考虑实时路况反馈的动态路径规划算法研究

针对现有的路径规划算法在应对突发事件人员车辆疏散过程中没有考虑实时交通拥堵路况反馈因素,降低了疏散路径方案的有效性问题,该文提出了一种引入实时路况的动态疏散路径规划算法。首先将动态路网中的实时路况信息建模和量化,构建实时动态的旅行时间矩阵,然后利用交通预测模型改进的动态蚁群算法求解全局疏散时间最小化、道路网利用率最大化的最优路径。采用改进的动态蚁群算法构建的动态路径规划方法,能在交通拥堵区和动态路网阻抗变化后快速更新路线,较好地平衡了疏散过程中的全局疏散时间与局部拥堵间的矛盾。实验结果表明,当交通拥堵级别增加时,相比现有的路径规划算法,本文的方法分别减少18%的平均疏散时间和11%的总旅行时间,增加26%的路网利用率。     

结合道路层次结构的道路网络重叠街区划分方法

重叠街区结构是道路网络重要的拓扑特征之一,有助于分析及理解道路之间的相互作用和交通功能的差异。提出一种结合道路网络层次结构,以路网非重叠街区结构为起点,划分路网重叠街区的方法。把路划作为道路基本单元,把对偶图作为路网的网络模型,先采用蚁群游走和局部优化算法挖掘道路网中的非重叠街区结构;再结合道路网络的层次结构进一步对道路网络的重叠街区进行划分。通过4种典型模式的道路网络实验,并根据目视、扩展模块度指标、连通效率指标对实验结果进行分析评价,本方法适用于挖掘不同模式下道路网络的重叠街区结构。     

出租车经验知识建模与路径规划算法

以出租车采集的浮动车数据,研究出租车司机道路选择的经验和规律,建立出租车司机道路寻径的经验知识模型,将城市交通道路网按该知识模型分成不同等级的经验路网;在此基础上提出基于经验知识的交通道路寻径算法,并以武汉市交通路网和浮动车为实验数据,将本文提出的道路寻径算法与传统的最短路径规划算法进行比较,实验结果表明在起止点相同的情况下,本文选择的路径较好地保持了道路等级的一致性和连贯性,明显减少通行时间,更符合自主出行的认知.     

基于蚁群算法在实际动态路网中搜索最佳路径的应用

最佳路径是实际动态路网中备受关注的话题之一,为了提高出行的效率、缓解交通拥堵的状况,本文对动态路网进行分析研究。通过分析实际动态路网的可通行性及影响因素,针对在理论研究中未结合实际路网中的影响因素而得出的最佳路线不符实际路线中的最优情况,在蚁群算法的基础上,结合实际路况,笔者对其进行改进,该算法可实现计算出一条从起始点到终点的最佳路径,并在Visual Studio 2010中用C#语言设计并验证了该算法,证明了它的正确性和有效性。     

城市汽车导航中一种改进的D-S证据理论地图匹配算法

车联网中基于D-S证据理论的地图匹配算法,通常考察定位点到候选道路的投影距离和车辆行驶方向与候选道路的角度差这两种证据。目前城市交通网络结构日趋复杂,此算法得到的匹配结果有一定的局限性,匹配精度也无法满足车联网技术的需求。随着GPS等定位设备的不断发展与改进,车辆的行驶速度与定位时间间隔等数据已可以准确获取,在此基础上,本文对车辆的可达性信息进行考察,作为新的证据与传统证据融合后得到的结果进行D-S证据的二次融合。除此之外,本文针对城市环境中不同道路拓扑结构,对传统算法中的位置信息和车辆行驶方向信息的可靠性参数进行仿真训练,得出更为精确的可靠性参数值以供改进的算法使用。通过仿真实验表明,改进后的算法的匹配精度和稳定性得到了极大的提高,可以更好地适用于城市复杂路网中地图匹配的问题。     

基于地理实体的道路网络面向对象数据模型研究

城市交通迅速发展,道路网络呈现出空间结构复杂、数据量大、时效性强等特点。本文讨论了传统路网模型的特点,顾及道路的信息完整性、数据冗余性、管理高效性3个指标,研究了以道路实体为基本元素的路网模型;运用面向对象技术对路网模型进行了数据建模,并通过动态交通信息更新机制对路网的动态属性进行管理;构建了城市道路实体化实验系统,验证了该模型的有效性和可行性。     

基于复杂网络的城市道路重要度评价及路网自动综合方法

利用复杂网络理论,构建城市复杂路网模型,基于该模型从道路的结构和功能特征角度,以连接度、介中心和接近度为度量指标定义道路重要度评价模型,并顾及路网的整体形态及路网的拓扑连通性,提出基于复杂网络理论的路网综合算法。为检验方法有效性,针对成都市道路网络进行实验分析。实验结果表明,该道路重要度评价模型较好地反映道路在整个路网结构和功能上的重要程度,复杂路网综合算法能较好地保持原始路网的整体形态结构特征。     

基于道路标线布设方案的交通路网数据库构建研究

道路标线是交通规则的载体,它们布设在物理道路网络上为交通参与者分配路权,并规范其行为。通常,称这种加载了交通规则的物理道路网络为交通路网。本文首先提出了物理道路网络的表示模型;然后结合线性参考技术,以物理道路网络为基础,构建了基于的GIS道路标线布设方案数据模型;最后,本文选取示范路网,运用道路标线布设方案数据库,进行路网交通规则的推导,构建了基于车道级路网数据模型的交通路网数据库,为交通路网数据库的构建提供了一种参考。     

顾及形态特征约束的大范围道路中心线提取算法

针对规则格网分块提取大范围路网(地级城市及以上)中心线算法在分块边界处极容易出现结构严重变形等问题，该文提出了一种顾及形态特征约束的大范围道路中心线分块提取算法。首先，基于道路面数据获取道路边线数据，计算其曲率，探测边线中的平直部分；然后，以边线中的平直部分作为分块基础，建立“转盘法”将大范围道路分割为多个小范围道路；最后，以分割的小范围道路作为处理单元，基于德洛内(Delaunay)三角网分区域进行中心线提取，并在分割边界处进行中心线拟合，完成大范围路网中心线提取，提高了中心线提取的准度和精度。以江苏省某市地理国情普查道路数据进行实验，结果表明，该文方法所提中心线形态均自然、光滑，且效率较规则分块方法提高2.5倍。     

改进蚁群算法的无人机三维环境路径规划

针对传统蚁群算法在进行无人机三维环境路径规划时存在规划速度慢、容易陷入局部最优等问题,本文提出了用引导函数改变状态转移规则、初始信息素先验分配、时变信息素更新方式3个改进策略,充分挖掘路径规划先验信息。通过增加引导函数进行路径增强,增大最优路径的选择概率;同时根据与先验路径的距离赋予信息素不同的初始浓度,使算法在搜索初期具有明确的方向性,基于优胜劣汰的思想进行信息素更新,并将信息素挥发因子设定为服从Laplace分布的波动因子,避免搜索过程陷入局部最优,最大化提升路径搜索效率,实现三维环境下的无人机路径规划。仿真试验结果表明,改进后的蚁群算法在规划最优路径长度和最优路径搜索效率上明显优于传统蚁群算法。     

一种支持城市路网交通关系自动化的智能模型

针对车载导航、地图网站等应用中路网要素之间交通关系维护的难题,提出一种支持路网要素交通关系自动化的智能过程模型,将路网要素交通关系自动化过程理解为由路网要素间的空间和语义关系、规则集和控制系统组成的产生式系统.该产生式系统可在路网要素空间和语义信息基础上,通过定义可扩展的交通关系规则集,自动化地生成符合应用需求的路网要素间的交通关系.此外,在该产生式系统中引入触发器概念监控和响应几何网络及其交通关系规则集的变更,实时更新逻辑网络中的连通关系信息,实现几何网络、规则集和逻辑网络三者的一致性.同时,提出路网要素交通关系处理的控制策略和关键流程,并对该智能网络模型的有效性进行了验证.

Abstract：

Maintaining the traffic connectivity relations between road features has always been a time consuming task for in-vehicle navigation, map website, and other traveling service related applications. Such a task has been commonly conducted artificially and inevitably inefficient, yet makes data quality control difficult. Considering the intrinsic rules of traffic connectivity formed by the geometrical structures, spatial and semantic relationships between road features in city road networks, an intelligent processing model is set forward in this paper for traffic connectivity automation. It is argued that traffic connectivity automation between road features is fundamentally a production system composed of the spatial and semantic relations between road features, connectivity rules and control system. With the implementation of an extendable connectivity rule set, the traffic connectivity relations between road network features are built automatically based on the spatial and semantic information of road network. The trigger concept is adopted to monitor and respond the changes in geometrical network and connectivity rules, and then dynamically updates the traffic connectivity between road network features in logical network so as to guarantee the consistence between geometrical network, connectivity rules and logical network. A series of control strategies and a conducting engine are developed to maintain the traffic connectivity relations. A case study conducted on a real road network verifies the effects of the proposed intelligent model.     

一种改进的快速浮动车地图匹配方法

浮动车地图匹配算法能够实现浮动车离散点与路段的快速准确匹配,是浮动车路况信息生成技术中的核心环节。本文针对现有方法的不足,实现了建立定位点的有效阈值缓冲区,并依据空间关系检索候选匹配路段,研究实现了一种利用行驶速度、行驶方向、投影距离、行驶距离4个参数进行行车轨迹判别的逻辑匹配算法。试验表明,该方法无需对路网数据进行大量的前期处理工作,简化了候选匹配路段的检索过程,在保证匹配正确率的同时也表现出了更高的效率。     

基于蚁群算法的道路选取模型研究

在制图综合中,道路选取是非常重要的内容之一,研究道路选取的智能化方法是非常必要的。文中在研究道路语义、几何特征、拓扑关系和结构特征的基础上,充分考虑居民点对道路选取过程的影响,建立道路选取的蚁群算法模型。通过实验证明该模型算法的可行性和有效性。     

土地整理中基于图形通达性的田间道路规划设计

农村田间道路规划的重点为道路的通达度,因为田间道路的交通流较小,道路宽度设计要求能够保证通行农机车辆。基于这个考虑,尝试将农村田间道路网通达度问题简化为图形通达性的问题进行研究,并建立了田间道路网评价指标体系,应用模糊综合评价来衡量道路网规划设计的合理与否,取得了较好的效果。     

基于GIS的青岛市中心城区道路网络可达性研究

针对青岛市中心城区交通网络建设不完善的问题,研究了该区域路网的综合可达性,并提出了相应的解决方案。基于GIS平台,建立了青岛市中心城区路网模型;选取最小阻抗(时间和距离)、交叉口服务指数、路网密度和路网连通度作为关键评价指标,分别从路网距离关系、路网结构合理性、路网密度和路网发育程度4个方面分析了该区域的路网可达性;在此基础上,建立了青岛市中心城区路网综合评价模型。研究结果表明,该区域的路网以多中心多圈层形式分布,整体可达性良好;西南区域路网密度低,南部外围区域机动性差,南部地区可达性较差,应不断加强该地区的基础设施与路网建设。     

道路综合中基于骨架分割的道路密度分析(英文)

This paper proposes an algorithm for road density analysis based on skeleton partitioning. Road density provides metric and statistical information about overall road distribution at the macro level. Existing measurements of road density based on grid method, fractal geometry and mesh density are reviewed, and a new method for computing road density based on skeleton partitioning is proposed. Experiments illustrate that road density based on skeleton partitioning may reveal the overall road distribution. The proposed measurement is further tested against road maps at 1:10k scale and their generalized version at 1:50k scale. By comparing the deletion percentage within different density interval, a road density threshold can be found, which indicate the need for further operations during generalization. Proposed road density may be used to examine the quality of road generalization, to explore the variation of road network through temporal and spatial changes, and it also has future usage in urban planning, transportation and estates evaluation practice. Supported by the National 863 Program of China(No.2007AA12Z225), the Natural Science Foundation of China(No.40771168).     

等时线模型支持下的路网可达性分析

等时线是道路网中参考于某特定点位的系列时间可达性的可视化表达,其生成需要分析道路网络特性及通行状况,其形态可以反映可达性规律。本文对等时线进行了定义、特性分析及生成方法研究;类比水滴沿木板的纹理扩散的过程,提出水流扩展算法生成等时线,在网络栅格化模型的基础上,考虑等时线扩展独特的约束条件,如道路状况、移动条件及时间分段等获得可达性扩展路径,通过扩展凸包和角平分线移位生成等时线。该算法基于场论思想,可以针对网络空间中任意感兴趣部分灵活负载约束条件,方便生成实时等时线;类比等高线表示地貌特征,对基于以上构建机制生成的等时线的排列、疏密、弯曲形式、弯曲方向及延伸方向等进行分析,发现空间可达性规律。     

利用居民地聚类和缓冲区分析完善道路网眼

对于十分规则的道路网(城市道路)来说构造网眼是十分容易的,且得到的道路网眼完整性较高,然而对于乡村道路,由于数据采集习惯或数据质量的影响,道路在居民地附近容易断开,导致计算机不能构造完整的网眼。本文针对这个问题,提出了利用居民地聚类和缓冲区分析的方法辅助道路网眼的构建,从而提高了乡镇郊区道路网眼的完整性,为采用网眼合并的方式进行综合的方法,以及各种基于网眼的空间分析提供了有效支撑。     

FME道路实体连通性检测算法

针对测绘成果中入库数据道路实体连通性检测方面的问题,基于FME平台设计开发了一种道路实体连通性检测算法。该算法充分考虑了重复路段的情形,既适用于单线形结构的常规道路实体,也适用于三岔路结构的非常规道路实体,并且实现了对各种不同类型道路实体不连通错误的精细化检测。利用模拟数据和地理国情普查成果数据验证了算法的正确性与鲁棒性。所提算法为入库道路数据的连通性质量检查与修改提供了有力的工具,为数据库建设中道路数据的实体化编码和网络构建等数据深加工处理奠定了坚实的基础。