Это целое семейство алгоритмов, разрабатывали товарищи из универов на гранты. Вот работы по этой теме, которые я полгода назад выудил в интернете:

  1. An Introduction to Map Matching for Personal Navigation Assistants
    David Bernstein and Alain Kornhauser, August 1996

  2. Road Reduction Filtering Using GPS
    George Taylor, Geoffrey Blewitt, May 2000

  3. GPS positioning using map-matching algorithms
    George Taylor, Jamie Uff and Adil Al-Hamadani, 2001

  4. Road Reduction Filtering for GPS-GIS Navigation
    George Taylor & Co, 2001

  5. Matching GPS Observations to Locations on a Digital Map.
    Joshua S. Greenfeld, 2002

  6. A general map matching algorithm for transport telematics applications
    Mohammed A. Quddus & Co, 2003

  7. A Weight-based Map Matching Method in Moving Objects Databases
    Huabei Yin, Ouri Wolfson, 2004

  8. A Three-step General Map Matching Method in the GIS
    J. Zhou and R. Golledge, 2004

  9. Map Matching Algorithm and Its Application
    Lianxia Xi, Quan Liu, Minghua Li, Zhong Liu, 2007

  10. Map Matching algorithm using interval analysis and Dempster-Shafer theory
    Ghalia Nassreddine, Fahed Abdallah, Thierry Denoeux, 2009

Это неполный список, есть и другие (можно найти по ссылкам в этих работах). У Quddus [6] есть небольшой обзор достоинств/недостатков разных алгоритмов на 2003 год.
PDF-ки легко ищутся в google по названию.

Мы у себя в программе использовали модификацию алгоритма Greenfeld-а (описан в [5]), это один из простейших, но далеко не самый точный.