[发明专利]适用于山区复杂地形应急避难最快步行路径的规划方法

权利要求书

1.一种适用于山区复杂地形应急避难最快步行路径的规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取规划区域：

计算出起点A和终点B之间的平面距离d，以两点连线的中点为圆心，d/2为半径画圆，该圆的外切正方形为应急避难路径的规划区域；

(2)获取规划区域的数字高程模型，设定为栅格地形模式，获取二维高程栅格地形图；

(3)将二维高程栅格地形图按照地面类别进行划分，标记其中的不可行走栅格；

(4)测定规划区域中各种地面类别对人步行速度的影响系数α的数值；

(4.1)对规划区域中的每一类地面，组织至少10人分别沿相同的100米直线段行走并记录其用时；

(4.2)按照下式计算地面类别对人步行速度的影响系数：

式中，α为该地面类型对人步行速度的影响系数；n为实验人数；t_g为第g个人在该地面类型上直线步行100米所用时长；t_r为第r个人在该地面类型上直线步行100米所用时长；

(5)创建开放列表Open List和关闭列表Close List，初始化Open List使其只包含起点栅格，初始化Close List为空；

(6)查看与起点A相邻的栅格，忽略其中的不可行走栅格；把可行走栅格加入到OpenList中，并设置起点A为这些栅格的父栅格；将起点A从Open List中移除，并加入到CloseList中；

(7)计算Open List中的栅格到其父栅格之间的估值F(i)：

F(i)＝G(i)+H(i)

G(i)＝G(i-1)+CL_i

CL_i＝(1+0.12m_i+19.47m_i²)×α_i×L_i

其中，H(i)是栅格i到终点栅格B的估计值；G(i)是栅格i到起点栅格A的已知最短距离，CL_i为栅格i到其父栅格的综合距离；

式中，C_i与R_i分别为栅格i的行号与列号；C_B与R_B分别为终点栅格B的行号与列号；size为栅格的分辨率；Z_i与Z_B分别为栅格i与终点栅格B的高程；G(i-1)为栅格i的父栅格(i-1)到起点栅格A的累积最短距离，G(1)取值为0；m_i为从栅格i的父栅格到其的坡度角的正切值，|m_i|0.35；α_i为栅格i和其父栅格的地面类型对人步行速度影响系数的平均值；L_i为栅格i到其父栅格的三维距离；

(8)从Open List中选择F值最小的栅格，从Open List里将其取出并放到Close List中；以该F值最小栅格为父栅格，将其周围栅格放入新的Open List中并计算F值；

如果F值最小的栅格同时出现在新Open List和旧Open List中，对比这两种路径的G值大小，选择G值更小的那条路径；如果F值最小的栅格只出现在最新的Open List中，则不进行任何操作；

(9)以步骤(7)中最终选择的栅格为父栅格，进行步骤(8)的操作；重复该操作，直到G＝0，即到达终点栅格B；以F值最小的栅格所构成的G值更小的路径之间的连线，作为从起点到终点的用时最短的应急避难路线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)的二维高程栅格地形图中，地面类别至少包括：围墙、草地、道路、湖泊、河流、树林；不可行走区域至少包括：围墙、湖泊、河流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据应急避难路线所通过的实际地面情况，修建人行道路以提高民众避难时的转移速度。