本發(fā)明涉及路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

如何利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的旅游線路規(guī)劃系統(tǒng)，讓游客體驗(yàn)并參與到旅游線路規(guī)劃的過程中，提高游客的自我決策意識(shí)和參與感，為游客提供個(gè)性化、全面的旅游信息服務(wù)，是旅游信息化發(fā)展的未來趨勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)線路進(jìn)行優(yōu)化和總體設(shè)計(jì)的空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：目的地順序優(yōu)化步驟：輸入n個(gè)目的地點(diǎn)，除起始和最終目的地點(diǎn)的順序不變外，根據(jù)線路最短原則對(duì)其它目的地點(diǎn)的順序進(jìn)行調(diào)整，選擇其中最短線路中的點(diǎn)的順序作為最佳點(diǎn)順序；線路分段步驟：對(duì)重新調(diào)整過順序的目的地點(diǎn)進(jìn)行分段，將線路分成n-1段，每?jī)蓚€(gè)目的地點(diǎn)之間形成一個(gè)分線路；分線路畫圓步驟：以分線路的兩個(gè)目的地點(diǎn)連線為直徑作圓，從潛在目的地點(diǎn)中篩選空間相關(guān)的點(diǎn)，作n-1個(gè)圓，排除不在任何一個(gè)圓內(nèi)部的點(diǎn)；空間相關(guān)點(diǎn)歸屬劃分步驟：根據(jù)落入圓中的點(diǎn)與圓的位置來確定該點(diǎn)所歸屬的圓；分線路選點(diǎn)步驟：假設(shè)一條分線路有m個(gè)點(diǎn)，則從m個(gè)點(diǎn)中選擇k個(gè)點(diǎn)組成分線路，k為整數(shù)，k的取值范圍為K∈[0，m]，當(dāng)k個(gè)點(diǎn)確定之后，k個(gè)點(diǎn)組成的分線路是唯一的，記錄每條分線路的線路組合種類和每條線路組合中的點(diǎn)及點(diǎn)的順序；分線路組合步驟：將各分線路的各種線路情況按順序進(jìn)行自由組合，形成完整線路。

優(yōu)選地，所述目的地順序優(yōu)化步驟中線路最短原則是除了起始和最終目的地點(diǎn)之外的其余目的地點(diǎn)形成的有向向量長(zhǎng)度最短。

優(yōu)選地，在空間相關(guān)點(diǎn)歸屬劃分步驟中，如果落入圓內(nèi)部的點(diǎn)只在一個(gè)圓內(nèi)部，則將該點(diǎn)劃入所在圓的范圍，如果屬于兩個(gè)或多個(gè)圓的內(nèi)部，則根據(jù)該點(diǎn)到這些圓的圓心距離確定其歸屬，該點(diǎn)距離哪個(gè)圓的圓心最近就歸屬于哪個(gè)圓。

優(yōu)選地，每條分線路的可能路徑數(shù)目為2^m，其中m為歸屬于該分線路圓內(nèi)點(diǎn)的數(shù)目，所述完整線路的可能路徑的數(shù)目為所有分線路圓內(nèi)可能的路徑數(shù)目之積。

根據(jù)在下文中所描述的附圖和實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將是清楚明白的，并且將參考在下文中所描述的實(shí)施例而被闡明。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的旅游線路路徑規(guī)劃方法的總體框圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的空間多點(diǎn)分解(Space Multi-Points Decomposition，SMPD)路徑規(guī)劃方法的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法中的多點(diǎn)線路分段過程的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法中的點(diǎn)到各點(diǎn)圓心距離比較過程的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法中的重疊區(qū)點(diǎn)劃分過程的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法中的分線路組合過程的示意圖。

具體實(shí)施方式

景點(diǎn)擇優(yōu)選擇、時(shí)空設(shè)置合理、信息服務(wù)全面等是旅游線路規(guī)劃的重要原則，本發(fā)明提出了旅游線路規(guī)劃系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的整體過程，如圖1所示。通過對(duì)各個(gè)景點(diǎn)的旅游評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層篩選，優(yōu)選出在旅游服務(wù)與環(huán)境、交通便捷度、氣候舒適度方面評(píng)分較高的潛在景點(diǎn)，然后通過空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法，得到每條線路上的點(diǎn)及點(diǎn)順序信息，然后利用網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WEBGIS)技術(shù)，查詢出每條線路的交通路線、行車?yán)锍?、景點(diǎn)門票等信息，通過圖表、文字、在線地圖等形式反饋給用戶。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法的示意圖。

空間多點(diǎn)分解路徑規(guī)劃方法是根據(jù)用戶輸入的多個(gè)目的點(diǎn)，對(duì)旅游景點(diǎn)進(jìn)行空間分段劃分，然后再對(duì)這些點(diǎn)排列組合的過程，記錄每條線路包括的點(diǎn)及它們的排序順序。

現(xiàn)實(shí)中交通網(wǎng)絡(luò)的狀況與理想狀態(tài)下顯然不同，任何兩點(diǎn)間的連線只代表理想狀況下的最短距離，而不是實(shí)際線路距離。而當(dāng)交通網(wǎng)絡(luò)足夠發(fā)達(dá)和密集即越接近理想狀況時(shí)，理想狀況下的空間最短線路能夠代表實(shí)際線路順序。同時(shí)拓?fù)浞治鏊惴ㄑ芯康膬?nèi)容只涉及點(diǎn)順序的選擇，并不涉及到線路交通時(shí)間和里程的計(jì)算，所以這種空間算法非常適合交通密集條件下線路順序的選擇，當(dāng)線路順序確定好之后利用網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WEBGIS)的mapAPIs接口技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)踐交通線路信息查詢的工作，所以它具有很強(qiáng)的針對(duì)性和極高的效率。

針對(duì)空間拓?fù)浞治鏊惴ㄖ刑岢龅哪繕?biāo)和原則，實(shí)現(xiàn)算法的基本過程如下：

(1)旅游目的地順序優(yōu)化：避免線路交叉和重復(fù)過點(diǎn)的情況出現(xiàn)。當(dāng)游客輸入旅游目的地之后，除過起始目的地的順序不能變之外，其它目的地的順序可以根據(jù)幾點(diǎn)間線路最短原則對(duì)它們的順序進(jìn)行調(diào)整，選擇其中最短的一條線路中的點(diǎn)的順序作為最佳點(diǎn)順序。

(2)線路分段：當(dāng)目的地順序優(yōu)化的步驟完成之后，即可根據(jù)重新調(diào)整過順序的目的地進(jìn)行分段，如果用戶輸入了n個(gè)目的地，則線路可以分成n-1段，每?jī)蓚€(gè)目的地點(diǎn)之間形成一個(gè)分線路。

(3)分線路畫圓：以分線路的兩目的地點(diǎn)連線為直徑作圓，從潛在景點(diǎn)中篩選空間相關(guān)的點(diǎn)。這樣可以作n-1個(gè)圓，這樣，有一部分點(diǎn)落在圓的內(nèi)部，而有些點(diǎn)不在任何一個(gè)圓的內(nèi)部。而這些不屬于圓內(nèi)部的點(diǎn)稱之為空間不相關(guān)點(diǎn)，可以被排除掉。因?yàn)檫^這些點(diǎn)與游客的目的地距離較遠(yuǎn)、空間相關(guān)性差，去到這些點(diǎn)要花費(fèi)較大的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。所以將這些點(diǎn)排除掉是合理優(yōu)化的選擇。

(4)空間相關(guān)點(diǎn)歸屬劃分：落入到圓內(nèi)部的點(diǎn)有兩種情況，第一種是只在一個(gè)圓(分線路)的內(nèi)部，那這個(gè)點(diǎn)就劃入到所在圓(分線路)的范圍，第二種是一個(gè)點(diǎn)屬于兩個(gè)或多個(gè)圓的內(nèi)部，這時(shí)根據(jù)點(diǎn)到這些圓的圓心距離確定該點(diǎn)的歸屬，該點(diǎn)距離哪個(gè)圓圓心最近就歸屬于哪個(gè)圓，即它們之間的空間關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，這樣空間相關(guān)點(diǎn)的歸屬就劃分好了。

(5)分線路選點(diǎn)：當(dāng)空間相關(guān)點(diǎn)劃分好之后，就可以針對(duì)各個(gè)分線路進(jìn)行分析了，假設(shè)某段分線路有n個(gè)點(diǎn)，則從n個(gè)點(diǎn)中選擇k個(gè)點(diǎn)組成分線路，k為整數(shù)，k的取值范圍為K∈[0，n]。當(dāng)k個(gè)點(diǎn)確定之后，k個(gè)點(diǎn)組成的分線路應(yīng)該是唯一的，因?yàn)榭偪梢哉业竭@k個(gè)點(diǎn)之間連線最短的一條線路順序，這里用到的也是點(diǎn)順序優(yōu)化的辦法。這一步要記錄的是每段分線路有多少種線路組合和每一條線路組合中的點(diǎn)及點(diǎn)的順序。

(6)分線路組合：就是將各分線路的各種線路情況按順序進(jìn)行自由組合，形成一條完整的線路。

以下描述空間分解路徑規(guī)劃方法的具體實(shí)現(xiàn)過程。

假設(shè)游客選定的目標(biāo)地為A、B、…D、C，首先進(jìn)行線路優(yōu)化，很顯然A(startPoint)和C(endPoint)的順序是固定的，但是B、D的順序是可以變化的，可能的順序?yàn)锳->B->D->C或A->D->B…->C，順序優(yōu)化的原則是這四點(diǎn)形成的有向向量長(zhǎng)度最短為最佳，最終選擇A->B->D->C的順序。即：

點(diǎn)順序優(yōu)化的目標(biāo)就是要在多點(diǎn)之間找出線路最短的各點(diǎn)之間的連線，以達(dá)到時(shí)間、距離、各種花費(fèi)最優(yōu)的目標(biāo)，在GIS中廣泛用于最短路徑、緩沖區(qū)分析等各種空間分析應(yīng)用中。

接下來描述線路分段的具體過程。該過程包括兩個(gè)步驟：畫圓——剔除無關(guān)拓?fù)潼c(diǎn)以及測(cè)圓心距——重疊區(qū)點(diǎn)劃分。

如上所述，完整路徑S由S1、S2、S3組成，S1段以A、D的連線DAD為直徑且過A、D作圓R1，圓心為O1，同理作圓R2、R3，圓心分別為O2、O3。即當(dāng)用戶輸入n個(gè)目的地時(shí)，可以把這n個(gè)點(diǎn)經(jīng)過點(diǎn)順序優(yōu)化排序后，劃分為n-1個(gè)圓，每個(gè)圓的圓心為相鄰點(diǎn)之間的中點(diǎn)，直徑為這兩個(gè)相鄰點(diǎn)的直線距離來畫圓，圓經(jīng)過這兩個(gè)點(diǎn)。如圖3所示。

經(jīng)過上述步驟，那些和目的地點(diǎn)空間相關(guān)性差(不在圓內(nèi))的點(diǎn)就被選擇排除出來了，這樣在三個(gè)圓外邊的點(diǎn)就可以直接排除了。而落入圓內(nèi)的點(diǎn)為相關(guān)拓?fù)潼c(diǎn)，它們與目的地點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，需要進(jìn)行下一步的測(cè)圓心距—重疊區(qū)點(diǎn)劃分運(yùn)算，以確定它們的歸屬和排序。

如圖4所示，對(duì)于在這些圓內(nèi)部的點(diǎn)，當(dāng)這個(gè)點(diǎn)只在一個(gè)圓的范圍內(nèi)時(shí)，該點(diǎn)歸屬于它所在的這個(gè)圓，而有的點(diǎn)可能處在兩個(gè)圓(或者三個(gè)圓)的相交部分中，如E點(diǎn)。這時(shí)候需要進(jìn)一步運(yùn)算來判斷該將它劃入哪個(gè)圓。

設(shè)E點(diǎn)到三個(gè)圓的圓心距離分別為D1、D2、D3，通過比較得知D1<D3<D2，即E點(diǎn)到圓R1的圓心最近，所以E點(diǎn)劃入到圓R1中，其它相交部分的點(diǎn)用同樣的辦法判斷其屬于哪個(gè)圓。

這樣做的目的是要判斷圓重疊區(qū)域中的點(diǎn)的歸屬，根據(jù)空間相關(guān)性的程度來決定該點(diǎn)到底劃分給哪個(gè)圓合適。這樣做的好處是在線路選擇中避免了點(diǎn)的重復(fù)和線路的交叉問題。圖5示出了重疊區(qū)中的點(diǎn)的劃分。

通過上述辦法就確定了圓內(nèi)每個(gè)點(diǎn)應(yīng)該屬于哪個(gè)圓，即每個(gè)點(diǎn)參與哪個(gè)分線路的運(yùn)算。設(shè)屬于三個(gè)圓內(nèi)的點(diǎn)的數(shù)目分別是m、n、k，即R1內(nèi)有m點(diǎn)可選，從m中選擇i個(gè)點(diǎn)作為分線路S₁，按照線路優(yōu)化的原則，i個(gè)點(diǎn)選出來后它的順序是唯一的(i點(diǎn)連線最短路徑唯一)，且i的取值范圍是在[0,m]之間的整數(shù)，則可能的路徑情況有N₁種，且滿足:

這說明：分線路Si間可能的路徑數(shù)目由歸屬于該線路的點(diǎn)的數(shù)目確定，而不是落入線路的點(diǎn)的數(shù)目確定。

圖6示出了分線路組合的過程。同理可以得到S₂、S₃段分路徑的情況有N₂、N₃種，則N₂＝2ⁿ，N₃＝2^k，總路徑S由S₁、S₂、S₃自由組合而成，則可能的組合情況N＝N₁·N₂·N₃＝2^(m+n+k)，即有2^(m+n+k)種可能的路徑可供選擇。

即在圓內(nèi)點(diǎn)的數(shù)目(m+n+k)決定有2^(m+n+k)種可能的路徑，而每個(gè)分線路的可能情況數(shù)目由歸屬于該分線路圓內(nèi)點(diǎn)的數(shù)目決定。

推而廣之，設(shè)游客輸入了n個(gè)旅游目的地，則利用多點(diǎn)分解法線路可分為n-1段，即總線路S被分解為S₁、S₂、…S_n-1，S₁段有M₁個(gè)點(diǎn)，S₂段有M₂個(gè)點(diǎn)，…S₁段有M_n-1個(gè)點(diǎn),

對(duì)于S₁段的M₁個(gè)點(diǎn)，從M₁個(gè)點(diǎn)中選取k個(gè)點(diǎn)，則可能的情況T有：則依次從M₁個(gè)點(diǎn)中選擇0、1、2…M₁個(gè)點(diǎn)，可能的情況N₁滿足：

對(duì)于S_i段可能的N_i種情況有：N_i＝2^Mi。則n-1段分線段組合起來，可能的情況

由上述公式推導(dǎo)過程可知，某條總線路可能的路徑數(shù)目與該線路中落入圓內(nèi)的點(diǎn)的數(shù)目有關(guān)，且呈正指數(shù)相關(guān)。而分線路的可能路徑數(shù)目與歸屬于該分線路所在的圓的點(diǎn)的數(shù)目也呈正指數(shù)相關(guān)。

上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)說明。但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于所公開的特定實(shí)施例，并且對(duì)該實(shí)施例的修改和其它實(shí)施例也意圖被包含在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。盡管此處使用了特定術(shù)語，但是它們僅在通用和描述性意義上使用，而非為了限制的目的。