲0°，順時針旋轉，統一構建角度度量，計算GPS點方向與各候選路段之間的夾角；最終計算得到匹配度。
3、使用更新幾何的方法，將GPS點移動到道路上。
#GPS數據，對Road路網，做近鄰分析
arcpy.Near_analysis(GPS_Intersect_Name, Road_Name, '#', 'LOCATION', 'NO_ANGLE', 'PLANAR')
Field_X = 'NEAR_X'
Field_Y = 'NEAR_Y'
#對每一條GPS數據提取地圖匹配後的位置
dic = {}
cursor = arcpy.da.SearchCursor(GPS_Intersect_Name, ['OBJECTID','NEAR_X','NEAR_Y'])
for row in cursor:
dic[row[0]] = [row[1],row[2]]
del cursor
del row
#更新幾何
cursor = arcpy.da.UpdateCursor(GPS_Intersect_Name,['OBJECTID', 'SHAPE@XY'])
for row in cursor:
row[1] = dic[row[0]]
cursor.updateRow(row)
del cursor
del row
寫在最後
地圖匹配算法的研究已經不是一個新問題，大量學者對地圖匹配算法進行了改進2，本文僅僅是其中最簡單的幾何匹配，而且在實際應用中，考慮到數據的不一致性、地圖匹配的目的等具體問題，每個人的方法均不相同。希望本文的方法能有所幫助，歡迎多多交流指教。
（By MrHammer 2016-05-08 下午3點 @Bin House Rainy）
- http://www.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?QueryID=1&CurRec=6&recid=&filename=1014356141.nh&dbname=CMFD201501&dbcode=CMFD&pr=&urlid=&yx=&v=MDg5NDIyNkdyQzlHTkRJcnBFYlBJUjhlWDFMdXhZUzdEaDFUM3FUcldNMUZyQ1VSTHlmWXVabkZ5M25VYnpCVkY= ↩
- http://www.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?QueryID=1&CurRec=1&recid=&filename=CHXB201201026&dbname=CJFD2012&dbcode=CJFQ&pr=&urlid=&yx=&v=MjYxNTR6Z1U3ek9KaVhUYkxHNEg5UE1ybzlIWW9SOGVYMUx1eFlTN0RoMVQzcVRyV00xRnJDVVJMeWZZdVpuRnk= ↩