地图服务系统设计及路径查找算法研究

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在科技与经济日益交融,协调发展的现代社会,地图服务技术的广泛应用深刻的影响着我们每天接触到的各个领域。小范围包括人们的定位搜索,交通出行和道路导航等,大范围包括国家的物流运输,紧急救援和军事行动等。作为地理信息系统(GIS)学科的一部分,随着电子计算机技术、人工智能技术和制图渲染技术等的飞速发展与进步,地图服务技术也日趋发展成熟与完善。地图服务的主要功能是存储、发布、组织和管理海量的空间数据,方便客户端的在线查询、检索、分析和下载等,使得各种实时实地的空间地理信息得以高效利用,满足不同的现实需求。作为地图服务系统的重要组成部分,因为不断完善的图论理论和数据结构,路径查找功能逐步发展成为地图服务的一个重要应用,通过多种经典路径查找算法的相互结合,各种新的更切合实际的最短路径查找算法不断地被研究出来,特别是在算法步骤的易实现性、算法运算的时间和空间复杂度以及算法结果的应用范围等方面各有进展。总体来说,在地图服务系统中,针对道路交通网络的路径查找问题有三种查找策略,分别是广度优先查找策略、深度优先查找策略和启发式查找策略。具体的几种研究较成熟的经典路径查找算法主要包括Dijkstra算法和A*算法等。其中,Dijkstra算法是一种贪心算法,其基本原则是在进行每一步的结点计算时都是通过选择一个局部的最优解以期得到一个最终总体的最优解。而A*算法是一种先通过最大可能加载计算已知信息,向最有希望结点为查找目标去查找的启发式查找算法,这种查找策略在静态路网中解决最短路问题有很好的效果。本文对几种经典的路径查找算法做了深入分析和研究,在分层路网的基础上,考虑到实时实地的交通道路网络中变量较多的情况,将道路属性和路况信息等影响因子的不同权重值加载到路径查找算法的计算公式中,通过算法计算得出不同的路径优先级,在每个计算结点处形成不同优先级的路径集。边计算路径优先级,边查找下一路径,在减少路径查找规模的同时,使得路径查找计算的逻辑更加清晰。再结合项目背景和实际交通道路网络的不同限制条件以及用户不同的实际需求,计算出“空间距离”最短的选择路径,“时间距离”最短的选择路径和“经济距离”最短的选择路径等。最后对具体实验数据进行对比分析,验证本文设计的地图服务系统中所涉及到的路径计算方法具有一定的稳定性、优越性和高效性等。
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