面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法技术

本发明专利技术涉及地理学概率计算技术领域，更具体地说，涉及面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，包括：将存在地形障碍的连续曲面空间离散化为若干空间单元；当寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，将寻找对象能遇见被寻对象的相遇事件形式化，得到第一相遇事件的结果；根据第一相遇事件的结果，计算得到寻找对象遇见被寻对象的总概率。本发明专利技术能针对具有地形障碍的连续地表空间推算出准确性高的两个移动对象的相遇概率，为精准高效搜救提供定量化的理论依据。

Calculation method of surface encounter probability for terrain obstacles

The invention relates to the technical field of geographic probability calculation, more specifically, to a method for calculating the probability of surface space encounter for terrain obstacles, including: discretizing the continuous surface space with terrain obstacles into a number of spatial units; when the searching object and the searching object are located at the center of any spatial unit, respectively; The first encounter event is formalized to get the result of the first encounter event. According to the result of the first encounter event, the total probability of the searching object meeting the searched object is calculated. The invention can calculate the encounter probability of two moving objects with high accuracy for the continuous surface space with terrain obstacles, and provides quantitative theoretical basis for accurate and efficient search and rescue.

【技术实现步骤摘要】
面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法
本专利技术涉及地理学概率计算
，更具体地说，涉及一种在均质空间上增加地形高程障碍因子的相遇概率计算方法。
技术介绍
近年来，人员走失和救援搜寻案例时有发生，已经成为人文社会与地理信息等科学领域的研究热点。例如，对在户外意外失联的“驴友”需要进行搜救，对意外走失的儿童与老人需要进行搜寻。在户外，意外走失往往发生在郊野，山坡、山头，甚至小树林、建筑物都会成为人们相遇的障碍，从而对搜寻行动带来影响，主要是降低搜救的成功率。研究广泛存在的地形障碍对移动对象相遇的影响和作用机制，能改进相遇不确定性的测度方法，提高成功搜救事件发生的位置和时间的预测水平，从而提出有效的搜寻算法进而提高搜救效率。在许多案例中，有一种典型的案例是这样的：在有地形障碍的区域S上，一搜寻者寻找一自由运动的走失者，那么搜寻者能找到走失者的可能性有多大？在哪个位置遇到走失者的可能性最大？传统的救援过程是将大量的搜救资源出于人道主义投入到失踪者最后出现的地点及其周边区域。由于失踪者的位置会随时间的变化而变化，从而使得这种搜救方案会过时，导致搜救的效率低下。而预知搜寻者和走失者相遇概率，是制定高效搜寻方案的基础和前提。现有技术中又提出了一种基于离散空间的相遇概率算法，该算法认为两移动对象能相遇的条件是他们位于同一离散单元中。但该算法不适合于户外的连续空间。传统的概率时间地理学方法，根据移动对象在二维地理空间上的连续概率的分布，利用离散化方法定量推理移动对象之间的相遇概率，但相遇事件的定义忽略了广泛存在的地形障碍及其对相遇事件的影响。因此这种方法仅仅适用于理想无障碍制约的地理空间。对个体相遇造成影响的地形障碍，在现实中广泛存在，因此，考虑地形障碍影响的相遇概率算法的研究是有必要的。这意味着，研究仅仅针对平面上的相遇问题是不够的，对于自然地表上存在地形障碍的相遇应得到充分的考虑。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，能针对具有地形障碍的连续地表空间推算出准确性高的两个移动对象的相遇概率，为精准高效搜救提供定量化的理论依据。一方面，本专利技术所述的面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，包括：将存在地形障碍的连续曲面空间离散化为若干空间单元；当寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，将寻找对象能遇见被寻对象的相遇事件形式化，得到第一相遇事件的结果；根据第一相遇事件的结果，计算得到寻找对象遇见被寻对象的总概率。本专利技术改进了传统平面空间中相遇概率的算法，主要是考虑了地形因素对相遇的影响，从而使得相遇概率的理论研究能更好地应用于实际。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中的方法流程示意图；图2是本专利技术实施例中各空间单元的高程图；图3(a)是本专利技术实施例中寻找对象A的概率分布图；图3(b)是本专利技术实施例中被寻对象B的概率分布图；图4是本专利技术实施例中寻找对象A和被寻对象B的相遇事件分析示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术所述的面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，包括：101、将存在地形障碍的连续曲面空间离散化为若干空间单元；102、当寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，将寻找对象能遇见被寻对象的相遇事件形式化，得到第一相遇事件的结果；104、根据第一相遇事件的结果，计算得到寻找对象遇见被寻对象的总概率。进一步地，所述根据第一相遇事件的结果，计算得到寻找对象遇见被寻对象的总概率，具体包括：根据第一相遇事件的结果，计算寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率；当寻找对象位于任一空间单元的中心点时，根据第一相遇事件结果，将寻找对象能遇见被寻对象的相遇事件形式化，得到第二相遇事件的结果；根据第二相遇事件的结果和寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率，计算寻找对象位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率；根据寻找对象位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率，计算寻找对象遇见被寻对象的总概率。更进一步地，所述第一相遇事件的结果的表达式为：其中，Emeet表示第一相遇事件的结果；|||-|||表示三维空间中两点间的欧氏距离；A表示寻找对象，B表示被寻对象；LA表示A所位于空间单元的中心点，LB表示B所位于空间单元的中心点；HA和HB分别为A和B的个体高度；dmeet为相遇最小阈值；表示LA'(xA，yA，zA+HA)与LB'(xB，yB，zB+HB)之间的连线；f(x,y)表示连续曲面空间；(xA,yA,zA)表示位置点LA的横坐标、纵坐标和高程；(xB,yB,zB)表示位置点LB的横坐标、纵坐标和高程。当A和B分别位于LA和LB时，A能遇见B的相遇事件可形式化为公式(1)。当且仅当的A和B的距离不超过dmeet且视线无阻挡时，才算相遇。再进一步地，寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率表达式为：其中，PA(LA)表示A位于点LA的概率，PB(LB)表示B位于点LB的概率。当A和B分别位于LA和LB时，A能遇见B的概率计算方式如公式(2)。还进一步地，所述第二相遇事件的结果的表达式为：其中，B的可达域ΩB＝{LB}。位于LA的A能遇见B的相遇事件，可形式化为公式(3)。又进一步地，寻找对象位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率的表达式为：其中，B的可达域ΩB＝{LB}。位于LA的A能遇见B的概率的计算方式如公式(4)。在上述技术方案中，所述寻找对象遇见被寻对象的总概率的表达式为：其中，A的可达域ΩA＝{LA}。公式(5)表示A能遇见B总概率，它是A在每个空间单元的中心点能遇见B的概率之和。在上述公式中，A和B总以一定的概率位于任一空间单元的中心点，且在对应可达域内的概率总和为1，即：在上述公式中，|||LA-LB|||≤||≤dmeet表示A和B之间的距离小于等于dmeet；表示A与B的视线与连续曲面空间无交点。下面举出实例来详细说明本专利技术的有益效果：如图2至4所示，设：曲面空间为一个50×50的区域；移动对象A和B高度设为1；两移动对象能相遇的最大距离dmeet＝20；空间距离单位默认为米。(1)离散数据模型构建；曲面S离散为5*5的栅格模型，每个单元是边长为10的正方形；曲面S的高程分布如图2所示，每个单元数值为该单元中心点的高程值。(2)已知移动对象(A和B)分布在每个栅格单元的概率；设A和B的概率分布如图3，概率值为0表示移动对象在此点不可达。此时概率分布满足公式(6)。(3)分析相遇事件据公式(1)以及dmeet＝20，当A和B处于同一或相邻单元格时必然相遇；当A和B处于不相邻的不同离散单元时，他们之间的离散单元的高程可能会成为阻碍相遇事件发生的地形障碍，因此相遇事件需要同时考虑相遇距离和地形障碍。如图2，当移动对象A处于L1时，首先找出满足相遇距离条件的移动对象B的所有位置点：L1、L2、L3、L6、L7、L11，但移动对象B在该6个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，其特征在于，包括：将存在地形障碍的连续曲面空间离散化为若干空间单元；当寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，将寻找对象能遇见被寻对象的相遇事件形式化，得到第一相遇事件的结果；根据第一相遇事件的结果，计算得到寻找对象遇见被寻对象的总概率。

【技术特征摘要】
1.一种面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，其特征在于，包括：将存在地形障碍的连续曲面空间离散化为若干空间单元；当寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，将寻找对象能遇见被寻对象的相遇事件形式化，得到第一相遇事件的结果；根据第一相遇事件的结果，计算得到寻找对象遇见被寻对象的总概率。2.根据权利要求1所述的面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，其特征在于，所述根据第一相遇事件的结果，计算得到寻找对象遇见被寻对象的总概率，具体包括：根据第一相遇事件的结果，计算寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率；当寻找对象位于任一空间单元的中心点时，根据第一相遇事件结果，将寻找对象能遇见被寻对象的相遇事件形式化，得到第二相遇事件的结果；根据第二相遇事件的结果和寻找对象和被寻对象分别位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率，计算寻找对象位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率；根据寻找对象位于任一空间单元的中心点时，寻找对象遇见被寻对象的概率，计算寻找对象遇见被寻对象的总概率。3.根据权利要求2所述的面向地形障碍的曲面空间相遇概率计算方法，其特征在于，所述第一相遇事件的结果的表达式为：其中，Emeet表示第一相遇事件的结果；|||-|||表示三维空...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹章才，刘辉，金章昊男，李三娟，肖加强，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42