【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及公路路線(xiàn)規(guī)劃，特別涉及到一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法。
技術(shù)介紹
1、在公路勘察設(shè)計(jì)行業(yè)中，路線(xiàn)選線(xiàn)至關(guān)重要，選線(xiàn)的好壞直接影響道路的投資造價(jià)、建設(shè)難度和使用情況。
2、目前，公路路線(xiàn)選線(xiàn)主要依靠人工結(jié)合輔助軟件的形式開(kāi)展，雖然有了數(shù)字化地形圖和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖軟件的加持，已大大提升了路線(xiàn)方案擬定的速度和精度，但計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖軟件不具備智能選線(xiàn)的功能，選線(xiàn)方法依舊以人為主觀意識(shí)為主導(dǎo)。一條公路路線(xiàn)的選擇理論上存在無(wú)限種選線(xiàn)方案，而人工的主觀選線(xiàn)無(wú)法完全結(jié)合數(shù)字地形圖全盤(pán)考慮，更多的是憑經(jīng)驗(yàn)判斷，無(wú)法進(jìn)行大范圍路線(xiàn)搜索和指標(biāo)計(jì)算。另外，由于路線(xiàn)設(shè)計(jì)人員的水平參差不齊，選線(xiàn)方案不合理、不經(jīng)濟(jì)，遺漏了潛在的較優(yōu)選線(xiàn)方案等情況時(shí)有發(fā)生。
3、因此，想要解決目前公路路線(xiàn)選線(xiàn)中受人為主觀影響較大的問(wèn)題，需要引入一套合理的路線(xiàn)搜索和規(guī)劃計(jì)算方法，以及路線(xiàn)評(píng)價(jià)體系。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提出一種既滿(mǎn)足公路勘察設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范、具備多方案大范圍搜索，又可以經(jīng)過(guò)多個(gè)指定必經(jīng)地點(diǎn)的路線(xiàn)搜索和規(guī)劃計(jì)算方法，旨在解決目前公路路線(xiàn)選線(xiàn)中受人為主觀影響較大，而計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件又不具備智能選線(xiàn)功能的現(xiàn)狀問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)的目的，采用以下技術(shù)方案：
3、一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，包括：
4、步驟s1：采集需要規(guī)劃公路路線(xiàn)區(qū)域的數(shù)字地形信息，根據(jù)數(shù)字地形信息生成數(shù)字地面模型；
5、步驟
6、步驟s3：選定公路路線(xiàn)從起點(diǎn)到終點(diǎn)之間的必經(jīng)點(diǎn)，結(jié)合數(shù)字地面模型，獲取各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)坐標(biāo)；
7、步驟s4：根據(jù)起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)以及各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)坐標(biāo)確定從起點(diǎn)到終點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的路線(xiàn)順序；
8、步驟s5：根據(jù)路線(xiàn)順序?qū)仿肪€(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃。
9、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在步驟s1中，所述數(shù)字地形信息包括等高線(xiàn)、高程點(diǎn)。
10、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在步驟s4中，根據(jù)起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)以及各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)坐標(biāo)確定從起點(diǎn)到終點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的路線(xiàn)順序的具體方法包括：
11、以起點(diǎn)作為起算點(diǎn)，計(jì)算起算點(diǎn)到各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的歐式距離并選擇歐式距離最小的必經(jīng)點(diǎn)標(biāo)記為第一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)，同時(shí)把第一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)作為新的起算點(diǎn)，計(jì)算新的起算點(diǎn)到其它未標(biāo)記的必經(jīng)點(diǎn)的歐式距離并選擇歐式距離最小的必經(jīng)點(diǎn)標(biāo)記為第二個(gè)必經(jīng)點(diǎn)，以此類(lèi)推，直至所有必經(jīng)點(diǎn)均被標(biāo)記次序?yàn)橹梗瑥亩_定從起點(diǎn)到終點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的路線(xiàn)順序。
12、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟s5中根據(jù)路線(xiàn)順序?qū)仿肪€(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃的具體方法包括：
13、步驟s51：把起點(diǎn)和該起點(diǎn)的下一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)之間的連線(xiàn)作為起點(diǎn)到該起點(diǎn)的下一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的基礎(chǔ)方向，基于基礎(chǔ)方向左右分別偏移一個(gè)預(yù)設(shè)角度構(gòu)成扇形區(qū)域；
14、步驟s52：在扇形區(qū)域上每隔一個(gè)固定的角度取一個(gè)方向作為路線(xiàn)向前搜索的起始方向，形成若干個(gè)起始方向；
15、步驟s53：在起點(diǎn)的每一個(gè)起始方向的左側(cè)和右側(cè)按照公路設(shè)計(jì)規(guī)范分別形成多條不同類(lèi)型的線(xiàn)元，隨機(jī)選取預(yù)設(shè)的長(zhǎng)度范圍作為一個(gè)步長(zhǎng)，按一個(gè)步長(zhǎng)遍歷所有線(xiàn)元，把遍歷結(jié)果加入候選路線(xiàn)集合；
16、步驟s54：評(píng)估當(dāng)前候選路線(xiàn)集合中每一條路線(xiàn)的路線(xiàn)代價(jià)，選取路線(xiàn)代價(jià)較低的一部分路線(xiàn)以及從所有路線(xiàn)中隨機(jī)選取一部分路線(xiàn)形成新的候選路線(xiàn)集合；
17、步驟s55：選取新的候選路線(xiàn)集合的每一條路線(xiàn)末端的方向作為新一個(gè)步長(zhǎng)的線(xiàn)元的起始方向；
18、步驟s56：通過(guò)重復(fù)執(zhí)行步驟s53-步驟s55，不斷搜索并組合新一個(gè)步長(zhǎng)的線(xiàn)元至新的候選路線(xiàn)集合的每一條路線(xiàn)中，直至新的候選路線(xiàn)集合的每一條路線(xiàn)末端到下一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的歐式距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟s57；
19、步驟s57：根據(jù)每一條路線(xiàn)末端坐標(biāo)、末端切線(xiàn)方向、下一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)坐標(biāo)確定每一條路線(xiàn)末端到下一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)唯一圓弧，使用該圓弧將對(duì)應(yīng)路線(xiàn)末端與下一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)連接，該圓弧的終點(diǎn)切線(xiàn)方向作為對(duì)應(yīng)路線(xiàn)繼續(xù)向前搜索的起始方向，該下一個(gè)必經(jīng)點(diǎn)作為新的起點(diǎn)，并更新至候選路線(xiàn)集合；
20、步驟s58：循環(huán)執(zhí)行步驟s53-步驟s57，直至路線(xiàn)到達(dá)終點(diǎn)，完成單次全范圍路線(xiàn)規(guī)劃，得到一個(gè)完整候選路線(xiàn)集合，并獲得集合內(nèi)所有候選路線(xiàn)的路線(xiàn)代價(jià)值，根據(jù)路線(xiàn)代價(jià)值選取公路路線(xiàn)。
21、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟s5還包括：對(duì)步驟s58中的單次全范圍路線(xiàn)規(guī)劃進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算多次，觸發(fā)步驟54中的選取路線(xiàn)代價(jià)較低的一部分路線(xiàn)以及從所有路線(xiàn)中隨機(jī)選取一部分路線(xiàn)形成新的候選路線(xiàn)集合，使每次全范圍路線(xiàn)規(guī)劃得出的完整候選路線(xiàn)集合都存在差異，豐富樣本數(shù)量。
22、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在步驟s54中，評(píng)估當(dāng)前候選路線(xiàn)集合中每一條路線(xiàn)的路線(xiàn)代價(jià)的方法包括：
23、候選路線(xiàn)集合中每一條路線(xiàn)均由若干段線(xiàn)元組合而成，對(duì)每一段線(xiàn)元每隔1個(gè)單位距離取一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)civil?3d內(nèi)置方法取得數(shù)字地面模型在該坐標(biāo)點(diǎn)處的地面高程，取每一段線(xiàn)元中的高程最小值和高程最大值，并基于路線(xiàn)長(zhǎng)度、高程最小值、高程最大值通過(guò)下面公式評(píng)估當(dāng)前候選路線(xiàn)集合中每一條路線(xiàn)的路線(xiàn)代價(jià)：
24、線(xiàn)元代價(jià)＝線(xiàn)元長(zhǎng)度*0.1+(高程最大值-高程最小值)*0.08；
25、線(xiàn)元代價(jià)總和＝起點(diǎn)到當(dāng)前線(xiàn)元之間的所有線(xiàn)元代價(jià)累加和；
26、線(xiàn)元長(zhǎng)度總和＝起點(diǎn)到當(dāng)前線(xiàn)元之間的所有線(xiàn)元長(zhǎng)度累加和；
27、平均代價(jià)＝線(xiàn)元代價(jià)總和/線(xiàn)元長(zhǎng)度總和；
28、預(yù)估路線(xiàn)總長(zhǎng)＝線(xiàn)元長(zhǎng)度總和+當(dāng)前線(xiàn)元終點(diǎn)與路線(xiàn)終點(diǎn)的歐式距離；
29、預(yù)估路線(xiàn)代價(jià)＝預(yù)估路線(xiàn)總長(zhǎng)*平均代價(jià)。
30、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在步驟s54中，選取路線(xiàn)代價(jià)較低的一部分路線(xiàn)與從所有路線(xiàn)中隨機(jī)選取一部分路線(xiàn)之間的數(shù)量比為2:8。
31、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在步驟s53中，線(xiàn)元的類(lèi)型包括直線(xiàn)、基本型曲線(xiàn)、s型曲線(xiàn)、c型曲線(xiàn)、卵型曲線(xiàn)、凸型曲線(xiàn)、復(fù)合型曲線(xiàn)中的至少兩種。
32、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在步驟s51中，所述預(yù)設(shè)角度為90°。
33、進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在步驟s53中，所述預(yù)設(shè)的長(zhǎng)度范圍為700-1400米。
34、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果為：
35、相對(duì)于傳統(tǒng)的人為選線(xiàn)可能受到規(guī)劃師的個(gè)人偏好、經(jīng)驗(yàn)和錯(cuò)誤的影響，本專(zhuān)利技術(shù)減少了這些主觀因素的干擾，提高了規(guī)劃的客觀性和可靠性。本專(zhuān)利技術(shù)允許用戶(hù)根據(jù)需求選擇必經(jīng)點(diǎn)，從而定制化地規(guī)劃公路路線(xiàn)，這樣可以滿(mǎn)足對(duì)特定地點(diǎn)的要求，例如景點(diǎn)、服務(wù)站或其他重要目的地。本專(zhuān)利技術(shù)將公路路線(xiàn)選線(xiàn)的抽象過(guò)程進(jìn)行了程序化的處理，并對(duì)其中涉及到的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了量化處理，可使選線(xiàn)過(guò)程可通過(guò)計(jì)算機(jī)智能執(zhí)行，彌補(bǔ)該行業(yè)中選線(xiàn)智能化的不足。公路路線(xiàn)選線(xiàn)要做到既定地形中的全范圍搜索規(guī)劃，理論上需要從無(wú)限解中擇優(yōu)選擇，計(jì)算量龐大，而本專(zhuān)利技術(shù)可做到在有限計(jì)算中也能進(jìn)行本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S1中，所述數(shù)字地形信息包括等高線(xiàn)、高程點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S4中，根據(jù)起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)以及各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)坐標(biāo)確定從起點(diǎn)到終點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的路線(xiàn)順序的具體方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S5中根據(jù)路線(xiàn)順序?qū)仿肪€(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃的具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S5還包括：對(duì)步驟S58中的單次全范圍路線(xiàn)規(guī)劃進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算多次，觸發(fā)步驟54中的選取路線(xiàn)代價(jià)較低的一部分路線(xiàn)以及從所有路線(xiàn)中隨機(jī)選取一部分路線(xiàn)形成新的候選路線(xiàn)集合，使每次全范圍路線(xiàn)規(guī)劃得出的完整候選路線(xiàn)集合都存在差異，豐富樣本數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S54中，評(píng)估當(dāng)前候選路線(xiàn)集合中每一條路線(xiàn)的
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S54中，選取路線(xiàn)代價(jià)較低的一部分路線(xiàn)與從所有路線(xiàn)中隨機(jī)選取一部分路線(xiàn)之間的數(shù)量比為2:8。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S53中，線(xiàn)元的類(lèi)型包括直線(xiàn)、基本型曲線(xiàn)、S型曲線(xiàn)、C型曲線(xiàn)、卵型曲線(xiàn)、凸型曲線(xiàn)、復(fù)合型曲線(xiàn)中的至少兩種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S51中，所述預(yù)設(shè)角度為90°。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S53中，所述預(yù)設(shè)的長(zhǎng)度范圍為700-1400米。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟s1中，所述數(shù)字地形信息包括等高線(xiàn)、高程點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟s4中，根據(jù)起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)以及各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)坐標(biāo)確定從起點(diǎn)到終點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)各個(gè)必經(jīng)點(diǎn)的路線(xiàn)順序的具體方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s5中根據(jù)路線(xiàn)順序?qū)仿肪€(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃的具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由必經(jīng)點(diǎn)引導(dǎo)的公路路線(xiàn)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s5還包括：對(duì)步驟s58中的單次全范圍路線(xiàn)規(guī)劃進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算多次，觸發(fā)步驟54中的選取路線(xiàn)代價(jià)較低的一部分路線(xiàn)以及從所有路線(xiàn)中隨機(jī)選取一部分路線(xiàn)形成新的候選路線(xiàn)集合，使每次全范圍路線(xiàn)規(guī)劃得出的完整候選路線(xiàn)集合...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖宇，王文劍，鐘蕓，何權(quán)華，劉小輝，林晉鏗，崔英明，劉軍，吳勇，黃有為，鄧小波，盧佳，鄭升寶，謝林益，余江，
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