toncatsu 0.1.1

A Robust and Lightweight Map-Matching Library

Toncatsu: A Python Library for Robust Observation-based Map-matching

頑健な観測ベースのマップマッチングを行うpythonライブラリ

Overview 概要

Toncatsu is a Python library that extends the path-based map-matching logic originally developed in the GPS trajectory analysis tool Catsudon (Hara, 2017). This method improves robustness against GNSS errors by associating GPS observations with the nearest links, rather than the nearest nodes, enabling more stable and accurate estimation of movement paths across varying network granularities.

Toncatsuは、原（2017）が提案した移動軌跡解析ツールCatsudonのマップマッチング手法を発展させたPythonライブラリです。観測点を最も近いノードではなく最も近いリンクに対応づけることで、ネットワーク構造に依存しない、頑健なマップマッチングが可能になります。GNSS誤差への耐性を持ち、リンクの分割状況に左右されずに、より現実に近い経路推定が行えます。

Features 特徴

• 🌍 Link-based matching: Reduces sensitivity to sparse or dense node distributions
  　　リンク基準のマッチング：ノードの疎密による経路のばらつきを低減
• 🚀 Fast search via kd-tree: Efficient nearest-link search using spatial trees
  　　kd-treeを活用した高速探索：空間木構造により近傍リンクを迅速に取得
• 🐍 Pure Python / GeoPandas-based: Easy to install and integrate
  　　GeoPandasベースの純Python実装：環境構築が容易で拡張性が高い
• 🧪 Benchmark tested: Evaluated using standardized test datasets
  　ベンチマーク検証済み：標準データセットを用いた評価を実施

Citation 引用

Coming soon!

References 参考文献

• 原祐輔. 2017. “GPS軌跡解析器の開発と長期観測データを用いた新たな個人属性の提案.” In 第 55 回土木計画学研究発表会・講演集.

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Installation インストール

pip install toncatsu

(Coming soon to PyPI / PyPI公開予定)

Usage 使い方

from toncatsu import toncatsu

# Required DataFrames: node_df, link_df, observation_df
toncatsu(node_df, link_df, observation_df, output_dir="./output")

Function: toncatsu() 関数の説明

Performs map-matching using GMNS-format node/link data and GPS observations. GMNS形式のノード・リンク・GPS観測データを用いてマップマッチングを実行します。

Parameters 引数:

English

• node_df: DataFrame with columns: 'node_id', 'x_coord', 'y_coord'
• link_df: GeoDataFrame with columns: 'link_id', 'from_node_id', 'to_node_id', 'geometry'
• observation_df: DataFrame with columns: 'id', 'x_coord', 'y_coord'
• output_dir: Output directory for saving results
• split_length: Segment length for link splitting in meters (default: 10)

日本語

• node_df: 'node_id', 'x_coord', 'y_coord' を含むDataFrame
• link_df: 'link_id', 'from_node_id', 'to_node_id', 'geometry' を含むGeoDataFrame
• observation_df: 'id', 'x_coord', 'y_coord' を含むDataFrame
• output_dir: 結果を保存する出力先ディレクトリ
• split_length: リンク分割の長さ(m) (デフォルト: 10)