建立路網拓撲關係
道路匹配算法主要有網路拓撲算法、曲線擬合算法、相似度算法和模糊邏輯算法等。網路拓撲算法主要是通過分析各路段之間的拓撲關係，尋找離定位點最近的路段；曲線擬合算法主要是通過對連續歷史定位點建立曲線函式，然後與道路進行擬合，確定位置坐標；相似度算法通過判斷待匹配位置與定位點的相似度，接著對所有待匹配道路的相應匹配位置進行累加計算，將其結果作為待匹配路段與定位軌跡的相似度，最後取相似度最大的道路作為匹配結果；模糊邏輯算法主要是結合模式識別，建立道路匹配模式，利用模糊綜合評價模型，最終從多條候選道路作綜合評價，從而找到最可能匹配的道路。
基於網路拓撲算法的道路匹配首先需要建立路網的拓撲關係，在此基礎上才能採用相關算法對目標進行匹配。
1．GIS中的網路拓撲
在地理信息系統中，為了真實反映地理實體，數據不僅要包含實體的位置、形狀、大小和屬性，還必須反映實體間的相互關係，即拓撲關係。拓撲關係具有在圖形連續狀態下變形但其性質不變的特性。另外，通過拓撲關係，可以將道路的全局搜尋變為局部搜尋，可以大幅度提高數據的搜尋速度，為數據的實時處理提供了良好的數據結構。
空間網路數據是網路模型的基礎。由於空間網路數據具有空間數據基本的屬性特徵和空間特徵，因而在地理信息系統中，常將空間事物抽象成點、線、面等幾何要素，並在點、線之間建立拓撲關聯關係。例如，地理道路網路空間特徵中的交叉路口坐標和道路位置坐標是按照拓撲結構加以定義的，而其屬性特徵有道路名稱、道路距離和交通流量等。
在實際工作中，儘管已擁有了空間數據，還需要建立其空間數據結構。地理網路數據結構使用的是“弧段和節點”，該數據結構是建立在圖論的基礎上的，即將地理網路表現為“由線串連而成點群”。在此結構下，節點可以用來定義弧段之間的連線關係。在地理網路中，由於大多數弧段與弧段之間的交點是具有拓撲性的交點，因而，由此而建立起來的地理網路具有明顯的拓撲特徵。另外，由於拓撲結構是明確定義空間結構關係的一種數學方法，因此在GIS中，它不但用於空間數據的組織，而且在空間分析和套用中都具有重要的意義。具有了拓撲結構，就可以很快地確定一種地理實體相對於另一種地理實體的空間位置關係。由此可見，建立拓撲結構是進行網路分析的必要條件。
2．路網拓撲關係建立步驟
為了實現移動目標的道路匹配，必須首先建立道路拓撲關係，以利於在定位運算過程中對道路的快速搜尋。定義折線的兩個端點為結點，除節點外的線段的端點定義為節點，將一條路線與任意其他路線的交叉點也定義為該路線的一個節點。這樣，將實際的道路網分解成若干條互不交叉的線段。實際上，除了用於區分道路的路名外，在表述中對結點和節點可以不加區分。
道路匹配算法
在建立好路網拓撲關係後，就可以通過匹配算法進行道路匹配。基於網路拓撲算法的道路匹配算法的基本思想是：當車輛行駛在道路上時，以該車輛某時刻定位點為中心，以最大誤差範圍加上道路路寬作緩衝區半徑，則可以在道路中心線圖中找到可能匹配的一條或者多條待選路徑，其中必定有一條道路為車輛正確行駛的道路。
基於網路拓撲算法的道路匹配算法流程如下。
（1）將移動目標定位坐標轉換到地圖坐標系中。
（2）確定移動目標初始位置道路ID號，這個過程可以用來自動消除垂線道路方向的誤差分量。對於沿著道路方向的漂移誤差，可以參考明顯的標誌（如道路交叉口、明顯建築物）加以改正。
（3）根據起始道路ID號，利用表8-2來確定該道路的起始節點、終止節點的編號和該條道路的空間坐標數據和屬性數據。
（4）定位位置信息到該條道路上最近的點。在計算時採用的判斷準則為：min（| X − X |+| Y − Y |），其中，（ X， Y）為GPS定位信息；（ X， Y）為道路的坐標點位。
（5）道路交叉口的特殊處理。如果步驟（4）搜尋到的點是道路的節點（起始節點或終止節點），說明移動目標已經到達道路交叉口，通過節點和弧段的拓撲關係，根據節點編號找到與該節點相連線的道路，此時根據方位信息，找出道路方位角最接近的道路，則該道路為汽車將要行駛的道路，在該條道路上搜尋與GPS信號最接近的定位點。如果步驟（4）搜尋的不是道路的節點，則重複步驟（4）搜尋定位點。
