路徑規(guī)劃中電子地圖的應(yīng)用

【摘 要】在現(xiàn)代社會(huì)中電子地圖被廣泛應(yīng)用于路徑規(guī)劃工作中，因?yàn)樗粌H能夠提提供路徑規(guī)劃的各項(xiàng)功能同時(shí)能夠提供許多道路的輔助信息，設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的行車路線。但目前有關(guān)路徑規(guī)劃中電子地圖的應(yīng)用還未見詳細(xì)研究?；诖?，本文對(duì)路徑規(guī)劃中電子地圖的應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】路徑規(guī)劃；電子地圖；應(yīng)用

所謂電子地圖是一項(xiàng)結(jié)合計(jì)算機(jī)制圖以及數(shù)據(jù)庫(kù)處理和信息系統(tǒng)等學(xué)科為一體的圖形表現(xiàn)形式。在現(xiàn)代社會(huì)中，電子地圖在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用廣泛如在車載導(dǎo)航系統(tǒng)中，它已成為路徑規(guī)劃中一項(xiàng)較為重要的技術(shù)。但有關(guān)電子地圖的詳細(xì)應(yīng)用主要在快速生成衛(wèi)星影像和航空相片以及行數(shù)據(jù)的記錄和新數(shù)據(jù)的派生方面。存在的問題是其技術(shù)的應(yīng)用還不夠廣泛和深入。所以，本文結(jié)合實(shí)例對(duì)電子地圖中的數(shù)據(jù)特點(diǎn)以及路徑算法和算法的改進(jìn)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)路徑規(guī)劃中電子地圖的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1.實(shí)例應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件的運(yùn)行環(huán)境下，用VisualC++開發(fā)某市實(shí)驗(yàn)用地圖上提取的300個(gè)道路所用點(diǎn)，同時(shí)添加附加信息，實(shí)施路徑規(guī)劃。在地圖上制定路徑的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)之后，電子地圖可在很短的時(shí)間內(nèi)確定最優(yōu)化的路徑，同時(shí)該路徑的各種輔助設(shè)備能夠滿足實(shí)際車載和各種應(yīng)急需求。

2.電子地圖的數(shù)據(jù)特征與路徑算法

2.1數(shù)據(jù)特征

電子地圖的數(shù)據(jù)特征是按照一定圖層進(jìn)行疊加的，在電子地圖中的各種點(diǎn)、線、面等的集合就是圖層。在電子地圖中的數(shù)據(jù)分為兩種：（1）空間數(shù)據(jù)。它主要是對(duì)空間對(duì)象的幾何特征、位置關(guān)系以及拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行存放。（2）屬性數(shù)據(jù)。主要是對(duì)空間對(duì)象的類別、名稱以及特征等進(jìn)行確定。在本文所引用的Shape File中，屬性數(shù)據(jù)主要以dbf的形式儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，相對(duì)的空間數(shù)據(jù)則主要以Shape File所固有的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。這兩種數(shù)據(jù)通過一定的形式聯(lián)系在一起。電子地圖中，將城市的道路網(wǎng)建設(shè)成一個(gè)圖層，將其命名為道路網(wǎng)，同時(shí)在地圖上實(shí)施路徑規(guī)劃，要對(duì)道路進(jìn)行操作，那么就不涉及其它圖層。

2.2電子地圖的路徑算法

在電子地圖的路徑規(guī)劃中，路徑算法是重要的工作過程之一?，F(xiàn)在電子地圖中最長(zhǎng)用的算法是啟發(fā)式搜索算法，其主要的模型為f（x） =g（x）+h（x）.（1）式中：g（x）表示從起點(diǎn)到搜索點(diǎn)的實(shí)際花費(fèi)；h（x）表示從起點(diǎn)到終點(diǎn)的預(yù)估花費(fèi)，稱為啟發(fā)函數(shù)；f（x）表是總花費(fèi)。在采用啟發(fā)模型之后，可以對(duì)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行改進(jìn)：（1）在每次新生成的節(jié)點(diǎn)展開之前，要對(duì)顯示的同一位置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的花費(fèi)進(jìn)行比較，在新生成節(jié)點(diǎn)大于已生成節(jié)點(diǎn)的前提下，可放棄已生成節(jié)點(diǎn)，反之用原節(jié)點(diǎn)。（2）將最小距離作為搜索信息，其花費(fèi)的現(xiàn)實(shí)隨節(jié)點(diǎn)的開展而增加。（3）在節(jié)點(diǎn)的數(shù)量增加后，綜合代價(jià)增加，在每次新生成的節(jié)點(diǎn)的花費(fèi)大于原來節(jié)點(diǎn)的情形下，可將新生成的節(jié)點(diǎn)淘汰用原來的路徑。

3.路徑規(guī)劃中電子地圖的應(yīng)用

在路徑規(guī)劃過程中，電子地圖重新定義了地圖在人們心中的形象。在電子地圖的幫助下，可以將現(xiàn)成的路徑規(guī)劃中出現(xiàn)的各種要素進(jìn)行不同形式的組合最后連接成新的地圖；同時(shí)交通部門可以根據(jù)電子地圖在路徑規(guī)劃中的應(yīng)用，對(duì)各種交通情況諸如交通事故、天氣變化、不同路段的情況進(jìn)行不同程度的監(jiān)管；此外，路徑規(guī)劃中電子地圖的使用為各種市民和公民進(jìn)出入不同的城市提供便捷的服務(wù)，可以在現(xiàn)有的地址、地址范圍和地理位置以及道路的交叉口等進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，幫助人們?cè)诓皇煜ぢ窂揭约奥窙r的情況下正確的選擇道路。

3.1起終點(diǎn)問題

在實(shí)際的生活過程中，電子地圖上的起終點(diǎn)并不能代表實(shí)際路線中的出發(fā)點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。在我們的日常生活中較為常見的是起點(diǎn)和終點(diǎn)都位于某一個(gè)路段的中間部分，在此時(shí)，必須將路段的出發(fā)點(diǎn)作為起點(diǎn)，目的地作為終點(diǎn)，在電子地圖中輸入該城市的行政規(guī)劃圖，通過電子地圖對(duì)該路徑數(shù)據(jù)的處理和分析，得出最佳路徑區(qū)劃圖。

3.2最優(yōu)路徑模型的確立

電子地圖在路徑規(guī)劃中的應(yīng)用中所要解決的最優(yōu)路徑問題并不僅僅指最短的路途。它還包括利用電子地圖在最短時(shí)間和最小花費(fèi)內(nèi)尋找到最合適的通向目的地的路徑或者在電子地圖的幫助下，將這幾個(gè)問題全部綜合在一起，最后使問題得到解決。同時(shí)在電子地圖對(duì)路徑的道路級(jí)別、人流量的大小以及轉(zhuǎn)彎限制等做出詳細(xì)的判斷之后，確定最佳的路徑模式。此時(shí)可將啟發(fā)式模型中的g（x）進(jìn)行一定程度的修改：g（x）=∑aijLij+∑bmnTmn。在該式中，Lij表示的是i和j之間的路徑長(zhǎng)度；其中aij表示的是相應(yīng)的權(quán)值，這個(gè)參數(shù)與道路的級(jí)別和流量有關(guān)；Tmn表示的是從路段m到路段n之間所需要的花費(fèi)（如時(shí)間等）；與之相應(yīng)的bmn代表的是穿越的權(quán)值。若在該路段處禁止轉(zhuǎn)彎則可將其設(shè)置為常數(shù)，g（x）則表示從起點(diǎn)到所要到達(dá)的地點(diǎn)之間的花費(fèi)。在電子地圖啟用最佳模型的情況下，進(jìn)行路徑的選擇。

3.3確立加權(quán)模型

電子地圖的工作過程中如何利用啟發(fā)式算法進(jìn)行信息的啟發(fā)也是關(guān)鍵工作之一，加權(quán)函數(shù)的常用表達(dá)形式是f（x）=λ1g（x）+λ2h（x），λ1+λ2=1 λ1>0，λ2>0。在該式中主要的調(diào)節(jié)系數(shù)是λ1和λ2。在λ1>λ2表示搜索過程準(zhǔn)備好；在λ2>λ1時(shí)表示啟發(fā)開始，搜索將沿著最佳路線進(jìn)行搜索，這時(shí)搜索的速度較快，有利于降低完備性。在確定加權(quán)模型的情況下，電子地圖可就本車中的車載以及前面的路線情況進(jìn)行分析，最后計(jì)算出加權(quán)函數(shù)，得出行車的最佳路線，最終可幫助人們很快的實(shí)現(xiàn)快速到達(dá)的目的。

4.結(jié)語(yǔ)

在路徑規(guī)劃中使用電子地圖能夠大大的提高駕駛員在行車過程中的效率，使駕駛員在不熟悉路徑的情況下快速方便的選擇最佳路線。本文對(duì)路徑規(guī)劃中電子地圖的工作過程和應(yīng)用進(jìn)行了探討，指出在電子地圖中采用啟發(fā)式模型能夠取得更好的效果，確定最優(yōu)的行車路線。