车辆路径问题:从时间地理学的视角

车辆路径问题具有典型的时空分布特征,受到众多时空约束条件的制约。在车辆路径规划中,综合考虑时间和空间因素是非常必要的。本文从时间地理学这一全新的视角来研究车辆路径问题,提出一套完整的时间地理学分析框架,阐述了时间地理学的基本概念,提出了车辆路径问题中的时空约束、时空路径、时空棱柱、时空可达性、时空距离等概念,并给出了图示或定量化的度量方法。论文提出的时空距离度量方法综合考虑了顾客在空间位置和时间窗口2个方面的特征,可更科学地判定顾客之间的"邻近性"。论文通过设计一种求解大规模软时间窗车辆路径问题的算法,证明了时空距离的价值,并展望了时间地理学在求解动态车辆路径规划问题、移动设施路径规划问题等方面的应用。本文的贡献在于,通过时间地理学所提供的一系列概念和方法,实现了在统一的框架下同时考虑车辆路径问题(VRP)的时间和空间特征的构想,挖掘了传统时间地理学理论在车辆路径领域中的应用潜力,这将有利于更快或者更好地求解VRP问题。     

用VB作50年台风路径资料检索与分析

介绍利用VisualBASIC可视化编程语言作 50年台风路径资料以及实时台风路径资料的检索与分析。包括台风路径资料检索程序的设计、多种路径资料的检索方法、相似路径检索方法和双台风路径检索方法等 ;利用所开发的程序框架 ,分析了若干个例的检索结果 ,如 4 8h内影响厦门市的台风路径高频中心在 19.5°N ,12 6.2°E等 ,对实际台风预报业务具有一定的参考价值     

基于路网拓扑层次性表达的驾车路径规划方法

人对所处客观世界的认识具有显著的空间层次特征,可指导出行路径规划过程。常用的层次空间推理的分层路径计算方法,虽顾及了路网的层次性特征,但道路规划等级与人对路网的层次性认知往往并不一致。而道路网络自身的拓扑结构可客观反映道路重要程度,以及出行者对道路的层次性认知经验。本文以拓扑结构指标表达道路的层次性特征,以此规划驾车出行路径,并通过与出租车行驶路径的匹配度及距离最短路径耗时比评价路径规划结果的合理性。研究结果表明,基于路网拓扑层次性表达的规划路径优于距离最短路径、动态时间最短路径、基于道路等级的静态时间最短路径及基于动态中介中心性分层的距离最短路径,与基于出租车经验建模的路径规划结果相当。但本文所提出的方法不需出租车经验建模所依赖的浮动车系统支持,更利于部署应用。     

FY-2D云导风在“鲶鱼”台风模拟中的同化试验

为了能给国内的云导风产品在通道的选择和使用方法上提供一些新的参考,以2010年的“鲶鱼”台风为个例,通过对FY-2D云导风产品在WRF模式中的同化对比试验,分析比较了同化了云导风资料之后的台风路径和位势高度场、风场的变化。结果表明,同化之后台风路径的偏差水汽通道要远大于红外通道,随着积分时间的延长,红外通道数据的加入对模拟台风路径的订正作用比水汽通道显著;模式使用不同同化方案的模拟结果也有明显的差别,其中以每24小时一次冷启动的同化循环方案对台风路径有较准确的模拟,而在分析不同通道导风质量优劣方面,则以热循环同化方案最佳。     

基于Voronoi邻近的物流车辆路径快速优化算法

 现代物流业需要快速高效并智能化制定物流运输方案。传统路径优化方法适合处理中小规模的车辆路径问题,计算时间较长,方案质量较低,故需发展短时间内能提供高质量路径方案的启发式算法。针对大规模物流车辆路径优化,本文提出了一种Voronoi邻近的快速优化方法。该方法先创建初始解,而后进行迭代优化。初始解创建利用Voronoi邻近关系,顾及车辆容量约束,自底向上进行客户点空间聚类,将问题降维;采用最廉价插入算法安排聚类内部路径,生成性质良好的初始解。迭代优化在客户点Voronoi邻近内进行有效的局部搜索,利用模拟退火机制接受较差解,从而跳出局部最优,不断提高解的质量。本文利用模拟生成的北京市大规模车辆路径问题进行实验,结果表明:本文算法能够在4500s内优化客户点高达12 000个物流车辆路径问题,计算时间较短,解的质量优良,算法性能稳定。本文与其他算法比较,能在较短时间内提供高质量车辆路径方案,适用于大规模物流车辆路径的优化。     

一种基于接收信号强度的源节点定位算法

提出一种基于接收信号强度的源节点定位算法,无需事先已知源节点的发射功率以及环境中的路径损耗指数。该算法首先对接收信号强度的路径损耗模型进行两次差分,消去与源节点发射功率相关的模型参数和路径损耗指数,然后利用最小二乘准则来估计源节点的位置。通过仿真数据评估该算法的定位精度,并与其他源节点定位算法进行比较。     

SA*：一种多线程路径规划算法

路径规划问题是路网交通应用中的一个基础问题。A*算法是一个求解点到点最短路径问题的高效算法。但随着路网数据规模的增长,A*难以保证求解的实时性。利用并行计算进行加速是常用的算法性能提高手段,然而A*算法是由一系列前后依赖的迭代步骤组成,因此难以进行直接的并行化。本文提出一种分段化搜索的改进A*算法（SA*）。该算法在搜索路径前先选择若干可能在最短路径上的结点作为导航点,然后多线程并行地分别求出导航点之间的最短路径,并拼接这些路径作为原问题的一个近似解。分段搜索本身可以减少路径规划的搜索空间,借助多线程并行则可以进一步提高求解速度。实验结果表明,在真实路网数据上,利用16核的机器,SA*的性能可以达到A*算法的10-30倍。     

城市商业区智能泊车系统的设计与开发

针对石家庄市商业区停车压力和停车管理系统现状,基于运动车辆的当前位置、车库中的车位数量、道路状况、路口限制等动态约束因子,进行了智能泊车系统的技术设计与软件开发。通过建立复杂约束条件下的模糊预测模型,并使用扩展和改进后相邻节点低值传递的最短路径引导算法,实现了城市商业区泊车过程中动态最短路径与最佳路径的分析与可视查询,并介绍了模拟应用情况。     

面向汉语的自然语言路径描述方法

自然语言路径描述是运用日常生活中人们习惯的语言方式和思维方式来表达路径信息的。而可视化描述和自然语言描述相结合,可以使电子地图向用户提供图文并茂的路径查询服务。目前,电子地图在移动设备和Internet日益普及,自然语言路径描述成为电子地图大众化和人性化服务的重要标志之一。因此,路径描述中需要重点解决空间关系的自然语言描述问题。自然语言中空间关系描述的语言特征与心理学和认知语言学有着非常密切的关系。本文描述了针对汉语的路径描述词汇库的结构与内容,并根据汉语特点设计了路径描述的单元和复合句法模式,以解决词汇受限和句法模式单一的问题,提出了道路名称、沿途标志性地物和方向判断等路径描述补充信息的获取方法,以增加路径描述的可理解性。并以南京市电子地图为例,开发了电子地图查询原型系统。该系统能够在地图上可视化显示最短路径的同时,自动生成该路径的自然语言描述。     

聚落遗址迁移最优路径模拟

古遗址作为古人生产、生活的重要场所和文化遗存,客观反映了在长期的人地关系相互作用下的地理空间特征及其分异情况,但是由于史前人类生产力水平低下,在聚落迁移或对周边资源探索中更多地考虑自然环境因素,这种行为符合“最优路径”的思想。本文旨在基于考古调查和基础地理数据,模拟构建古人在聚落选择上的迁移最优路径,探讨古人行为模式,重点研究成本数据确定和成本栅格数据的集成方法及最优路径应用分析。以长江中游新石器晚期的大溪文化、屈家岭文化、石家河文化为连续研究文化期,对其中1200多处遗址的基础地理数据和考古数据进行分析;选取高程、坡度/坡向、地形起伏度、距水系距离等自变量,基于二分类逻辑回归模型,构建研究区史前聚落遗址分布模型。为分析聚落群的时空演变,首先基于期望最大化方法（EM算法）和Voronoi方法对聚落遗址数据进行聚类划分聚落群的中心点的确定,选取分布模型中的自然因子系数作为权重计算成本栅格数据,进而模拟聚落遗址按时序迁移的最优路径。研究结果符合古人类在迁移过程中多考虑以最低成本从山谷、丘陵中穿行的基本规律。并对比已探明的聚落遗址信息,验证模拟的最优路径具有一定的合理性。本文提出的方法,避免了人为选择权重生成成本栅格所带来的仅依靠主观因素的局限,提高了考古研究的科学性,其研究方法和结论对于探究史前聚落遗址时空演变规律和人地关系有一定的参考价值。     

车载导航系统中GIS应用的关键技术浅析

阐述了车载导航系统中GIS的作用,分析了GIS用于车载导航的关键技术问题,包括导航地理数据的构建与更新、路径规划与行驶引导,以及地图匹配等,阐明了导航地理数据在导航应用中的重要作用。     

基于口头报告的道路事故点电子地图定位研究

道路事故具有突发性和地点不确定性,及时、准确获取事故点地理位置信息是事故救援、交通诱导和道路畅通的关键。鉴于事故点位置信息获取的途径多样性,该文综合分析归纳,对事故口头报告进行了语义分析,进而得到事故点位置报告的规范信息格式。在此基础上,阐述了道路事故点定位处理的报告输入内容、报告精度要求及位置计算,在位置计算论述中分别讨论了坐标转换、方向确定和定位算法几个核心问题。最后以基于MapObjects控件的地理信息系统二次开发技术为例讨论了所涉及的算法实现。该文深入论述了各种事故报告的规范信息化,利用地理信息系统技术实现了基于事故报告的电子地图定位,为道路安全生产提供了一种新的技术手段。     

基于房产空间数据的楼宇空间疏散路径建模研究

紧急情况下人员快速、安全疏散是室内空间智能化导航和路径规划服务的研究热点.本文采用房产空间管理数据为数据源,以“路径”和“节点”为关键要素,设计了楼宇空间路径模型,用以表达楼宇内部的空间关系及拓扑结构.基于此模型进一步研究了用于紧急疏散的楼宇路径构建算法,论述了构建“单楼层”和“多楼层”路径过程中走廊(过道)路径提取、...     

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基于当量距离算法的山洪灾害避灾路线研究

山区乡村防灾减灾能力薄弱,山洪灾害突发性强,避灾响应时间短,容易造成人员伤亡,合理设计避灾路线,有助于降低灾害损失。本文基于GIS技术,以河北省邢台市田白芷村所在山区避灾路线规划为例,通过高分辨率无人机摄影测量获得研究区DEM数字高程模型和正射影像。以坡度作为避灾阻力值,利用成本距离和成本路径函数计算山区初始避灾路线,以山洪沟所在区域、坡度较大区域作为避灾路线阻隔,同时充分考虑现有山路,优化形成最终避灾路线,基于避灾路线的距离和平均坡度2个指标将研究得到的避灾路线与原有的避灾路线进行定量对比分析。研究结果表明：① 在设计形成的20条远距离避灾路线中,该方法能够缩短18条避灾路线的长度,同时有10条线路的平均坡度得到降低,其余8条线路平均坡度的增加控制在2°以内;② 生成的路线较原始路线单条最长可缩短329.74 m,且平均坡度仅增加0.68°,实现增加少量的平均坡度来缩短避灾距离,从而提高避灾效率;③ 剩余2条路线分别增加了15.21 m和9.57 m行程使得平均坡度降低了8.43°和1.43°,实现增加少量的距离来降低线路的平均坡度,从而提高避灾的安全性;④ 田白芷村南部临近避灾点,避灾难度较低,而田白芷村北部到达避灾点的行程较长,最远长达1210.02 m,避灾难度较大。优化后的避灾路径与大坡度阻隔区域分离,与山洪沟的贴合度也大大降低,可为相关决策人员提供科学依据。     

经济区域内支线机场选址模型

当以城市群所组成的特定经济区域,其航空运输需求量足以达到一个适当规模的支线机场发展所需的业务量时,发展航空运输是必需的.在根据布局选址原则经验比选备选场址的基础上,以获得最佳经济效益为目标建立支线机场选址模型,并探讨参数确定和计算步骤,可用于机场选址的优化决策.     

Multi-Objective Weather Routing Algorithm for Ships Based on Hybrid Particle Swarm Optimization

Maritime transportation has become an important part of the international trade system.To promote its sustainable de-velopment,it is necessary to reduce the fuel consumption of ships,decrease navigation risks,and shorten the navigation time.Ac-cordingly,planning a multi-objective route for ships is an effective way to achieve these goals.In this paper,we propose a multi-ob-jective optimal ship weather routing system framework.Based on this framework,a ship route model,ship fuel consumption model,and navigation risk model are established,and a non-dominated sorting and multi-objective ship weather routing algorithm based on particle swarm optimization is proposed.To fasten the convergence of the algorithm and improve the diversity of route solutions,a mutation operation and an elite selection operation are introduced in the algorithm.Based on the Pareto optimal front and Pareto optimal solution set obtained by the algorithm,a recommended route selection criterion is designed.Finally,two sets of simulated navigation simulation experiments on a container ship are conducted.The experimental results show that the proposed multi-objective optimal weather routing system can be used to plan a ship route with low navigation risk,short navigation time,and low fuel consumption,fulfilling the safety,efficiency,and economic goals.     

Restoration and rational use of degraded saline reed wetlands: A case study in western Songnen Plain, China

The protection, restoration and sustainable use are key issues of all the wetlands worldwide. Ecological, agronomic, and engineering techniques have been integrated in the development of a structurally sound, ecologically beneficial engineering restoration method for restoring and utilizing a degraded saline wetland in the western Songnen Plain of China. Hydrological restoration was performed by developing a system of biannual irrigation and drainage using civil engineering measures to bring wetlands into contact with river water and improve the irrigation and drainage system in the wetlands. Agronomic measures such as plowing the reed fields, reed rhizome transplantation, and fertilization were used to restore the reed vegetation. Biological measures, including the release of crab and fish fry and natural proliferation, were used to restore the aquatic communities. The results of the restoration were clear and positive. By the year 2009, the reed yield had increased by 20.9 times. Remarkable ecological benefits occurred simultaneously. Vegetation primary-production capacity increased, local climate regulation and water purification enhanced, and biodiversity increased. This demonstration of engineering techniques illustrates the basic route for the restoration of degraded wetlands, that the biodiversity should be reconstructed by the comprehensive application of engineering, biological, and agronomic measures based on habitat restoration under the guidance of process-oriented strategies. The complex ecological system including reeds, fish and crabs is based on the biological principles of coexistence and material recycling and provides a reasonable ecological engineering model suitable for the sustainable utilization of degraded saline reed wetlands.