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实际车辆行驶轨迹与预设路线偏离检测的Java实现

news 来源：原创 2025/5/9 12:24:19

准备工作

本项目依赖于两个关键库：JTS Topology Suite（简称JTS），用于几何对象创建和空间分析；以及GeoTools，用于处理坐标转换和其他地理信息任务。确保开发环境中已经包含了这两个库，并且正确配置了相关依赖项。

数据加载与解析

实际车辆行驶轨迹

我们将从CSV文件中读取实际车辆行驶的数据，这些数据通常包含时间戳、纬度和经度信息。下面是一个简化的VehicleTrack类，它负责读取CSV文件并将其转换为JTS中的几何对象——LineString，代表车辆的实际行驶路径。

import org.geotools.geometry.jts.JTS;
import org.geotools.referencing.CRS;
import org.locationtech.jts.geom.Coordinate;
import org.locationtech.jts.geom.GeometryFactory;
import org.locationtech.jts.geom.LineString;
import org.opengis.referencing.FactoryException;
import org.opengis.referencing.operation.MathTransform;
import org.opengis.referencing.operation.TransformException;import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class VehicleTrack {private LineString trackLine;public VehicleTrack(String csvFilePath) throws IOException, FactoryException, TransformException {List<Coordinate> coordinates = new ArrayList<>();try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(csvFilePath))) {String line;while ((line = br.readLine()) != null) {String[] values = line.split(",");double lat = Double.parseDouble(values[0]);double lon = Double.parseDouble(values[1]);// 将经纬度坐标转换为目标投影坐标Coordinate projectedCoord = transformCoord(lon, lat);coordinates.add(projectedCoord);}}GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory();this.trackLine = geometryFactory.createLineString(coordinates.toArray(new Coordinate[0]));}private Coordinate transformCoord(double x, double y) throws FactoryException, TransformException {String sourceCRS = "EPSG:4326"; // WGS84String targetCRS = "EPSG:32650"; // UTM Zone 50N 示例MathTransform transform = CRS.findMathTransform(CRS.decode(sourceCRS), CRS.decode(targetCRS), true);return JTS.transform(new Coordinate(x, y), null, transform);}public LineString getTrackLine() {return trackLine;}
}

预设行驶路线

预设路线可以从KML文件中读取，该文件格式常用于描述地理特征。以下是一个简化版的PresetRoute类，它实现了从KML文件加载预设路线的功能。

public class PresetRoute {private LineString routeLine;public PresetRoute(String kmlFilePath) throws Exception {// 这里简化处理，假设从KML文件直接读取并转换为LineString// 实际应用中可能需要更复杂的解析逻辑// ...}public LineString getRouteLine() {return routeLine;}
}

计算偏离距离

需要编写一个函数来计算每个轨迹点到预设路线的最短距离。如果该距离超过了设定的阈值，则认为发生了偏离。这里定义了一个名为DeviationChecker的类来进行这项工作。

import org.locationtech.jts.geom.Coordinate;
import org.locationtech.jts.geom.GeometryFactory;
import org.locationtech.jts.geom.LineString;
import org.locationtech.jts.geom.Point;public class DeviationChecker {private static final double MAX_DEVIATION_THRESHOLD = 50; // 最大允许偏离距离，单位为米public static void checkDeviation(LineString actualTrack, LineString presetRoute) {GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory();for (Coordinate coord : actualTrack.getCoordinates()) {Point point = geometryFactory.createPoint(coord);double distance = point.distance(presetRoute);if (distance > MAX_DEVIATION_THRESHOLD) {System.out.printf("偏离发生于 %s，偏离距离 %.2f 米%n", point, distance);}}}
}

输出结果

最后，在主函数中调用上述方法，并传入实际轨迹和预设路线的数据，以检查是否存在偏离情况。

public class Main {public static void main(String[] args) {try {VehicleTrack vehicleTrack = new VehicleTrack("path/to/actual_track.csv");PresetRoute presetRoute = new PresetRoute("path/to/preset_route.kml");DeviationChecker.checkDeviation(vehicleTrack.getTrackLine(), presetRoute.getRouteLine());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}