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《解放军信息工程大学》 2011年
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多尺度道路网路径规划关键技术及应用研究

汪永红  
【摘要】:最优路径规划是汽车智能导航和物流信息系统中的一个重要功能。为了解决海量交通导航数据与有限计算机资源之间的矛盾,在大区域范围内实现最优路径规划成为ITS和GIS领域研究的热点,许多专家学者对之进行了大量的研究,并提出了很多算法,可至今为止也没有一个完善的解决方案,以满足于快速大区域路径规划的需求。 本文基于多尺度道路网对大区域最优路径规划关键技术进行了研究,主要工作内容和创新点如下: 1.基于空间认知的理论,揭示了空间信息图形可视化时人的视觉分辨率与比例尺之间的变化规律:针对某种比例尺地理空间数据,在可视化比例尺未缩小(1/ x )1 /( x?1 )倍前(x为T?pffer开方规律的选取级),不综合情况下图形的生存空间与综合情况下图形的生存空间的比值小于比例尺变化;反之,当可视化比例尺缩小倍数超过原比例的(1/ x )1 /( x?1 )倍后,不综合情况下图形的生存空间与综合时相比加速下降。由此得出,对某种比例尺地理空间数据,当可视化比例尺缩小(1/ x )1 /( x?1 )倍时,需要采取综合措施,以保证屏幕空间数据的视觉效果; 2.根据空间数据的尺度变化规律( (1/ x )1 /( x?1 )),结合国家基本比例尺系列,参照Beer S的地理信息系统等级概念模型,构建出道路网等级概念模型,构成了一个多比例尺道路导航数据体系; 3.分析了已有的多库多版本、一库多版本、一库一版本、细节层次模型(Level of Detail, LOD)、分级分区分布式等多比例尺典型方案,结合多库多版本和LOD,基于道路网等级概念模型提出了一种多尺度道路网实现方案; 4.遵循GDF(Geographic Data File Standard)标准,以数据集、分幅、分层的层次结构对数据进行组织,设计了一种适合增量式更新的导航物理存储结构; 5.研究了不同比例尺的同名实体匹配方法,包括几何匹配、拓扑匹配、语义匹配、复合匹配和道路匹配算法,建立了相邻尺度道路导航数据之间的要素关联关系,为多尺度道路网拓扑结构的构建提供技术支撑; 6.提出了快速动态构建多尺度道路网拓扑关系方法和多尺度道路网路径规划算法,并对其进行了实验验证。从实例分析可以看出,该算法能较好地满足导航终端的需求。
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