一种可变解析度的快速路径搜寻方法技术

本发明专利技术公开了一种可变解析度的快速路径搜寻方法，它包括以下子步骤：S1：划分层级和区块；S2：计算最小代价拓扑关系；S3：搜索区域间的最优路径；S4：搜索区域内的最优路径；S5：计算各相邻的最大解析度区域块内之间的边界节点及最优路径，并加入到级联路径中，作为相邻区块之间的路径；S6：将得到的所有节点及路径进行级联，得到所需的最优路径。本发明专利技术把大量的搜索节点的高维拓扑关系分层降维到多个低维矩阵，便于并行、快速的搜索具有大规模数据节点的最优路径，特别适合大规模城市路网的路径规划，同时也适合其他海量数据相关性的最优寻径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
地理信息系统（GIS)因其强大的功能而得到日益广泛深人的应用，在电子导航、 交通旅游、城市规划，以及电力、通讯等各种管网、管线的布局设计中发挥了重要作用，网 络分析作为GIS最主要的功能之一，最基本最重要的问题就是最短路径问题，即在真实路 径上寻找从一点到另一点的最短路径。该最短路径包含多种最优约束，如长度、造价、经过 时间等等，根据不同的应用条件有多种约束条件配合描述该最短路径。最短路径搜寻则是 在一定的评判准则下，找出从起始点位置到达目的地的最佳走法。 在求解网络图上节点间最短路径的方法中，经典算法有Di jkstra、Floyed算法。 这类算法都需要依据路网拓扑关系数据构造矩阵来表示图，在数据结构上简单明了。但邻 接矩阵需要定义大小为N*N(N为网络的节点数）的矩阵。当网络的节点数较多时，其时间 复杂度和空间复杂度都相当可观，影响程序运行的效率。对于以海量地理数据为基础的GIS 来说，这种矛盾就显得尤为突出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可变解析度的快速路径搜寻方 法，适合大规模城市路网的路径规划以及其他海量数据相关性的最优寻径。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可变解析度的快速路径搜寻方 法，它包括以下子步骤： Sl :层级划分：按照解析度级别对原数据节点进行分区划分，形成多个解析度层 级的区域分块，其中低一个解析度的层级的单个区域分块由高一个解析度的层级的多个区 域分块构成，最高解析度的一层的区域分块由数据节点组成； S2 :计算最小代价拓扑关系：根据最优代价函数得到各层元素之间的最小代价拓 扑关系； S3 :搜索区域间的最优路劲，包括以下子步骤： S31 :从最小解析度的层级区域进行分块查找，确定该层级分块间的最优路径； S32 :判断该层级是否为最大解析度层级： (1)若该层级不是最大解析度的层级，则继续在比该层级解析度大一级的层级的 分块之间搜索最优路径，并返回步骤S32 ; (2)若该层级是最大解析度的层级，则进入步骤S4 ; S4 :搜索区域内的最优路径：分别在最大解析度的各区域块内即各第二大解析度 的区域块内，搜寻区域内的最优路径，并搜索源宿节点，所述的源宿节点为各第二大解析度 区域块内的边界节点内； S5:计算两个相邻的第二大解析度的区域块内之间的边界节点及最优路径，并加 入到级联路径中，作为相邻区块之间的路径； S6 :将得到的所有节点及路径进行级联，得到所需的最优路径。 步骤S2中所述的最小代价拓扑关系包括解析度最大层最小代价拓扑关系和其他 层最小代价拓扑关系；所述的解析度最大层最小代价拓扑关系由节点间的连通关系的权值 构成，权值的大小反映了该节点间的路径可连通度；所述的其他层最小代价拓扑关系由对 应各层级分块的边界节点之间的路径连通关系的加权平均值构成，平均权值的大小反映了 区域分块之间的连通属性。 步骤S2中所述的最优代价函数的因变量包括路径连通性、路径长度、路径通过时 间、路径拥塞度。 步骤S4中所述的搜寻区域内的最优路径采用Dijkstra最优路径搜索算法。 本专利技术在原始道路拓扑关系的基础上，按照区域解析度自由分级，构成多层区域 间的复合拓扑关系，按照这种拓扑关系构造矩阵来表示图，即将原先的N*N维矩阵结构拆 分成C1*C1，C2*C2，…Cn*Cn，M*M的多级分块结构形式，其中Cl, C2，…Cn是具有多级解 析度的区域节点数，Cl为最小区域层级分块，包含M个为最小区域范围内原始节点数。通 过这类分级表示，可以将高维矩阵的大量节点数降为多个低维小交接点数的矩阵，通过分 别搜索分块间和分块内的最优约束结果，快速实现具有大规模节点拓扑网络的最短路径搜 索。 本专利技术的有益效果是：本专利技术把大量的搜索节点的高维拓扑关系分层降维到多个 低维矩阵，便于并行、快速的搜索具有大规模数据节点的最优路径，特别适合大规模城市路 网的路径规划，同时也适合其他海量数据相关性的最优寻径。 【附图说明】 图1为本专利技术方法流程图； 图2为本专利技术步骤1分区划分结构示意图； 图3为本专利技术步骤3最小解析度区块间最优路径搜索示意图； 图4为本专利技术步骤3最大解析度区块间最优路径搜索示意图； 图5为本专利技术步骤4最大解析度区块内最优路径搜索示意图； 图6为本专利技术步骤5最终最优路径不意图。 【具体实施方式】 下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案：如图1所示： 第一步：按照解析度级别分别对原数据节点N进行分区划分，形成Cl, C2,…Cn个 层级的区域分划，每个层级包含Kl，K2，…Kn个元素，其中Cl直接由Kl个数据节点组成， C2由K2个Cl区域分块构成。 如图2所示，本实施例只划分了 Cl层和C2层，其中Cl层包括Cl_l至Cl_16, C2 层包括C2_l至C2_4。 第二步：按照最优代价函数生成各层元素之间的拓扑关系，包括： 最低一层Cl按照节点之间的真实路径关系生成最小代价拓扑， W1 (i，j) = f (a, 1，c，t); W1为节点（i，j)间的连通属性权值，该权值由节点间的连通性、路径长度、路径通 过时间、路径拥塞度综合表示，权值的大小反映了该节点间的路径可连通度。 各层C2_Cn内部区域块之间的连通属性权值，该权值由上一层分属于两个区域块 之间的边界节点（i，j)间的连通属性权值的加权平均，生成最小代价拓扑：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变解析度的快速路径搜寻方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1：划分层级和区块：按照解析度级别对原数据节点进行分区划分，形成多个解析度层级的区域分块，其中低一个解析度的层级的单个区域分块由高一个解析度的层级的多个区域分块构成，最高解析度的一层的区域分块由数据节点组成；S2：计算最小代价拓扑关系：根据最优代价函数得到各层元素之间的最小代价拓扑关系；S3：搜索区域间的最优路劲，包括以下子步骤：S31：从最小解析度的层级区域进行分块查找，确定该层级分块间的最优路径；S32：判断该层级是否为最大解析度层级：（1）若该层级不是最大解析度的层级，则继续在比该层级解析度大一级的层级的分块之间搜索最优路径，并返回步骤S32；（2）若该层级是最大解析度的层级，则进入步骤S4；S4：搜索区域内的最优路径：分别在最大解析度的各区域块内搜寻区域内的最优路径，并搜索源宿节点，所述的源宿节点为最大解析度区域块内的边界节点内；S5：计算各相邻的最大解析度区域块内之间的边界节点及最优路径，并加入到级联路径中，作为相邻区块之间的路径；S6：将得到的所有节点及路径进行级联，得到所需的最优路径。

【技术特征摘要】
1. 一种可变解析度的快速路径搜寻方法，其特征在于：它包括以下步骤： 51 :划分层级和区块：按照解析度级别对原数据节点进行分区划分，形成多个解析度 层级的区域分块，其中低一个解析度的层级的单个区域分块由高一个解析度的层级的多个 区域分块构成，最高解析度的一层的区域分块由数据节点组成； 52 :计算最小代价拓扑关系：根据最优代价函数得到各层元素之间的最小代价拓扑关 系； 53 :搜索区域间的最优路劲，包括以下子步骤： 531 :从最小解析度的层级区域进行分块查找，确定该层级分块间的最优路径； 532 :判断该层级是否为最大解析度层级： (1) 若该层级不是最大解析度的层级，则继续在比该层级解析度大一级的层级的分块 之间搜索最优路径，并返回步骤S32 ; (2) 若该层级是最大解析度的层级，则进入步骤S4 ; 54 :搜索区域内的最优路径：分别在最大解析度的各区域块内搜寻区域内的最优路 径，并搜索源宿节点，所述的源宿节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺麟，王玺，王燚，章小宁，肖智宽，
申请(专利权)人：四川汇源吉迅数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51