本發(fā)明涉及poi點(diǎn)連通性，尤其涉及基于地圖poi點(diǎn)連通性技術(shù)的最短路徑規(guī)劃系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、poi，全稱為“point?of?interest”，中文可以翻譯為“興趣點(diǎn)”。它是地理信息系統(tǒng)中的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，泛指一切可以抽象為點(diǎn)的地理對(duì)象，尤其是一些與人們生活密切相關(guān)的地理實(shí)體，如學(xué)校、銀行、餐館、加油站、醫(yī)院、超市等。poi通常包含四方面信息：名稱、類別、經(jīng)度、緯度。這些地點(diǎn)因其具有某種特殊性或吸引力而成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。在旅游規(guī)劃、社交媒體等領(lǐng)域，poi作為重要的地理空間信息，廣泛應(yīng)用于路徑規(guī)劃、導(dǎo)航服務(wù)、位置推薦等方面，為用戶提供便捷、個(gè)性化的服務(wù)體驗(yàn)。在現(xiàn)代社會(huì)，隨著地理位置信息服務(wù)的廣泛應(yīng)用，路徑規(guī)劃系統(tǒng)已成為日常生活中不可或缺的一部分。無(wú)論是車載導(dǎo)航、智能手機(jī)應(yīng)用還是在線地圖服務(wù)，都依賴于高效的路徑規(guī)劃算法來(lái)為用戶提供準(zhǔn)確、快捷的出行方案。

2、傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃系統(tǒng)主要依賴于道路網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行最短路徑計(jì)算，這種規(guī)劃方法雖然在一定程度上滿足了基本的導(dǎo)航需求，但在面對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)環(huán)境時(shí)存在一些明顯的局限性。具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的路徑規(guī)劃技術(shù)主要面臨以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：一方面?zhèn)鹘y(tǒng)路徑規(guī)劃系統(tǒng)主要關(guān)注于道路本身的物理屬性，如長(zhǎng)度、類型(高速公路、普通公路等)，而較少考慮沿途的poi信息。poi信息包含了諸如餐館、加油站、停車場(chǎng)等與出行緊密相關(guān)的設(shè)施，這些信息對(duì)于制定合理的出行計(jì)劃至關(guān)重要。另一方面大多數(shù)現(xiàn)有的路徑規(guī)劃系統(tǒng)未能充分整合實(shí)時(shí)交通信息，導(dǎo)致在遇到突發(fā)狀況(如交通事故、臨時(shí)施工)時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)調(diào)整路徑，從而影響了路徑規(guī)劃的有效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供基于地圖poi點(diǎn)連通性技術(shù)的最短路徑規(guī)劃系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于地圖poi點(diǎn)連通性技術(shù)的最短路徑規(guī)劃系統(tǒng)，包括poi點(diǎn)數(shù)據(jù)采集模塊、poi點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、poi點(diǎn)識(shí)別與標(biāo)記模塊、構(gòu)建圖模型模塊、連通性分析模塊、最短路徑規(guī)劃算法模塊、路徑可視化模塊以及用戶界面模塊。

3、poi點(diǎn)數(shù)據(jù)采集模塊：用于從多個(gè)數(shù)據(jù)源自動(dòng)或手動(dòng)收集矢量地圖poi點(diǎn)數(shù)據(jù)，確定非建筑物區(qū)域作為poi點(diǎn)的潛在位置，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至poi點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，所述多個(gè)數(shù)據(jù)源包括公開(kāi)的地圖服務(wù)提供商、gps設(shè)備、社交媒體、在線地圖平臺(tái)以及政府部門公開(kāi)的數(shù)據(jù)集；

4、poi點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊：用于將所述poi點(diǎn)數(shù)據(jù)采集模塊采集的poi點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳輸至poi點(diǎn)識(shí)別與標(biāo)記模塊；

5、poi點(diǎn)識(shí)別與標(biāo)記模塊：用于在非建筑物區(qū)域內(nèi)識(shí)別并標(biāo)記poi點(diǎn)，所述標(biāo)記poi點(diǎn)包括自然地標(biāo)、公共設(shè)施或其他重要地點(diǎn)，為每個(gè)poi點(diǎn)分配一個(gè)標(biāo)識(shí)符，并記錄每個(gè)poi點(diǎn)在x，y，z坐標(biāo)系中的位置；

6、構(gòu)建圖模型模塊：用于將地圖抽象為圖，poi點(diǎn)作為圖的節(jié)點(diǎn)，道路或可行路徑作為邊，確定邊的權(quán)重；

7、連通性分析模塊：使用地圖遍歷算法確定poi點(diǎn)之間的連通性，記錄每個(gè)poi點(diǎn)的鄰接點(diǎn)，構(gòu)建鄰接矩陣或鄰接表；

8、最短路徑規(guī)劃算法模塊：用于根據(jù)連通性分析模塊的連通性分析，選擇最短路徑算法，所述最短路徑算法包括dijkstra算法和a*搜索算法；

9、路徑可視化模塊：用于將最短路徑規(guī)劃算法模塊計(jì)算出的最短路徑通過(guò)高亮顯示路徑或改變路徑顏色在矢量地圖上進(jìn)行可視化展示；

10、用戶界面模塊：用于提供用戶界面和交互方式，用戶可以輸入起點(diǎn)和終點(diǎn)信息、自定義路徑規(guī)劃條件，并查看和獲取規(guī)劃結(jié)果，還支持語(yǔ)音導(dǎo)航和實(shí)時(shí)路況顯示功能。

11、優(yōu)選的，所述poi點(diǎn)數(shù)據(jù)包括但不限于可行進(jìn)的路線、建筑物的精確輪廓、樓梯位置以及連接信息地理要素；所述潛在位置指的是未被建筑物占據(jù)、具備成為poi點(diǎn)可能性的地理區(qū)域，它們具備可訪問(wèn)性、功能多樣性、環(huán)境特色、社區(qū)需求以及發(fā)展?jié)摿μ卣鳌?/p>

12、優(yōu)選的，所述poi點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理方式具體為：通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)索引技術(shù)識(shí)別并刪除重復(fù)的poi點(diǎn)記錄進(jìn)行去重處理，通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、異常值以及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式。

13、優(yōu)選的，所述構(gòu)建圖模型模塊確定邊的權(quán)重可以通過(guò)以下幾種方式：

14、a1：基于距離的權(quán)重，計(jì)算模型如下：

15、dw＝dij，其中，dw表示為距離的權(quán)重，dij表示為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間的地理距離；

16、a2：基于行走時(shí)間的權(quán)重，計(jì)算模型如下：

17、其中，tw表示為行走時(shí)間的權(quán)重，vij表示為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間的平均速度；

18、a3：計(jì)算邊的最終權(quán)重值，計(jì)算模型如下：

19、其中，fw表示為邊的最終權(quán)重值，n表示為n個(gè)因素，wk表示為第k個(gè)因素的權(quán)重系數(shù)，表示為第k個(gè)因素對(duì)于邊ij的具體數(shù)值。

20、優(yōu)選的，所述鄰接矩陣定義為：

21、鄰接矩陣是一個(gè)二維數(shù)組a，其中aij表示為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的關(guān)系，如果節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j直接連接，則aij＝1；如果不直接相連，則aij為0；如果圖是有向圖，則aij和aji可以不同；如果是無(wú)向圖，則aij＝aji。

22、優(yōu)選的，所述構(gòu)建鄰接矩陣具體為：

23、b1：初始化一個(gè)n×n的矩陣a，其中n是節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；

24、b2：遍歷所有的邊，即poi點(diǎn)之間的連接，如果節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間有一條邊，則設(shè)置aij＝1，對(duì)于無(wú)向圖同時(shí)設(shè)置aji＝1。

25、優(yōu)選的，所述dijkstra算法具體步驟如下：

26、c1：初始化：設(shè)起點(diǎn)s的所有鄰居節(jié)點(diǎn)的初始距離為無(wú)窮大，除了起點(diǎn)本身為0；

27、c2：對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)u，維護(hù)兩個(gè)變量：d[u]和p[u]，當(dāng)前已知的從起點(diǎn)到u的最短距離，p[u]是指u的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)；

28、c3：從起點(diǎn)開(kāi)始，每次選擇未訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)中距離最小的一個(gè)節(jié)點(diǎn)u，更新其所有未訪問(wèn)鄰居v的距離：d[v]＝min(d[v]，d[u]+w(u，v))，同時(shí)更新v的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)為u。

29、優(yōu)選的，所述a*搜索算法具體步驟如下：

30、d1：在dijkstra算法基礎(chǔ)上引入啟發(fā)式函數(shù)h(v)，估計(jì)從節(jié)點(diǎn)v到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)t的成本；

31、d2：總成本f(v)＝g(v)+h(v)，其中g(shù)(v)表示為從起點(diǎn)到v的實(shí)際成本，h(v)表示為從v到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)成本；

32、d3：使用優(yōu)先隊(duì)列按照f(shuō)(v)排序節(jié)點(diǎn)，每次選擇f(v)最小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。

33、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

34、1、本發(fā)明利用poi點(diǎn)連通性技術(shù)，系統(tǒng)能夠迅速識(shí)別并處理地圖上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和路徑，從而顯著縮短路徑規(guī)劃的計(jì)算時(shí)間，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；

35、2、本發(fā)明通過(guò)集成地圖數(shù)據(jù)、poi數(shù)據(jù)以及路徑規(guī)劃算法，利用這些點(diǎn)之間的連通性信息，為用戶提供從起點(diǎn)到終點(diǎn)的高效、準(zhǔn)確的最短路徑規(guī)劃服務(wù)；

36、3、本發(fā)明通過(guò)精確分析poi點(diǎn)之間的連通關(guān)系，系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩粢?guī)劃出更為精確、符合實(shí)際交通狀況的最短路徑，減少用戶因路徑選擇不當(dāng)而產(chǎn)生的額外時(shí)間和成本。