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随着无人机监测、巡查和测绘等低空技术得到广泛应用,低空长距离空中路径规划成为低空航空器应用面临的一个挑战。而传统快速扩展随机树（Rapidly-Exploring Random Trees/RRT）及其改进算法在大范围长距离低空三维空间下面临计算效率慢的问题,对此,本文提出一种带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法,该算法在双向RRT*算法基础上为随机采样过程设置了启发函数,使得在面对狭小城市障碍物之间空隙时,能够避免局部最小值情况的出现。在此基础上为城市障碍物建立R树空间索引,减少了海量障碍物情况下碰撞检测的时间,提高了低空长距离空中路径规划效率。此外,为了得到更加符合无人机运动规律的路径,提高算法的实用性,在采样过程中设置转弯阈值控制转弯角度,并且对规划结果路径使用3次B-spline函数进行路径平滑。最后在武汉市三维城市场景中,利用武汉市建筑物数据进行了实验,实验证明相比已有算法,本文提出的带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法相比较RRT算法和双向RRT*算法在500 m、 2000 m、 10 000 m不同距离下规划时间均降低了90%以上;采样次数相比RRT算法在不同距离下分别降低了51.6%、75%、86.7%,相比双向RRT*算法在不同距离下分别降低了20%、24.7%、57.3%;转弯次数相比RRT算法在不同距离下分别降低了77.3%、73.5%、78.3%,相比双向RRT*算法在不同距离下分别降低了37.5%、30.8%、16.8%;同时带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法得到的结果路径长度相比其他2种算法也有缩短。该算法应用于低空长距离空中路径规划能够有效提高计算效率,降低规划时间,减少采样次数,缩短结果路径,减少转弯次数,丰富无人机的应用场景。 相似文献
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随着室内定位技术、BIM-GIS技术和室内地图研究的发展,室内位置服务需求日益旺盛。作为室内位置服务的关键技术之一,室内路径规划成为研究与应用热点。但是早先的路径规划技术往往基于单层网络拓扑模型而设计,由于模型缺少楼层之间的连通信息,而不能实现跨楼层导航算法分析;而后随着跨楼层导航算法的出现,跨楼层的路径规划、导航及定位得以实现,但这些跨楼层导航算法基于楼层连接通达规则,往往需要多次遍历楼层信息,运算效率低下。针对这一问题,本文利用电梯、扶梯、楼梯等楼层间连接信息,设计、实现了基于楼层连接表的室内多层路网分析模型,并采用逐层分析的方法和多次网络分析,实现室内跨楼层的带有多个途经点路径分析。整个技术框架包括跨楼层路网生成模块、位置点接收模块、网络分析模块、循环控制模块。算法方面,本研究采用双向遍历的A*最短路径分析算法,通过网络路径分析,最终将满足约束条件的规划路径显示在移动设备上,帮助用户实现跨楼层、多途经点的定位与路径导航。 相似文献
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路径规划问题是路网交通应用中的一个基础问题。A*算法是一个求解点到点最短路径问题的高效算法。但随着路网数据规模的增长,A*难以保证求解的实时性。利用并行计算进行加速是常用的算法性能提高手段,然而A*算法是由一系列前后依赖的迭代步骤组成,因此难以进行直接的并行化。本文提出一种分段化搜索的改进A*算法（SA*）。该算法在搜索路径前先选择若干可能在最短路径上的结点作为导航点,然后多线程并行地分别求出导航点之间的最短路径,并拼接这些路径作为原问题的一个近似解。分段搜索本身可以减少路径规划的搜索空间,借助多线程并行则可以进一步提高求解速度。实验结果表明,在真实路网数据上,利用16核的机器,SA*的性能可以达到A*算法的10-30倍。 相似文献
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基于弧段标记的交通网络时间最短路径算法 总被引：2，自引：0，他引：2
标号算法是经典的最短路径算法之一,在交通领域中具有广泛的应用。在交通领域中,时间最短路径比距离最短路径更有意义,而时间最短路径不仅与道路的时间权值有关,还与道路之间的转弯阻抗有关。在传统的交通路网抽象方式下,道路抽象为平面图中的弧段,道路间的交叉口抽象为节点。本文介绍了一种适用于传统交通路网模型的弧段标记时间最短路径算法,详细阐述了该算法的原理、数据基础与运行结构。通过分析和实例测试表明,该算法可以顾及城市路网在路口的交通限行与转弯延迟的影响,并且时间复杂度低,具有一定的实际应用价值。 相似文献
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DEM的填洼是水系提取中最耗时的过程。真实的地表低高程点通常在空间上相邻,在对低高程栅格进行填洼时,少数栅格的高程值更新会导致级内大量栅格的循环迭代,从而消耗大量运算时间。为了提高DEM的填洼效率,在分级填洼的基础上,提出一种等差分级填洼算法,该算法顾及DEM各级填洼时间呈幂函数逐级递减这一地形规律。算法首先创建一系列数组,数组大小随等差数列递增;然后依次将排序后的DEM数据存放至数组中,由于定义的数组大小逐渐增大,因此,低高程区域被“分割”得很细;最后,当填洼运算从级内转至数组内时,低高程区域细致的划分极大缩短了栅格循环迭代时间,从而使得算法获得了较高的效率。新算法既能有效缩短填洼过程中的迭代时间,又能保证所提取水系的完整性与连贯性。为验证算法的有效性,选用四川省不同地区的SRTM 90 m分辨率DEM作为实验数据,并与已有的DEM分级填洼算法进行对比分析。实验结果显示：当研究区域栅格总数达到两千万个时,本文算法填洼效率提升了50%左右,且随着DEM数据量的增大,算法效率的提升更为明显,与此同时,利用新方法进行填洼后,DEM水文线连续性较强,表明了新方法的有效性。 相似文献
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地面站导航电子地图是操作员用来监控无人驾驶装备的唯一平台,也是进行线路规划和自主决策的重要信息源。现有的导航电子地图一般存在价格昂贵、对高程数据支持不足以及依赖互联网等缺陷。本文提出了一种新的基于OpenStreetMap的地面站导航电子地图实现方法。首先,利用原始OSM数据搭建地图瓦片服务后台;然后将90 m SRTM高程数据处理成地形阴影和地形颜色渐变栅格文件;针对每个栅格文件,在瓦片服务后台的样式配置文件中添加相应图层并定义其渲染格式;最后,在地面站软件中实现地图客户端模块,向瓦片服务后台请求瓦片,并显示在地面站界面上。利用该方法实现的地面站导航电子地图可以提供0~18个缩放级别的中国范围的数据,显示0~13个缩放级别的立体地形地貌,并且无需互联网支持。本文使用该方法实现了某型无人机的地面站导航电子地图模块,并成功应用该无人机仿真系统。 相似文献
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地图的定性和定量分析 总被引：2，自引：0，他引：2
王劲峰 《地球信息科学学报》2009,11(2):169-175
空间数据可以通过意念制图、图形分析、图谱分析、空间统计等处理发现挖掘得到新的信息。意念地图(mental map)通过空间变换将真实地理对象在欧几里德空间上的分布绘制成人们意念感知中的地图。图形分析(geometric analysis)是基于空间数据的几何形状度量或几何操作进行推断的方法,常用的有缓冲区(buffer)、叠加(overlay)、邻近度(proximity)等操作,几何重心、几何形状等度量、两图案比对等算法等。图谱(summarymapping)系通过非数据分析的办法,对大量图案的观察、归纳和物理机制推断,将杂乱的信息去粗取精、去伪存真、高度抽象和浓缩,得到抽象和简化,但反映地学过程本质的地图。 相似文献
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水印对于电子地图版权的保护十分重要,开展可视水印的去除研究有助于从攻防对抗的角度评价可视水印的有效性,进而提高电子地图可视水印的抗攻击研究水平。针对已有基于深度学习的可视水印去除方法存在训练样本量大、效率低、可视水印去除后有残留或要素丢失等问题,本文提出一种基于条件生成对抗网络(CGAN)的电子地图可视水印去除方法。该方法的模型主要由一个生成器和一个判别器组成,其中生成器采用U-Net结构,保证去除可视水印后生成的地图区域的真实性,判别器则采用基于区域判别的全卷积网络,通过对抗训练来区分生成的地图瓦片与真实地图瓦片之间的差异,使得可视水印去除后重建的电子地图更接近真实地图。实验表明,本文提出的方法简单易行,模型训练速度比基于全卷积网络的算法快4倍,能够去除文字、彩色图像及二者混合等模式的可视水印,可实现Google、高德、百度等国内外地图厂商提供的导航电子地图、遥感影像等多种地图瓦片上的可视水印批量去除,无需人工干预,且水印去除后的地图瓦片与原始真实地图瓦片有着良好的结构相似性。 相似文献
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基于改进广义Hough变换的高效测井图像校正 总被引：1，自引：0，他引：1
在图像处理和计算机视觉中,广义Hough变换可以检测任意形状的曲线,而且较Hough变换运算量小,存储空间要求小。但是对于测井曲线这种大图像用广义Hough变换寻找倾斜角在速度上仍显迟钝。提出了一种改进的广义Hough变换,只选边界线段的端点作为参考点,可以较快地检测出倾斜角,速度比广义Hough提高了10倍以上。在图像校正方面,又提出了一种新的改进逆旋转算法,能有效地解决孔洞和锯齿现象。与已有的算法比较,新算法更快、更精确、消耗的内存更小。运算时间只有传统算法的一半左右。 相似文献
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城市热点时空预测是城市管理和智慧城市建设的一项长期而富有挑战性的任务。准确地进行城市热点时空预测可以提高城市规划、调度和安全保障能力并降低资源消耗。现有的区域级深度时空预测方法主要利用基于地理网格的图像、给定的网络结构或额外的数据来获取时空动态。通过从原始数据中挖掘出潜在的自语义信息,并将其与基于地理空间的网格图像融合,也可以提高时空预测的性能,基于此,本文提出了一种新的深度学习方法地理语义集成神经网络(GSEN),将地理预测神经网络和语义预测神经网络相叠加。GSEN模型综合了预测递归神经网络(PredRNN)、图卷积预测递归神经网络(GCPredRNN)和集成层的结构,从不同的角度捕捉时空动态。并且该模型还可以与现实世界中一些潜在的高层动态进行关联,而不需要任何额外的数据。最终在3个不同领域的实际数据集上对本文提出的模型进行了评估,均取得了很好的预测效果,实验结果表明GSEN模型在不同城市热点时空预测任务中的推广性和有效性,利用该模型可以更好地进行城市热点时空预测,解决一系列如犯罪、火灾、网约车预订等等现代城市发展中亟需解决的相关问题。 相似文献
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在中国古代地图绘制中,计里画方和山水形象画法是2个显著特色。然而,由于没有数学基础或没有明确的数学基础,使得地图定位精度大大降低,给古地图的处理和地理配准工作带来很大困难。本文将古地图的定位基准现状,分为完全没有地理参考、有部分地理参考和有较精确地理参考进行分析,从资料选取、预处理、辐射校正和图面信息复原角度探讨古地图的修复方法,并以部分近代地图为例进行地图拼接实验。最后,针对不同定位基准类型的古地图,分别采用特征点校正、分块（网格）匹配和相对位置转移等方法,完成古地图与现代地图的地理匹配,研究了计里画方地图与不同地理参考系、投影之间的数理关系。在古地图数字化、编辑、纠正和配准的基础上,尝试研究和建立校正后的古地图和现代地图的数理关系,探究古代舆图坐标基准和坐标体系与现代地图系统的关系,为建立古今坐标体系对照的数理关系打下基础。 相似文献
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当消防事故发生在无明显道路或道路稀疏的野外复杂山区时,如何在复杂山地环境中规划安全、快速通过的路线至关重要。针对蚁群算法在复杂山地路径规划中容易陷入局部最优以及搜索时间较长的问题,本文提出一种适用于细粒度野外山地环境的徒步应急救援路径规划算法。本文首先根据已有文献分析地表信息与人类运动速度之间的关系,综合地表灌木盖度与地形坡度因素设计寻优算法的目标函数和启发函数;接着采用定向范围视野的蚂蚁搜索方式,决定蚁群算法寻优过程中每一步的网格选择;最后采用拉普拉斯分布调整初始信息素、添加隔离信息素、融合遗传算子与分组更新常规信息素的方法改进蚁群算法。将算法应用到400×400、1000×1000、5000×5000、10 000×10 000网格数的野外山地环境进行实验对比,实验结果表明,采用定向范围视野与优化启发函数的各蚁群算法在四组实验中均能得到可行路径,验证了方法的有效性;本文算法求解的路径质量优于另外三种算法,在四组实验中分别提高了0.52%～4.95%、4.71%～5.39%、2.26%～13.11%、3.84%～9.16%;此外,在野外三维山地环境中,定向范围视野的搜索方式缩减了搜索... 相似文献
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本文提出一种基于单元复制的通用化格网系统生成新算法。其核心是采用"简单单元复制+有效区域控制"。首先,建立坐标系,确定待计算剖分格网系统的种类,从而确定格网剖分类型的3个关键因素。在此基础上,确定各类多尺度格网有效控制边界。然后对多尺度格网进行合适的数学变换,计算单一三角面格网系统单元节点坐标,并建立不同层级单元节点的关联关系。最后,以六边形格网为例展开验证,直接生成正二十面体表面格网。实验结果证明,该算法具有很好的通用性,可以通过调整相应的起算参数,生成各类多尺度格网。避免了传统定制算法的局限性,实现了统一化生成各类格网系统的目标,为不同剖分类型全球离散格网系统间互操作性问题研究提供了一种解决思路。 相似文献
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在分析当前网络地图出版特别是专题地图网络出版现状的基础上,本文提出了版式网络地图的概念、原理及技术方法。版式网络地图克服了当前专题地图出版GIS化和静态图片化的倾向,在为用户提供高保真地图阅读体验的同时,实现了专题数据和专题地图同时发布的模式。该模式的主要技术特点包括：对专题地图图片和专题地图数据进行四叉树分解,将专题地图图片划分为规则格网大小的瓦片金字塔;将专题数据要素分解为可变分辨率的格网集合,以唯一标识记录每个格网及其（需查询的）属性,并采用支持区域、时间、指标、数据四元组的专题数据元进行存储,以便高效地索引专题数据,从而实现专题地图数据的高效查询。同时,本文还介绍了版式网络地图发布模式在地形图出版、原图版式发布、《中华人民共和国人口与环境变迁地图集》电子版网络地图发布系统中的应用案例。最后,对比分析了WebGIS、静态地图图片、PDF/GeoPDF地图、SVG地图以及版式网络地图5 种发布模式的优缺点,结果表明版式网络地图是一种有望在专题地图出版领域推广和应用的轻量级地图发布模式。 相似文献
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针对政府决策对地图高效、精准服务的需求,提出了基于MAPublisher的决策用图精细化高效制图技术方法,以分县图为例,利用现有的基础地理信息数据库,研究图层内容组织、地图注记、符号、图廓整饰等地图表达规则,提出决策用图精细化高效制图技术流程,提高了地图生产效率和精细化程度。 相似文献
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DEM分辨率与平均坡度的关系分析 总被引：1，自引：0，他引：1
陈楠 《地球信息科学学报》2014,(4):524-530
由DEM提取坡度时,DEM分辨率的变化会造成局部栅格提取的坡度数值的变化,其变化规律对于深刻理解平均坡度,随DEM分辨率的变化而变化的规律具有现实意义。在黄土高原的研究中,选择了8个典型地貌类型的样区,获得了以1:10 000比例尺地形图为数据源的DEM(分辨率为5 m)。从DEM分辨率对栅格坡度影响规律的分析中,得到如下结论:(1)随着DEM分辨率粗略化,所提取的坡度平均值有可能升高;(2)在所有样区,随DEM分辨率粗略化,负误差的栅格均是正误差的栅格数量的1.13倍以上,保持负误差的栅格是保持正误差的栅格数量的1.81-4.04倍,同时坡度的负误差均值是正误差均值变化幅度的3.1倍以上;(3)结合结论(2)和本文提出的指标,可准确地解释8个样区中坡度平均值随DEM分辨率变化而变化的规律;(4)DEM的分辨率对正负误差的栅格数量没有明显影响,正误差(或负误差)栅格均集中于个别坡度的分级区间,而DEM分辨率对此集中的区间没有明显影响;(5)坡度总体误差可根据本研究所提出的经验公式由DEM分辨率和分辨率为5 m的DEM所提取坡度的平均值计算出来。 相似文献
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在当前国土空间规划的背景下,自然资源部提出了基于等时圈的中心城区可达性评价方法。本文以南昌市为研究对象,利用静态交通数据和从开放地图平台获取的工作日15:00（平峰）、18:00（晚高峰）和周末的15:00、18:00的动态交通数据分别生成中心城区等时圈,随后使用混淆矩阵及Kappa系数对两种数据的结果进行一致性检验。研究发现：南昌市中心城区大部分区域都位于以八一广场或绿地中央广场为起点的60 min等时圈内,南昌市域大部分区域则位于120 min等时圈内;静态数据生成的等时圈与对应的工作日晚高峰的动态数据生成的等时圈相比仅具有一般一致性,但前者在中心城区尺度与工作日平峰的动态数据生成的等时圈达到了高度的一致性,更适合在中心城区层面评价工作日平峰的可达性;4个时段的动态数据的等时圈结果表明工作日15:00的中心城区可达性明显优于其他3个时段,但各个时段的等时圈覆盖面积占市域面积的比例随车程的增加都呈现出Logistic曲线特征,各曲线增长的关键时间节点能够为等时圈划分提供更有针对性的分级阈值。 相似文献