Christoph Jung

Das Plugin Offline-MapMatching stellt die erste Erweiterung für QGIS dar, mit der eine Trajektorie mit einem Wegenetz auf Basis eines Hidden Markov Models und des Viterbi-Algorithmus abgeglichen werden kann.

Unter Map Matching oder Kartenabgleich versteht man das Problem des Abgleichs gemessener Koordinaten mit Informationen einer (digitalen) Karte, z.B. der Abgleich einer punktförmigen Trajektorie mit einem digitalen linienförmigen Wegenetz, worauf sich die Arbeit im Folgenden konzentrieren wird. Eine rein räumliche Analyse, z.B. durch projizieren der gemessenen Positionen auf das Wegenetz per Snapping, liefert z.B. in Kreuzungsbereichen häufig keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Auch Ausreiser bei den gemessenen Koordinaten, z.B. wegen der Datenaufnahme mittels GPS o.ä., oder eine mangelhafte Qualität des Wegenetzes werden bei einer rein räumlichen Analyse des Problems ignoriert und führen zu fehlerhaften Resultaten. Stochastische Verfahren liefern bei den genannten Problemen deutlich bessere Ergebnisse, wobei QGIS solche Verfahren im Kern nicht anbietet. Das Plugin Offline-MapMatching stellt die erste Erweiterung für QGIS dar, um mittels stochastischer Methoden ein Map Matching zu realisieren. Die Erweiterung ermittelt für jede Position der Trajektorie die nächstgelegenen Punkte auf Linien des Wegenetzes, welche sich in einem vom Nutzer zu definierenden Umkreis um die einzelnen Positionen befinden. Zusammen mit verschiedenen Wahrscheinlichkeitswerten bilden diese ein Hidden Markov Model. Unter Zuhilfenahme des Viterbi-Algorithmus wird der wahrscheinlichste Pfad des Hidden Markov Models ermittelt. Dies entspricht der wahrscheinlichsten Abfolge an Punkten auf dem Wegenetz bezogen auf die gegebene Trajektorie. Viele freie Werkzeuge zur clientseitigen Berechnung eines Map Matchings verlangen eine Installation auf Servern, müssen erst gebaut oder kompiliert werden oder liegen lediglich als Bibliotheken vor. Im Gegensatz dazu ist das Plugin Offline-MapMatching eine leicht zu installierende und sofort nutzbare Lösung, welche ohne tiefere IT-Kenntnisse in QGIS in Betrieb genommen und somit von einem größeren Anwenderkreis genutzt werden kann.