[发明专利]一种基于地形的路径搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种路径搜索方法，属于GIS导航方法及设备领域，具体涉及一种基于地形的路径搜索方法。

背景技术

计算机技术的高速发展促进了专业测绘领域的GIS系统功能迅速在大众领域普及，随着手机等移动设备的高速发展，通常在专业GIS领域才使用的路径分析功能已经在车载移动设备、手机中大量普及。

大众领域的路径分析功能都是基于道路网数据，一些专有领域也会利用电路网、水路网、管道网、通讯网等网络数据进行各种路径分析应用。虽然这些网路数据稍有区别，但是本质上仍是对点、边构成的矢量网络数据进行分析。这种基于矢量网络的路径分析功能具有数据量小、运算简单、计算速度快的特点。

基于矢量网络的路径分析功能需要通过预先建立的矢量网络数据进行分析，而在一些没有预先建立网络数据的区域将会导致传统的路径分析功能无法使用。如图1所示，传统的基于网络数据的路径搜索在网络不通的情况下无能为力。在应急指挥、野外搜救领域可能会面临一些传统的网络路径分析功能无法使用的情况。例如在地质灾害发生后可能造成已有连通的路网无法连通，这样使用传统的网络路径分析手段就会因为计算的起点终点因为无法连通导致功能无法使用。

在机器人控制、人工智能领域会采用栅格地形数据结合实时的传感器扫描结果等手段在没有网络数据的情况下计算出机器人、汽车等实例可以前进的路线。这样的路径分析方式可以很好的解决传统路径分析中完全依赖与网络数据的弱点，但是这样的方式需要高难度的技术支撑，成本上也更加高昂，同时这样的分析方式更多是在局部区域内进行分析，难于做到全局范围的路径分析。

在应急指挥领域一些突发的状况会对路径搜索造成很大的影响，例如大雨可能造成干枯河床成为汪洋，道路可能因为滑坡临时阻断，一片区域可能因为积雪融化而成为沼泽。在应急指挥的活动中这些突发的状况都可能在几个小时甚至几分钟内发生，那么这就意味着在这样的场景下做路径的搜索需要随时加入各种阻碍、通畅要素的能力。传统的基于网络数据的路径搜索在实时改动网络数据方面只能设置障碍点、增加临时边等操作，如图2所示将某个区域范围作为避让区域显然无法做到。本专利所采用的技术可以非常容易做到将任意的面或者线的区域在路径搜索过程中作为障碍或者快速通道。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的没有预先建立网络数据的区域将会导致传统的路径分析功能无法使用的技术问题，提供了一种基于地形的路径搜索方法。该路径搜索方法将区域内的地形数据和已有道路网路数据以及障碍数据相结合进行路径搜索，能够以较低的成本实现快速搜索已知和未知路线的能力。

本发明还有一目的是解决现有技术中基于地形和传感器扫描搜索路径需要依赖于复杂设备并且成本高昂等技术问题，提供了一种基于地形的路径搜索方法。该路径搜索方法将网络数据和地形数据融合为一体后进行统一的搜索，不需要特有的设备支持，技术难度较低，因此在应急指挥、野外搜救等活动中可以有效降低成本，性价比更高。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于地形的路径搜索方法，包括以下步骤：

通行代价图生成步骤，用于将搜索区域表示为由若干个通行单元构成的包含有通行代价信息的通行代价图；

目的路径搜索步骤，用于根据通行代价图生成由通行单元边串联构成的通行代价最小的通行路径；

其中，所述通行代价图生成步骤具体包括以下子步骤：

单元格划分子步骤，将搜索区域若干的通行单元，通行单元的边可串连形成通行路线；通行单元的大小可以根据地形数据的精度以及最终需要分析的精度界定；

通行代价定义子步骤，通过搜索区域的地形数据和/或矢量数据来为通行单元的边定义通行代价，通行代价代表通行这条边的难度；

所述目的路径搜索步骤具体包括以下子步骤：

搜索图生成子步骤，用于获取包含目标区域的通行代价图，根据获取的通行代价图得到由若干个搜索单元构成的搜索图，其中，搜索单元划分方式与通行单元的划分相同，每个搜索单元记录该搜索单元到目标搜索单元的总代价和；

行进路线计算子步骤，从搜索起点所在的搜索单元遍历周边值最小的搜索单元，依次递归遍历直到找到值为0的搜索单元格，将整个搜索的路线作为最终的行进路线输出。

优化的，上述的一种基于地形的路径搜索方法，所述通行单元为正方形或正三角。

优化的，上述的一种基于地形的路径搜索方法，所述通行代价定义子步骤中利用的地形数据以格网形式表示，并且通过将地形数据的格网与通行单元套合以得到通行单的边所跨越的地形数据。