[發明專利]適用于山區復雜地形應急避難最快步行路徑的規劃方法

有效

• 申請號: 202011297419.X
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112556711B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 鄭俊;王炯超;呂慶;黃偉民;田哲祺;郭吉超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及涉及應急避難路徑規劃領域，旨在提供一種適用于山區復雜地形應急避難最快步行路徑的規劃方法。本發明使用A*算法對規劃區域的二維高程柵格地形圖進行最短時間的應急避險路徑規劃；并在此基礎上進一步通過統一標準測定當地常見的地面類型對人步行速度的影響系數，并考慮坡度和地面類型對人步行速度的影響，對A*算法進行了修正。以F值最小的柵格所構成的G值更小的路徑之間的連線，作為從起點到終點的用時最短的應急避難路線。本發明基于對傳統A*算法的改進，增加了地面類型與坡度變化對路徑規劃的影響，應急避難路徑規劃結果更加適用于山區復雜地區的實際應用情況。

技術領域

本發明涉及應急避難路徑規劃領域，具體涉及一種適用于山區復雜地形應急避難最快步行路徑的規劃方法。

背景技術

針對自然災害頻發的區域，事先制定合理的應急避難路徑是減少民眾傷亡和財產損失的重要手段?，F有的路徑規劃方法主要有靜態路徑規劃方法和動態路徑尋優，其規劃基礎是依靠當地的交通網。例如，靜態路徑規劃是指根據現有交通網確定兩點之間的最短路徑，動態路徑尋優是在靜態路徑規劃的基礎上結合實時交通狀況進而確定兩點之間用時最短的路徑。

對于地形復雜的山區，通常存在以下特點：(1)道路數量較少，較難組成交通網；(2)地勢起伏變化頻繁；(3)地面類型繁多；(4)經濟發展水平低。因此，當險情來臨時，民眾大多采用步行方式向周邊避難場所轉移，以上兩種基于交通網的規劃方式不再適用。

在眾多路徑規劃算法中，A^*算法是靜態網絡中求解最短路徑的最有效的方法，該算法的擴展節點少于其他同類搜索算法，因此更加高效。其啟發函數設計靈活，易于實現，能夠通過添加影響系數的方式同時考慮多種因素對路徑規劃的影響，因此適合復雜地形的最優路徑計算。但是傳統的A*算法僅僅能夠規劃空間距離最短的路線，由于地面類型與坡度變化的影響，該路線不一定是用時最短的路線，因此，傳統A*算法不滿足應急避難路徑規劃的最短用時要求。

目前尚未見到報道將該算法運用在山區復雜地形應急避難最快步行路徑規劃中。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種適用于山區復雜地形應急避難最快步行路徑的規劃方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種適用于山區復雜地形應急避難最快步行路徑的規劃方法，包括以下步驟：

(1)選取規劃區域：

計算出起點A和終點B之間的平面距離d，以兩點連線的中點為圓心，d/2為半徑畫圓，該圓的外切正方形為應急避難路徑的規劃區域；

(2)獲取規劃區域的數字高程模型DEM，設定為柵格地形模式，獲取二維高程柵格地形圖；

(3)將二維高程柵格地形圖按照地面類別進行劃分，標記其中的不可行走柵格；

(4)測定規劃區域中各種地面類別對人步行速度的影響系數α的數值；

(5)創建開放列表Open List和關閉列表Close List，初始化Open List使其只包含起點柵格，初始化Close List為空；

(6)查看與起點A相鄰的柵格，忽略其中的不可行走柵格；把可行走柵格加入到Open List中，并設置起點A為這些柵格的父柵格；將起點A從Open List中移除，并加入到Close List中；

(7)計算Open List中的柵格到其父柵格之間的估值F(i)：

F(i)＝G(i)+H(i)

G(i)＝G(i-1)+CL