[发明专利]基于并行模拟退火算法的划界线生成方法

权利要求书

1.一种基于并行模拟退火算法的划界线生成方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、建立实际地形的数字高程模型，并从该数字高程模型中分别提取栅格形式的山脊线和山谷线，所述栅格形式的山脊线和山谷线存储在两个图层中；

S2、将所述两个图层中的栅格形式的山脊线和山谷线融合到同一图层中，得到特征图层，获取该特征图层中的所有特征栅格，所述特征栅格包括悬挂特征栅格和非悬挂特征栅格；

S3、对所述特征图层中的悬挂特征栅格进行反向追踪，使得特征图层中的山脊线与山谷线相连，形成特征栅格网络；并对所述特征栅格网络进行栅格转矢量操作，得到矢量地形特征网络，该矢量地形特征网络中的各连线为地形特征线；

S4、遍历所述各地形特征线，并对每一地形特征线的首末端点进行编号；根据矢量地形特征网络，建立各地形特征线首末端点的点-点拓扑关系；

S5、根据所述各地形特征线首末端点的点-点拓扑关系，随机搜索从划界线起点到划界线终点的点串作为初始点串，所述初始点串为各端点编号的集合；

S6、预设初始温度值，将所述初始点串作为初始解，开启并行模拟退火线程，以完成从划界线起点到划界线终点的最优点串的搜索；具体包括：

S61、预设目标函数的先决条件并构造目标函数；所述目标函数为

f(l)为划界线L对应的目标函数值，r_s为实际所得面积比例，r₀为谈判约定的面积比例，ω_i为实际获得的第i种资源的重要性权值，R_i为实际获得的第i种资源的占有量归一化值，n为实际获得的所有资源的数量；

S62、预设初始温度值，将初始点串作为初始解，并将该初始解作为当前解，开启并行模拟退火线程，所述并行模拟退火线程包括三个线程，所述三个线程的降温方式不同；

S63、计算当前解的目标函数值，针对每一个线程，由当前解生成新解，并判断所述新解是否满足目标函数的先决条件，若是，则执行步骤S64；若不是，则继续执行步骤S63；

S64、计算该新解的目标函数值，并在该线程中判断是否接受该新解，若不接受，则返回执行步骤S63；若接受，从各线程对应的新解中选择最快被接受的新解作为当前解，并进行降温后执行步骤S65；

S65、判断当前解是否满足终止条件，若是，则输出当前解并结束搜索，所述当前解为从划界线起点到划界线终点的最优点串，若不是，则返回执行步骤S63；

S7、对所述最优点串进行解码，得到从划界线起点到划界线终点的地形特征线的集合，将该集合中的各地形特征线首尾相连，得到划界线。

2.如权利要求1所述的基于并行模拟退火算法的划界线生成方法，其特征在于，所述步骤S3中：

利用基于地形梯度方向的断面极值法对所述特征图层中的悬挂特征栅格进行反向追踪。

3.如权利要求2所述的基于并行模拟退火算法的划界线生成方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：

S51、根据所述各地形特征线首末端点的点-点拓扑关系，构造主栈与多个分栈，其中，所述主栈用于存储分栈，所述分栈用于存储与其前一个分栈栈顶相关联的所有拓扑点的编号；基于划界线起点构造新的分栈，并将该分栈插入到主栈中；

S52、判断主栈栈顶对应的分栈是否为空，若为空，则弹出前一个分栈栈顶，并将主栈栈顶弹出，并重复执行步骤S52；若不为空，则执行步骤S53；

S53、判断与主栈栈顶对应的分栈栈顶相关联的拓扑点集中是否存在划界线终点，若存在，则将主栈中各分栈的栈顶以及该划界线终点依次输出作为初始点串，并结束搜索；若不存在，则执行步骤S54；

S54、从与主栈栈顶对应的分栈栈顶相关联的拓扑点集中，将悬挂拓扑点与主栈中所有分栈栈顶去除，然后对该拓扑点集中的拓扑点进行随机排列，以构造新的分栈，将该新的分栈插入主栈中，并返回执行步骤S52。

4.如权利要求1所述的基于并行模拟退火算法的划界线生成方法，其特征在于，所述步骤S64中：

根据Metropolis抽样准则判断是否接受新解，所述Metropolis抽样准则为：

min{1，exp(-Δf/T_k)}＞random(0，1)；

其中，Δf为新解目标函数值与当前解目标函数值的差值，T_k为当前温度，random(0，1)表示0-1之间的随机小数。

5.如权利要求1所述的基于并行模拟退火算法的划界线生成方法，其特征在于，所述步骤S64中：

从各线程对应的新解中选择最快被接受的新解作为当前解后，利用该当前解对应线程的降温方式进行降温；其中，所述三个线程的降温方式不同，且对于每一个线程，采用以下任一种降温方式进行降温：

T₁(k)＝T₀/lg(1+k)

T₂(k)＝T₀/(1+k)

T₃(k)＝[T₀/lg(1+k)+T₀/(1+k)]/2

T₀为预设的初始温度值，k为降温次数。