如何以较低成本且高效准确地获取电子地图是当前电子地图制作研究领域的热点及难点。一般地,电子地图的制作方法主要有两种:(1)将纸质地图数字化;(2)将遥感图像通过人机交互的方式制成地图。上述两种方式都需要投入大量的人力及财力,因此,对于自动化地图制作是减少人力成本的一个重要方向。本文在GPS轨迹数据的研究分析基础上,总结并改进现有的GPS轨迹分析方法,设计并实现了一种适合研究数据集的地图信息提取算法。该算法主要包括停滞点的处理、路口的提取、路口转向规则的挖掘及道路拓扑提取等方面的研究。本文所做研究工作的主要内容如下:(1)数据分析及预处理。分析了 GPS轨迹的特征及存在的问题,并对原始GPS轨迹数据进行数据预处理。本文主要进行了变换预处理、间断点数据预处理、停滞点数据预处理、缺失数据及异常数据的预处理;并对GPS轨迹数据进行栅格化处理,提高了算法的执行效率。(2)道路拓扑提取的关键技术设计及验证。本文首先完成基于k-阶夹角的路口提取算法的设计,并针对时空数据连续拟合问题,提出了 QSF拟合算法,QSF算法相对于经典拟合算法效率明显提高;其次,以路口提取算法为基础,完成了基于层次聚类的路口转向规则提取算法和基于k-阶夹角的道路拓扑提取算法的设计。最后,将上述算法应用于实际的GPS轨迹数据,通过对各个实验结果进行定量或定性分析,验证了本文算法的有效性。(3)算法的应用及系统实现。根据本文提出的算法设计并初步实现了地图拓扑可视化系统,为更加高效便捷的地图可视化系统的设计提供了参考,同时也验证了本文算法的有效性。本文提出的算法对于实现自动化的路网提取具有一定的启发意义,并为实际应用提供设计思路,具有一定的理论及应用价值。