[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

说明书

本发明涉及涉及应急避难路径规划领域，旨在提供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。本发明使用A*算法对规划区域的二维高程栅格地形图进行最短时间的应急避险路径规划；并在此基础上进一步通过统一标准测定当地常见的地面类型对人步行速度的影响系数，并考虑坡度和地面类型对人步行速度的影响，对A*算法进行了修正。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。本发明基于对传统A*算法的改进，增加了地面类型与坡度变化对路径规划的影响，应急避难路径规划结果更加适用于山区复杂地区的实际应用情况。

技术领域

本发明涉及应急避难路径规划领域，具体涉及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。

背景技术

针对自然灾害频发的区域，事先制定合理的应急避难路径是减少民众伤亡和财产损失的重要手段。现有的路径规划方法主要有静态路径规划方法和动态路径寻优，其规划基础是依靠当地的交通网。例如，静态路径规划是指根据现有交通网确定两点之间的最短路径，动态路径寻优是在静态路径规划的基础上结合实时交通状况进而确定两点之间用时最短的路径。

对于地形复杂的山区，通常存在以下特点：(1)道路数量较少，较难组成交通网；(2)地势起伏变化频繁；(3)地面类型繁多；(4)经济发展水平低。因此，当险情来临时，民众大多采用步行方式向周边避难场所转移，以上两种基于交通网的规划方式不再适用。

在众多路径规划算法中，A^*算法是静态网络中求解最短路径的最有效的方法，该算法的扩展节点少于其他同类搜索算法，因此更加高效。其启发函数设计灵活，易于实现，能够通过添加影响系数的方式同时考虑多种因素对路径规划的影响，因此适合复杂地形的最优路径计算。但是传统的A*算法仅仅能够规划空间距离最短的路线，由于地面类型与坡度变化的影响，该路线不一定是用时最短的路线，因此，传统A*算法不满足应急避难路径规划的最短用时要求。

目前尚未见到报道将该算法运用在山区复杂地形应急避难最快步行路径规划中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供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。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供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，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DEM，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；

(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Open List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Close List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