面向室内地图服务的空间数据组织与路径规划研究

• 作 者: 马勇
• 出 处: 河南理工大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 数据组织 室内路网构建 A*算法 路径规划

随着经济的快速发展,城市中各式高层建筑与设施层出不穷,这些建筑物逐渐成为人们在日常生活中开展各项活动的重要场所。与此同时,建筑物内部结构的设计逐步趋于复杂化,加重了人们的空间认知负担,使人们在大型商场、火车站、机场等场所进行室内寻路时变得日益困难。因此,开展面向室内空间的路径规划服务的研究具有重要的现实意义。针对人们在大型商场中常会遇到的寻路困难问题,首先将复杂的室内空间划分成不同的水平面,在提取多水平路网的基础上,通过加入楼层间的楼梯节点构成跨楼层的室内路网模型,然后使用路径搜索算法在路网中规划路线,并在移动端仿真实现。主要内容包含以下四个方面:(1)复杂室内空间数据的组织。通过对室内建筑空间内部的结构特点的剖析,将建筑物在垂直方向划分成多个不互相连通的水平面,采用面向地理实体对象的思想,提出了“建筑物”、“楼层”、“构件”的多级分层组织管理方式,实现了数据的快速分析、查询和显示。(2)室内环境路网模型的构建。每个楼层平面采用格网划分的方式,同时,根据室内构件的性质,叠加擦除固定障碍物、可移动障碍物,形成带有空洞格网,并将其节点和弧段作为路网的转弯点和行走路线;在此基础上,通过在平面格网中添加楼梯、电梯等设施的连接节点,从而构成符合实际情景的室内空间跨楼层区域的路网模型。(3)复杂约束条件下的路径规划。针对路网模型中节点弧段对通行时间、载重质量等条件的约束,将其以权重形式表示在路网模型中;对于传统A*算法搜索效率低的问题,提出了利用启发式函数和节点搜索方式,改进A*算法,并通过应用实例,验证算法的可行性。(4)室内路径规划系统的实现。通过在移动端对路径规划方案进行仿真实验,实现主地图显示、兴趣点搜索和路径规划等主要功能。当用户选择起始点和目标节点后,能够在地图中快速规划与显示出符合室内实际场景的通行路线。