高等级道路网的拓扑自动保持方法
发布时间：2019-08-02 21:01
【摘要】：基于道路网的结构分析,提出了一种高等级道路网拓扑自动保持方法,适用于任意提取的高等级路网。首先根据道路的连通关系生成对偶图,利用最小生成树保持道路网的整体连通性;然后使用广度优先搜索和最短路径计算进行悬挂弧段连接和合理路径连接,保持高等级道路网的导航连通性;最后通过实验验证了本文方法所保持的道路网拓扑结构的有效性。实验结果表明,通过本方法保持的拓扑关系能够保持道路网的整体连通性,反映道路网的高等级结构模式特征,而且与基于原始划分的高等级道路网所规划的最短路径相比,拓扑自动保持后的高等级道路网能够合理地反映道路结点之间的导航路径规划。
【图文】：
。１．１整体连通性保持方法１．１．１生成道路网的对偶图本文所设计的道路连通性保持算法基于对偶图，即将道路网中的每条道路作为对偶图中的结点，而将道路之间的连通关系作为对偶图中结点之间的边。如图１（ａ）所示，，在对偶图中，将通过属性、形态或结构特征分析而保留的高层级道路标记为“固定点（黑点）”，低等级道路为“待删点（白点）”。通过对偶图的转化，整体连通性保持便可抽象为通过选取适当的“白点”，使得图中全部的“黑点”仍能保持一个连通的整体，并将剩余的“白点”全部删除。图１道路网连通性保持算法示意图Ｆｉｇ．１ＧｒａｐｈｉｃＥｘａｍｐｌｅｓｏｆＲｏａｄＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙＡｌｇｏｒｉｔｈｍ１．１．２算法描述基于对偶图，使用克鲁斯卡尔最小生成树（ｍｉｎｉｍｕｍｓｐａｎｎｉｎｇｔｒｅｅ，ＭＳＴ）算法［１０］，具体实现过程如下。１）计算最小生成树。对“黑点”之间边的权重赋为０，其他边按照通达性赋予相应的权重。如果缺少交通量信息，可将“白点”连接的权重全部赋为１，结果如图１（ｂ）所示。由于对“黑点”之间边的权值赋予０，在树的生成过程中，会首先尽可能地将“黑点”连接起来。最后得到的生成树中必定包含将无法直接连通的“黑点”连接起来的“白点”。２）迭代删除度为１的“白点”。第１）步的最小生成树包含需要保留的整体连通道路，但不是所有的道路都起到了连通作用，需要进行筛眩遍历所有的“白点”，判断每一个“白点”的连接数，并删除连接数为１的“白点”，计算过程如图１（ｃ）所示。由于最小生成树中没有环，因此最后保留的便是起到连通“黑点”作用的“
）。若匹配成功，则将在已选路径上的路段都提升为与悬挂弧段相同的等级。这样就可以很好地保留道路网的区域模式，同时也去除了悬挂弧段，增强了道路网的整体连通性。４）重复步骤２）、３），直至所有悬挂结点计算完毕。１．２．２合理路径连接导航规划中应当尽量避免绕路，首先应对绕路进行定义，即最大的最短路径阈值。研究发现，格网模式是道路网中普遍存在的一种区域结构模式，即区域由两组相互正交的平行道路相交而成［１１］。该模式可以用来指导两点之间最大的最短路径阈值的设定。如图２所示的起止点，黑色路径为格网区域中的最短路径，即曼哈顿距离（Ｍａｎｈａｔｔａｎｄｉｓｔａｎｃｅ）［１２］，而灰色路径则存在绕远。因此，本文认为格网模式中两点之间的最短路径最长的应为两点之间的最大曼哈顿距离，即两点之间直线距离的i幔脖丁Ｍ迹擦降阒渚嗬胧疽馔迹疲椋纾玻牛幔恚穑欤澹螅铮妫模椋妫妫澹颍澹睿簦模椋螅簦幔睿悖澹螅拢澹簦鳎澹澹睿裕鳎铮校铮椋睿簦罂悸堑降缆吠械那蚨辔还嬖蛐巫矗砑硬胁瞀牛降阒渥疃搪肪兜淖畲筱兄担蟮募扑闳缡剑ǎ保┧荆海螅剑╥幔玻牛
本文编号：2522359
【图文】：
。１．１整体连通性保持方法１．１．１生成道路网的对偶图本文所设计的道路连通性保持算法基于对偶图，即将道路网中的每条道路作为对偶图中的结点，而将道路之间的连通关系作为对偶图中结点之间的边。如图１（ａ）所示，，在对偶图中，将通过属性、形态或结构特征分析而保留的高层级道路标记为“固定点（黑点）”，低等级道路为“待删点（白点）”。通过对偶图的转化，整体连通性保持便可抽象为通过选取适当的“白点”，使得图中全部的“黑点”仍能保持一个连通的整体，并将剩余的“白点”全部删除。图１道路网连通性保持算法示意图Ｆｉｇ．１ＧｒａｐｈｉｃＥｘａｍｐｌｅｓｏｆＲｏａｄＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙＡｌｇｏｒｉｔｈｍ１．１．２算法描述基于对偶图，使用克鲁斯卡尔最小生成树（ｍｉｎｉｍｕｍｓｐａｎｎｉｎｇｔｒｅｅ，ＭＳＴ）算法［１０］，具体实现过程如下。１）计算最小生成树。对“黑点”之间边的权重赋为０，其他边按照通达性赋予相应的权重。如果缺少交通量信息，可将“白点”连接的权重全部赋为１，结果如图１（ｂ）所示。由于对“黑点”之间边的权值赋予０，在树的生成过程中，会首先尽可能地将“黑点”连接起来。最后得到的生成树中必定包含将无法直接连通的“黑点”连接起来的“白点”。２）迭代删除度为１的“白点”。第１）步的最小生成树包含需要保留的整体连通道路，但不是所有的道路都起到了连通作用，需要进行筛眩遍历所有的“白点”，判断每一个“白点”的连接数，并删除连接数为１的“白点”，计算过程如图１（ｃ）所示。由于最小生成树中没有环，因此最后保留的便是起到连通“黑点”作用的“
）。若匹配成功，则将在已选路径上的路段都提升为与悬挂弧段相同的等级。这样就可以很好地保留道路网的区域模式，同时也去除了悬挂弧段，增强了道路网的整体连通性。４）重复步骤２）、３），直至所有悬挂结点计算完毕。１．２．２合理路径连接导航规划中应当尽量避免绕路，首先应对绕路进行定义，即最大的最短路径阈值。研究发现，格网模式是道路网中普遍存在的一种区域结构模式，即区域由两组相互正交的平行道路相交而成［１１］。该模式可以用来指导两点之间最大的最短路径阈值的设定。如图２所示的起止点，黑色路径为格网区域中的最短路径，即曼哈顿距离（Ｍａｎｈａｔｔａｎｄｉｓｔａｎｃｅ）［１２］，而灰色路径则存在绕远。因此，本文认为格网模式中两点之间的最短路径最长的应为两点之间的最大曼哈顿距离，即两点之间直线距离的i幔脖丁Ｍ迹擦降阒渚嗬胧疽馔迹疲椋纾玻牛幔恚穑欤澹螅铮妫模椋妫妫澹颍澹睿簦模椋螅簦幔睿悖澹螅拢澹簦鳎澹澹睿裕鳎铮校铮椋睿簦罂悸堑降缆吠械那蚨辔还嬖蛐巫矗砑硬胁瞀牛降阒渥疃搪肪兜淖畲筱兄担蟮募扑闳缡剑ǎ保┧荆海螅剑╥幔玻牛
本文编号：2522359
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/2522359.html
