一種可變解析度的快速路徑搜尋方法技術

本發明專利技術公開了一種可變解析度的快速路徑搜尋方法，它包括以下子步驟：S1：劃分層級和區塊；S2：計算最小代價拓撲關系；S3：搜索區域間的最優路徑；S4：搜索區域內的最優路徑；S5：計算各相鄰的最大解析度區域塊內之間的邊界節點及最優路徑，并加入到級聯路徑中，作為相鄰區塊之間的路徑；S6：將得到的所有節點及路徑進行級聯，得到所需的最優路徑。本發明專利技術把大量的搜索節點的高維拓撲關系分層降維到多個低維矩陣，便于并行、快速的搜索具有大規模數據節點的最優路徑，特別適合大規模城市路網的路徑規劃，同時也適合其他海量數據相關性的最優尋徑。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
地理信息系統（GIS)因其強大的功能而得到日益廣泛深人的應用，在電子導航、 交通旅游、城市規劃，以及電力、通訊等各種管網、管線的布局設計中發揮了重要作用，網 絡分析作為GIS最主要的功能之一，最基本最重要的問題就是最短路徑問題，即在真實路 徑上尋找從一點到另一點的最短路徑。該最短路徑包含多種最優約束，如長度、造價、經過 時間等等，根據不同的應用條件有多種約束條件配合描述該最短路徑。最短路徑搜尋則是 在一定的評判準則下，找出從起始點位置到達目的地的最佳走法。 在求解網絡圖上節點間最短路徑的方法中，經典算法有Di jkstra、Floyed算法。 這類算法都需要依據路網拓撲關系數據構造矩陣來表示圖，在數據結構上簡單明了。但鄰 接矩陣需要定義大小為N*N(N為網絡的節點數）的矩陣。當網絡的節點數較多時，其時間 復雜度和空間復雜度都相當可觀，影響程序運行的效率。對于以海量地理數據為基礎的GIS 來說，這種矛盾就顯得尤為突出。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種可變解析度的快速路徑搜尋方 法，適合大規模城市路網的路徑規劃以及其他海量數據相關性的最優尋徑。 本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：一種可變解析度的快速路徑搜尋方 法，它包括以下子步驟： Sl :層級劃分：按照解析度級別對原數據節點進行分區劃分，形成多個解析度層 級的區域分塊，其中低一個解析度的層級的單個區域分塊由高一個解析度的層級的多個區 域分塊構成，最高解析度的一層的區域分塊由數據節點組成； S2 :計算最小代價拓撲關系：根據最優代價函數得到各層元素之間的最小代價拓 撲關系； S3 :搜索區域間的最優路勁，包括以下子步驟： S31 :從最小解析度的層級區域進行分塊查找，確定該層級分塊間的最優路徑； S32 :判斷該層級是否為最大解析度層級： (1)若該層級不是最大解析度的層級，則繼續在比該層級解析度大一級的層級的 分塊之間搜索最優路徑，并返回步驟S32 ; (2)若該層級是最大解析度的層級，則進入步驟S4 ; S4 :搜索區域內的最優路徑：分別在最大解析度的各區域塊內即各第二大解析度 的區域塊內，搜尋區域內的最優路徑，并搜索源宿節點，所述的源宿節點為各第二大解析度 區域塊內的邊界節點內； S5:計算兩個相鄰的第二大解析度的區域塊內之間的邊界節點及最優路徑，并加 入到級聯路徑中，作為相鄰區塊之間的路徑； S6 :將得到的所有節點及路徑進行級聯，得到所需的最優路徑。 步驟S2中所述的最小代價拓撲關系包括解析度最大層最小代價拓撲關系和其他 層最小代價拓撲關系；所述的解析度最大層最小代價拓撲關系由節點間的連通關系的權值 構成，權值的大小反映了該節點間的路徑可連通度；所述的其他層最小代價拓撲關系由對 應各層級分塊的邊界節點之間的路徑連通關系的加權平均值構成，平均權值的大小反映了 區域分塊之間的連通屬性。 步驟S2中所述的最優代價函數的因變量包括路徑連通性、路徑長度、路徑通過時 間、路徑擁塞度。 步驟S4中所述的搜尋區域內的最優路徑采用Dijkstra最優路徑搜索算法。 本專利技術在原始道路拓撲關系的基礎上，按照區域解析度自由分級，構成多層區域 間的復合拓撲關系，按照這種拓撲關系構造矩陣來表示圖，即將原先的N*N維矩陣結構拆 分成C1*C1，C2*C2，…Cn*Cn，M*M的多級分塊結構形式，其中Cl, C2，…Cn是具有多級解 析度的區域節點數，Cl為最小區域層級分塊，包含M個為最小區域范圍內原始節點數。通 過這類分級表示，可以將高維矩陣的大量節點數降為多個低維小交接點數的矩陣，通過分 別搜索分塊間和分塊內的最優約束結果，快速實現具有大規模節點拓撲網絡的最短路徑搜 索。 本專利技術的有益效果是：本專利技術把大量的搜索節點的高維拓撲關系分層降維到多個 低維矩陣，便于并行、快速的搜索具有大規模數據節點的最優路徑，特別適合大規模城市路 網的路徑規劃，同時也適合其他海量數據相關性的最優尋徑。 【附圖說明】 圖1為本專利技術方法流程圖； 圖2為本專利技術步驟1分區劃分結構示意圖； 圖3為本專利技術步驟3最小解析度區塊間最優路徑搜索示意圖； 圖4為本專利技術步驟3最大解析度區塊間最優路徑搜索示意圖； 圖5為本專利技術步驟4最大解析度區塊內最優路徑搜索示意圖； 圖6為本專利技術步驟5最終最優路徑不意圖。 【具體實施方式】 下面結合附圖進一步詳細描述本專利技術的技術方案：如圖1所示： 第一步：按照解析度級別分別對原數據節點N進行分區劃分，形成Cl, C2,…Cn個 層級的區域分劃，每個層級包含Kl，K2，…Kn個元素，其中Cl直接由Kl個數據節點組成， C2由K2個Cl區域分塊構成。 如圖2所示，本實施例只劃分了 Cl層和C2層，其中Cl層包括Cl_l至Cl_16, C2 層包括C2_l至C2_4。 第二步：按照最優代價函數生成各層元素之間的拓撲關系，包括： 最低一層Cl按照節點之間的真實路徑關系生成最小代價拓撲， W1 (i，j) = f (a, 1，c，t); W1為節點（i，j)間的連通屬性權值，該權值由節點間的連通性、路徑長度、路徑通 過時間、路徑擁塞度綜合表示，權值的大小反映了該節點間的路徑可連通度。 各層C2_Cn內部區域塊之間的連通屬性權值，該權值由上一層分屬于兩個區域塊 之間的邊界節點（i，j)間的連通屬性權值的加權平均，生成最小代價拓撲：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可變解析度的快速路徑搜尋方法，其特征在于：它包括以下步驟：S1：劃分層級和區塊：按照解析度級別對原數據節點進行分區劃分，形成多個解析度層級的區域分塊，其中低一個解析度的層級的單個區域分塊由高一個解析度的層級的多個區域分塊構成，最高解析度的一層的區域分塊由數據節點組成；S2：計算最小代價拓撲關系：根據最優代價函數得到各層元素之間的最小代價拓撲關系；S3：搜索區域間的最優路勁，包括以下子步驟：S31：從最小解析度的層級區域進行分塊查找，確定該層級分塊間的最優路徑；S32：判斷該層級是否為最大解析度層級：（1）若該層級不是最大解析度的層級，則繼續在比該層級解析度大一級的層級的分塊之間搜索最優路徑，并返回步驟S32；（2）若該層級是最大解析度的層級，則進入步驟S4；S4：搜索區域內的最優路徑：分別在最大解析度的各區域塊內搜尋區域內的最優路徑，并搜索源宿節點，所述的源宿節點為最大解析度區域塊內的邊界節點內；S5：計算各相鄰的最大解析度區域塊內之間的邊界節點及最優路徑，并加入到級聯路徑中，作為相鄰區塊之間的路徑；S6：將得到的所有節點及路徑進行級聯，得到所需的最優路徑。

【技術特征摘要】
1. 一種可變解析度的快速路徑搜尋方法，其特征在于：它包括以下步驟： 51 :劃分層級和區塊：按照解析度級別對原數據節點進行分區劃分，形成多個解析度 層級的區域分塊，其中低一個解析度的層級的單個區域分塊由高一個解析度的層級的多個 區域分塊構成，最高解析度的一層的區域分塊由數據節點組成； 52 :計算最小代價拓撲關系：根據最優代價函數得到各層元素之間的最小代價拓撲關 系； 53 :搜索區域間的最優路勁，包括以下子步驟： 531 :從最小解析度的層級區域進行分塊查找，確定該層級分塊間的最優路徑； 532 :判斷該層級是否為最大解析度層級： (1) 若該層級不是最大解析度的層級，則繼續在比該層級解析度大一級的層級的分塊 之間搜索最優路徑，并返回步驟S32 ; (2) 若該層級是最大解析度的層級，則進入步驟S4 ; 54 :搜索區域內的最優路徑：分別在最大解析度的各區域塊內搜尋區域內的最優路 徑，并搜索源宿節點，所述的源宿節點...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賀麟，王璽，王燚，章小寧，肖智寬，
申請(專利權)人：四川匯源吉迅數碼科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51