一种国土整治移动实验室外业路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种国土整治移动实验室外业路径规划方法，包括：获取国土整治监测项目中需要监测的所有监测点数据，包括：监测点唯一标识编号和经纬度数据；根据监测点的经纬度数据，生成路网数据；根据蚁群算法，随机分配任意监测点作为每只蚂蚁的起点，根据每条路径的信息素浓度，遍历访问完所有待访问监测点；获取每只蚂蚁的遍历路径长度；计算所有蚂蚁的平均遍历路径长度和最短遍历路径长度，输出最短遍历路径；根据最短遍历路径，更新全程最短路径；重复执行，直至达到预设迭代次数，此时全程最短路径即为国土整治移动实验室最终的外业行驶路径。该方法引入蚁群算法遍历路径规划，使移动实验室的国土整治项目定期移动巡查的路径规划更合理。路径规划更合理。路径规划更合理。

【技术实现步骤摘要】
一种国土整治移动实验室外业路径规划方法


[0001]本专利技术涉及国土整治
，特别涉及一种国土整治移动实验室外业路径规划方法。

技术介绍

[0002]国土整治是以保障土地资源可持续利用为目标，为满足人类生产、生活和生态的功能需要，缓解人地矛盾、解决土地利用问题和保障国家可持续发展，对未利用地、低效和闲置利用，以及损毁和退化土地进行综合治理，以提高土地利用率的活动，是各类土地整理、复垦、开发以及城乡建设用地增减挂钩等活动的总称。现阶段，土地整治更倾向于调整土地权属关系、优化土地利用布局和保护生态环境。且对于国土整治来说，后期监管是发挥长期效益的保证。无专人管护的耕地出现撂荒、田间积石、田埂垮塌等现象较为常见。可见，对后期国土整治后的跟踪监测评估较为重要。传统的国土整治后的跟踪监测主要依赖于人工野外测量和实验室分析，地面数据需要耗费大量的人力、物力、财力进行获取，且获取后的数据不仅反应的空间信息有限，而且获取指标数据耗时较长。
[0003]按照国土整治后期跟踪监测工作中的常规做法，监测管辖范围内的国土整治项目时，大部分情况下会根据下一级行政单元进行分区，每个区域内抽取少量项目进行巡查以代替遍历所有项目。在每个区域进行巡查的过程中，通常根据各点的直线距离就近选择前往下一个项目。由于没有现场检测的能力，业务人员在巡查数个项目后必须将土壤等样品送回实验室，然后再继续巡查。如此，由于没有现场速测的能力，需要经常往返国土整治项目与实验室，且只能通过分层抽样法按照行政区域划分来抽取少量项目，以此来代表整个行政区内的国土整治项目情况。虽然极大的降低了工作时间和工作强度，但是无法实际了解所有国土整治项目的情况。
[0004]移动实验室是一台搭载了各类采样设备、速测仪器和分析系统的特种车辆平台，能够实现国土整治监测的快速采样、现场分析和信息化数据管理。现有方法中根据各个国土整治项目的位置来确定移动实验室的行驶路径。虽然这种根据两个项目之间直线距离来判断的方法较为直观简单，但是在西南山区、华南丘陵地区等地形复杂的区域，两个整治项目之间的直线距离和实际行驶距离往往不成正比。实际应用时容易出现需要越过山、绕过河、堵在维护路段等情况，影响国土整治监测的工作效率。
[0005]现有方法中还存在使用贪婪算法来选择移动实验室下一个前往的整治项目，实质是通过一系列的局部最优解去获得全局最优解。虽然算法原理简单、运算耗时短，但是由于不从整体上考虑最优解，在地块较多的情况下规划的路径大多是局部最优解，容易出现后期的路径都是很长的情况。此外，由于路径规划属于NP
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hard难题，穷举法等经典算法虽然能够求得最优路径，但是当监测点数量较多时，经典算法的计算量将会成为天文数字。
[0006]因此，在现有国土整治后续跟踪监测技术的基础上，如何实现国土整治移动巡查，并且提升移动实验室的行驶路径优化程度，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种至少解决上述部分技术问题的国土整治移动实验室外业路径规划方法，该方法可使移动实验室的国土整治项目定期移动巡查的路径规划更合理，提升区域内国土整治项目后续监测的工作效率。
[0008]本专利技术实施例提供一种国土整治移动实验室外业路径规划方法，包括如下步骤：
[0009]S1、获取国土整治监测项目中需要监测的所有监测点数据，所述监测点数据包括：监测点唯一标识编号和经纬度数据；根据所述监测点的经纬度数据，生成路网数据；
[0010]S2、根据蚁群算法，随机分配任意监测点作为每只蚂蚁的起点，根据每条路径的信息素浓度，遍历访问完所有待访问监测点；
[0011]S3、获取每只蚂蚁的遍历路径长度；计算所有蚂蚁的平均遍历路径长度和最短遍历路径长度，输出最短遍历路径；根据所述最短遍历路径，更新全程最短路径；
[0012]S4、重复执行步骤S2～步骤S3，直至达到预设迭代次数，此时所述全程最短路径即为国土整治移动实验室最终的外业行驶路径。
[0013]进一步地，所述步骤S1中，将所述监测点的经纬度数据通过API接口传入在线地图，读取所述在线地图的反馈信息，获取任意两个所述监测点之间可供移动实验室行驶的路径长度，生成路网数据。
[0014]进一步地，所述步骤S2包括：
[0015]S21、将所述路网数据上每条路径的信息素初始浓度设置为起始值；根据蚁群算法，随机分配任意监测点作为每只蚂蚁的起点；
[0016]S22、将所述每只蚂蚁已经访问过的监测点写入已访问清单，将还未访问的监测点写入待访问清单；
[0017]S23、从所述路网数据中提取所有蚂蚁所在监测点到所述待访问清单内的所有待访问监测点的路径长度和信息素浓度，构建可前往路网，计算所述可前往路网上每只蚂蚁所在监测点到所述待访问监测点的可能性变量；
[0018]S24、将所述可能性变量进行归一化，获取所述每只蚂蚁前往每个所述待访问监测点的概率；
[0019]S25、根据所述概率，使用轮盘赌法随机选取所述每只蚂蚁前往的所述待访问监测点；
[0020]S26、循环执行步骤S22～步骤S25，直至所述每只蚂蚁遍历访问完所有所述待访问监测点，保存此时的已访问清单。
[0021]进一步地，所述可能性变量的计算公式为：
[0022]P(k)＝τ(k)
α
×
η(k)
β
[0023]上式中，τ(k)表示第k条路径上的信息素浓度；η(k)表示第k条路径长度的倒数；α表示信息素重要程度的参数；β表示启发函数重要程度的参数。
[0024]进一步地，通过如下公式将所述可能性变量进行归一化：
[0025][0026]上式中，P(k)表示第k条路径的可能性变量；m表示监测点数量。
[0027]进一步地，所述步骤S3还包括：
[0028]将所述路网数据中的所有路径，根据挥发系数将累计的信息素按比例挥发；并在所述每只蚂蚁经过的路径上增加信息素，更新信息素浓度。
[0029]进一步地，通过如下公式更新信息素浓度：
[0030][0031]上式中，τ`(k)表示更新后的第k条路径上的信息素浓度；τ(k)表示第k条路径上的信息素浓度；ρ表示信息素挥发系数；Q表示信息素残留系数；length
k
(i)表示经过第k条路径的第i只蚂蚁遍历所有监测点的总路径长度。
[0032]进一步地，所述步骤S3中，通过如下方式获取每只蚂蚁的遍历路径长度：
[0033]按照保存的已访问清单顺序，累加已经访问过的所述监测点的路径长度，获取每只蚂蚁的遍历路径长度。
[0034]进一步地，所述步骤S3还包括：
[0035]将所述最短遍历路径对应的已访问清单存入缓存。
[0036]本专利技术实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
[0037]本专利技术实施例提供的一种国土整治移动实验室外业路径规划方法，包括：获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种国土整治移动实验室外业路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取国土整治监测项目中需要监测的所有监测点数据，所述监测点数据包括：监测点唯一标识编号和经纬度数据；根据所述监测点的经纬度数据，生成路网数据；S2、根据蚁群算法，随机分配任意监测点作为每只蚂蚁的起点，根据每条路径的信息素浓度，遍历访问完所有待访问监测点；S3、获取每只蚂蚁的遍历路径长度；计算所有蚂蚁的平均遍历路径长度和最短遍历路径长度，输出最短遍历路径；根据所述最短遍历路径，更新全程最短路径；S4、重复执行步骤S2～步骤S3，直至达到预设迭代次数，此时所述全程最短路径即为国土整治移动实验室最终的外业行驶路径。2.如权利要求1所述的一种国土整治移动实验室外业路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，将所述监测点的经纬度数据通过API接口传入在线地图，读取所述在线地图的反馈信息，获取任意两个所述监测点之间可供移动实验室行驶的路径长度，生成路网数据。3.如权利要求1所述的一种国土整治移动实验室外业路径规划方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21、将所述路网数据上每条路径的信息素初始浓度设置为起始值；根据蚁群算法，随机分配任意监测点作为每只蚂蚁的起点；S22、将所述每只蚂蚁已经访问过的监测点写入已访问清单，将还未访问的监测点写入待访问清单；S23、从所述路网数据中提取所有蚂蚁所在监测点到所述待访问清单内的所有待访问监测点的路径长度和信息素浓度，构建可前往路网，计算所述可前往路网上每只蚂蚁所在监测点到所述待访问监测点的可能性变量；S24、将所述可能性变量进行归一化，获取所述每只蚂蚁前往每个所述待访问监测点的概率；S25、根据所述概率，使用轮盘赌法随机选取所述每只蚂蚁前往的所述待访问监测点；S26、循环执行步骤S22～步骤S25，直至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎万山，甘建英，章立，臧英斐，付波，何兵，陆婷，胡月明，张飞扬，谢英凯，邹润彦，
申请(专利权)人：广州市华南自然资源科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：