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《长安大学》 2010年
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公路智能选线与决策支持系统研究及开发

叶亚丽  
【摘要】: 公路选线是一个多目标决策问题,需要考虑环境保护、经济、安全、交通质量和功能等诸多因素和目标,这些目标有时是矛盾和冲突的,如何协调、平衡处理这些目标之间的关系,寻求总体目标最优的路线方案是长期以来一直困扰公路工作者的重要问题。受设计手段和计算模型的限制,传统的公路设计方法和路线设计系统难以协调多目标间的关系,存在拘泥于专家经验、主观性强、过分注重某个目标而忽视其它目标等缺陷。基于此,本文结合计算机技术和数学技术的发展成果,以解决上述问题为目标,对公路多目标智能选线及其决策支持系统进行深入研究。 论文深入分析了公路选线方法、方案评价和设计系统的研究现状,提出了公路智能选线与决策的研究思路。阐述了公路多目标智能选线定义,界定了公路选线与决策的主要内容和研究目标,建立了公路选线的过程模型。结合公路选线各阶段特点,根据目前公路路线设计系统的开发和应用现状,确定了以构建以路线方案多目标智能优化为核心、多属性智能决策为重点、属性分析与计算为辅助的系统总体框架,并详细分析了系统的数据需求和功能需求。 针对公路选线中涉及到的海量地理数据、属性信息以及线形资料,考虑设计决策的多目标性等特点,提出了基于GIS和多目标遗传算法的公路路线方案优化方法。建立了公路路线平、纵方案优化的数学模型和多目标优化模型;研究了路线编码和初始方案产生方法,分别建立了经济、安全、环保三个目标函数,解决了路线方案生成和评价中对安全和环保目标的量化问题。结合路线平、纵面优化的特点,分别对其进行了遗传算法的设计,对传统的遗传算法流程进行了优化,构建了适于公路选线特点的路线方案多目标遗传算法流程,编制了以终止条件下非劣解集的方案作为设计初始方案的优化程序,解决了公路选线自动化的关键技术,为实现公路选线的智能化奠定了基础。 在深入分析路线与地质、水文、地形等环境信息的关系的基础上,提出了空间环境特征与路线信息的数据挖掘方法,建立了适宜于计算机处理的路线优化模型的数据表达模式。建立了“标准”、“规范”规则、基础理论规则、专家经验规则和评价分析规则及其控制机制和设计模型库。 深入分析了路线方案多属性决策特点,提出了基于GIS的全寿命费用分析与计算方法;深入研究了环境和安全对路线方案的影响,提出了基于GIS的环境影响评价和公路线形安全性评价方法,建立了路线方案的经济、环保、安全属性值的统计与计算模型。提出了无偏好信息情况下基于信息熵的多属性决策方法、有部分偏好信息情况下基于方案综合度和达成度的多属性决策方法以及偏好信息完全已知情况下基于线性目标规划模型的多属性决策方法,并阐述了各种决策方法的适用条件和详细操作步骤,为实现路线方案的智能决策提供了技术支持。 结合课题研究理论和方法,对Arc GIS进行了二次开发,借助Visual Basic.net框架研发了具有路线方案自动优化、经济性分析、安全评价、环境影响评价和路线方案多属性决策功能的公路智能选线与决策支持系统,提高了对设计的支持层次和深度,为现有系统的改进与完善提供了技术参考。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U412.32

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 蒲浩;赵海峰;李伟;;基于动态规划的铁路三维空间智能选线方法[J];铁道科学与工程学报;2012年02期
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1 张倩;基于GIS的青海省高速公路网规划方法研究[D];长安大学;2011年
2 赵海峰;铁路三维空间智能选线理论与方法研究[D];中南大学;2012年
3 徐贻飞;基于本体的公路智能选线领域人员知识建模方法[D];昆明理工大学;2012年
【参考文献】
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2 肖明贵;桂林市岩溶塌陷形成机制与危险性预测[D];吉林大学;2005年
3 易思蓉;虚拟环境铁路选线设计系统的理论与方法研究[D];西南交通大学;2000年
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5 张飞军;基于熵的公路路线设计安全评价研究[D];吉林大学;2007年
6 师瑞峰;多目标进化算法研究及其在生产排序中的应用[D];北京航空航天大学;2006年
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8 韩春华;基于GIS的铁路选线系统智能环境建模方法研究[D];西南交通大学;2008年
9 符锌砂;理论运行速度与公路线形设计及评价方法研究[D];长安大学;2008年
10 李超;中国公路自然区划地理信息系统研究[D];长安大学;2009年
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1 王海君;道路纵断面自动生成及优化算法的研究[D];长安大学;2001年
2 张航;高等级公路路线布局优化研究[D];武汉理工大学;2002年
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10 黄雄;基于GIS空间分析的道路选线技术研究[D];长沙理工大学;2006年
【共引文献】
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2 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
3 崔旖娜;王苏岩;李宏男;;基于BP神经网络时间序列方法的辽宁省建筑业经济技术指标预测[J];四川建筑科学研究;2008年02期
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5 孙昊;钱永久;樊启武;;拱桥加固方案的模糊层次比较优选[J];四川建筑科学研究;2010年02期
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8 张安勤;数据挖掘与进化算法[J];安徽教育学院学报;2002年03期
9 李海鲲,宗仁鹤;基于不确定推理模型的中医诊断专家系统的研制[J];安徽教育学院学报;2004年06期
10 钟小璇;;基于模糊层次分析法的电缆火灾危险性评价[J];安防科技;2010年03期
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1 黄孝鹏;龚亲华;李振宇;许甜甜;;中国古代决策思想与现代决策科学的融合与发展[A];安徽省管子研究会2011年年会暨全国第六届管子学术研讨会交流论文集[C];2011年
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3 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
4 魏爱华;马凤山;邓清海;郭捷;巩城城;;广东省某隧道区岩溶塌陷危险性评价[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
5 陈慈河;彭芳;;道瓮高速公路投资风险研究与对策[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
6 吴东平;涂万堂;何冬梅;;高速公路上车辆爆胎事故的动力学分析及对策[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
7 王永刚;孙长虹;潘涛;齐珺;;承德市潮河流域水污染现状及防治对策分析[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
8 沈绍进;;基于第一次全国污染源普查的唐山市工业污染源地理信息系统开发与应用[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2011年
9 孙燕;孙峥;黄鹍;;基于模拟退火机制的隔离小生境混合遗传算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 王杰;基于人工智能的乒乓球比赛技战术诊断与评估研究[D];上海体育学院;2010年
4 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 闫培雷;考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
8 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
9 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
10 韩艳玲;可能性构造空间理论与计算机作曲思维模型研究[D];华中科技大学;2010年
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1 于波;基本农田动态监测预警研究[D];华中农业大学;2010年
2 秦丽;大比例尺SOTER单元划分指标研究[D];华中农业大学;2010年
3 魏合义;三峡库区森林生态承载力的区域分异研究[D];华中农业大学;2010年
4 高争;平煤十二矿突出案例专家咨询系统研究[D];河南理工大学;2010年
5 段守军;煤炭资源潜力评价研究[D];河南理工大学;2010年
6 杨媛;基于灰关联及其预测的煤矿安全管理及事故预警方法[D];河南理工大学;2010年
7 贾东芳;离散模型下的美式期权定价[D];河南理工大学;2010年
8 单文娟;铝电解槽焙烧与启动过程危险源辨识与评价研究[D];河南理工大学;2010年
9 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
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【同被引文献】
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1 阚叔愚;陈峰;;铁路平面选线专家系统设计[J];北方交通大学学报;1991年04期
2 奚宽武,任福田,石建军;GIS技术在公路网规划数据处理中的应用[J];北京工业大学学报;2002年04期
3 刘国志;苗晨;;一个与Powell搜索相结合的混合免疫进化算法[J];江西师范大学学报(自然科学版);2010年01期
4 杨佳;冯晓;李敏;;线路走向生成与优化技术最新进展[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2007年S1期
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6 李伟;蒲浩;彭先宝;;基于方向加速法的铁路既有线平面重构优化算法[J];铁道科学与工程学报;2009年03期
7 肖甜;宋磊;余曙光;杨宗霄;杨文礼;;基于本体的高速公路应急预案知识库系统构建[J];产业与科技论坛;2011年05期
8 张翔,陈建能;内点罚函数法调用Powell法求优时的1个注[J];福建农业大学学报;2000年03期
9 刘国志;苗臣;;Powell搜索法和局部收缩微粒群算法的混合算法[J];辽宁石油化工大学学报;2008年03期
10 乔平,王云鹏;铁路工程地质选线咨询系统[J];工程地质学报;1994年04期
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3 戴光明;避障路径规划的算法研究[D];华中科技大学;2004年
4 易思蓉;虚拟环境铁路选线设计系统的理论与方法研究[D];西南交通大学;2000年
5 韩春华;基于GIS的铁路选线系统智能环境建模方法研究[D];西南交通大学;2008年
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1 周俊超;高速公路规划方法研究及应用[D];西北工业大学;2002年
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6 曹健;GIS技术在公路路线方案比选中的应用[D];东北林业大学;2006年
7 冉戎;基于GIS的道路自动化选线方法研究[D];重庆大学;2006年
8 杨献波;基于遗传算法的公路纵断面优化研究[D];东南大学;2006年
9 潘登;遗传算法及多目标决策方法在铁路线路整体优化中的应用研究[D];中南大学;2007年
10 高华;基于遗传算法和多目标决策体系的公路选线整体优化[D];中南大学;2007年
【二级引证文献】
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1 张蕴潇;伊金霍洛旗土壤侵蚀强度与土地利用适宜性评价分析[D];内蒙古农业大学;2012年
【二级参考文献】
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3 齐元胜;基于设计知识重用的集成产品快速开发技术的理论与实践[D];武汉理工大学;2003年
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5 张元教;基于GIS的空间决策支持系统理论及其应用[D];河海大学;2001年
6 冯建军;基于遗传算法的平面叶栅优化设计[D];西安理工大学;2002年
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8 张健;模糊神经网络模型算法研究与应用[D];大庆石油学院;2002年
9 陈碧;几种几何约束求解算法的研究[D];浙江大学;2003年
10 李彦荣;基于GIS的滑坡预测预报系统开发及应用研究[D];成都理工大学;2003年
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3 杨宏志;卢瑜;;公路路线智能优化方法研究[J];交通信息与安全;2009年05期
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8 牛卫平;刘自发;张建华;闫景信;;基于GIS和微分进化算法的变电站选址及定容[J];电力系统自动化;2007年18期
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10 刘文军;陶薇;;基于稳健设计理论的平面机构优化设计[J];轻工机械;2009年02期
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4 顾益军;何永忠;邓杰;;专用网地理信息系统平台安全标准化研究[A];第26次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2011年
5 胡晓抒;;地理信息系统在疾病控制领域中的应用进展[A];全国EID研讨班资料汇编[C];2004年
6 靳海亮;高井祥;;浅析地理信息系统与电子政务的关系[A];'2005数字江苏论坛——电子政务与地理信息技术论文专辑[C];2005年
7 靳海亮;高井祥;;浅析地理信息系统与电子政务的关系[A];'2005数字江苏论坛电子政务与地理信息技术论文专辑[C];2005年
8 王永;张增云;宋红丽;;GIS在定向越野运动中的应用[A];山东省“数字国土”学术交流会论文集[C];2007年
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