多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法。現(xiàn)有遺傳算法的前期進化易早熟和后期進化速度緩慢，面對多年凍土地區(qū)復(fù)雜的地理地質(zhì)環(huán)境，不能兼顧多方面要求。本發(fā)明在GIS平臺上篩選多年凍土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征屬性，建立危險度模型；匯總地質(zhì)災(zāi)害屬性信息，通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫，建立地理信息數(shù)據(jù)庫；建立公路路線平面模型，采用改進的遺傳算法進行線位優(yōu)化，以總危險度不大于4.00為約束條件，經(jīng)過多次迭代優(yōu)選，得到最終的多年凍土地區(qū)公路導(dǎo)向線設(shè)計方案。本發(fā)明主要解決了在多年凍土地區(qū)復(fù)雜地理環(huán)境中的公路導(dǎo)向線選擇問題，通過綜合危險度評判來幫助設(shè)計人員減輕設(shè)計工作量，同時提高設(shè)計的質(zhì)量。
【專利說明】
多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于道路交通建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線 選定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 青藏高原多年凍土地區(qū)的公路線位選擇是一項系統(tǒng)工程，設(shè)計過程中需要充分考 慮厚層地下冰、熱融湖塘、凍土沼澤等病害對道路的影響。部分影響因子相互制約，如何處 理不同領(lǐng)域的要求，得到最佳的公路路線設(shè)計方案是當今設(shè)計人員的重要課題。目前在一 般低海拔地區(qū)采用的方法是基于設(shè)計人員的工作經(jīng)驗和專家審議的經(jīng)驗試湊法，不僅耗時 過長，而且容易遺漏優(yōu)秀方案，對于有著復(fù)雜地理環(huán)境的凍土地區(qū)，這種方法更加難以適應(yīng) 公路選線的要求，需要采用新的智能選線方法來快速、全面地處理設(shè)計數(shù)據(jù)。
[0003]隨著進化算法的發(fā)展，有學(xué)者開始將遺傳算法等智能算法應(yīng)用到公路選線中。然 而，目前的遺傳算法存在著前期進化易早熟和后期進化速度緩慢的缺點，并且面對多年凍 土地區(qū)復(fù)雜的地理地質(zhì)環(huán)境，現(xiàn)有技術(shù)并沒有提供一種能夠兼顧多方面要求的公路線位選 擇方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法，結(jié)合GIS技 術(shù)，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，綜合考慮多年凍土地區(qū)造成道路病害的影響因素，采用改進的遺 傳算法優(yōu)選出多年凍土地區(qū)的公路三維導(dǎo)向線。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為： 多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法，其特征在于： 由以下步驟實現(xiàn)： 步驟一:在GIS平臺上篩選多年凍土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征屬性，建立凍土災(zāi)害分布的危險 度模型，以3公里為單位長度，計算單元中的危險度； 步驟二:匯總整理步驟一中獲取的地質(zhì)災(zāi)害屬性信息，通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫， 建立地理信息數(shù)據(jù)庫； 步驟三:建立公路路線平面模型，采用改進的遺傳算法進行線位優(yōu)化，以路線經(jīng)過的多 年凍土區(qū)域總危險度不大于4.00為約束條件，經(jīng)過多次迭代優(yōu)選，得到最終的多年凍土地 區(qū)公路導(dǎo)向線設(shè)計方案。
[0006] 步驟一包括以下子步驟： 第一步:篩選公路線位布設(shè)區(qū)域： 根據(jù)地理信息的數(shù)據(jù)精度，由低到高逐次篩選，確定公路導(dǎo)向線的布設(shè)區(qū)域： 首先，在1:5萬多年凍土地形圖中獲取各個主要地質(zhì)類型的分布范圍，包括各類凍土的 分布區(qū)域、山脈走勢以及自然保護區(qū)范圍，選擇地質(zhì)條件好、對環(huán)境影響較小的區(qū)域，作為 下一精度的研究范圍； 然后，在1:1萬多年凍土地形圖中，在上一精度所選區(qū)域的基礎(chǔ)上，研究其地質(zhì)災(zāi)害分 布情況，重點關(guān)注厚層地下冰、熱融滑塌、凍土沼澤等災(zāi)害的分布情況，選擇地質(zhì)災(zāi)害分布 較少、對公路工程影響較小的區(qū)域，作為下一精度的研究范圍； 最后，在1:2000多年凍土地形圖中，在上一精度所選區(qū)域的基礎(chǔ)上，細化凍土區(qū)域的地 質(zhì)災(zāi)害分布，分析區(qū)域內(nèi)已有工程的分布情況，包括鐵路、公路、供電通信等管線的排布，完 成公路布線區(qū)域的選擇； 第二步:建立凍土災(zāi)害分布的危險度模型： 對造成道路病害凍土區(qū)影響因子進行定量分析，主要包括厚層地下冰、熱融滑塌、凍脹 土、凍土沼澤的因素，采用考慮影響因子連續(xù)度和發(fā)育度的綜合評判標準，建立公路路線危 險度模型；以公路導(dǎo)向線為導(dǎo)向，以3公里為單位長度對整個走廊帶進行分區(qū)，每個計算單 元中的危險度的計算方法為： 式中：
i為第i個計算單元； 為第i個計算單元中影響因子危險度； G為第i個計算單元中影響因子連續(xù)度； Di為第i個計算單元中影響因子發(fā)育度； γ c和γ d分別為連續(xù)度、發(fā)育度權(quán)重； 由層次分析法得到多年凍土地區(qū)影響因子連續(xù)度、發(fā)育度權(quán)重系數(shù)分別為yC=〇.333， Yd=0.667〇
[0007] 步驟二包括以下子步驟： 第一步:匯總整理步驟一中獲取的所選區(qū)域內(nèi)地質(zhì)屬性信息： 獲取到的地質(zhì)屬性信息主要分為現(xiàn)狀地形數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害分布數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、正射影 像數(shù)據(jù)，歸類整理后為后續(xù)的數(shù)據(jù)入庫做準備； 第二步:建立Geodatabase地理數(shù)據(jù)模型： 通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫，建立Geodatabase地理數(shù)據(jù)模型，將第一步中分類后的 數(shù)據(jù)錄入地理信息數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合空間數(shù)據(jù)建庫的特點，在ArcCatalog中根據(jù)不同數(shù)據(jù)類 型建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)集。
[0008] 步驟三包括以下子步驟： 第一步:建立公路路線平面模型： 用η條垂切線等分路線起訖點連線SE，交于η個不同的點，將線段SE劃分為n+1等分，則 平面線形優(yōu)化可看作是在對應(yīng)區(qū)域內(nèi)搜尋路線交點Pi點集的過程，點集的信息包括Pi位于 哪一條垂切線上以及Pi與線段SE的垂直距離； 引入兩個坐標系統(tǒng):第一坐標系為大地坐標系，以X軸為正北方向，Y軸為正東方向；第 二坐標系為一維坐標系，以各個垂切線與線段SE的交點⑴為坐標原點，垂切線左上方為正， 右下方為負，并取交點Pi與路線連線的距離cU作為臨時決策變量； 記〇i為第i條垂切線的坐標零點，各個坐標系原點坐標為(X〇i，Y〇i)為：
di范圍表示為[Xmin，Xmax]、[Ymin，Ymax];設(shè)垂切線與大地坐標系的正北向夾角為α，則α 可表示為：
設(shè)dii和diu分別為di的最小和最大值，則由α的4種值得到對應(yīng)的dn和diu為：
為獲得統(tǒng)一的、在大地坐標系下的交點坐標集，記Pi的全局坐標為(XP1，YP1)，則轉(zhuǎn)換公式 為：
依次連接各條垂切線上的交點Pi，即得到路線方案的初步導(dǎo)線模型； 第二步:使用改進型遺傳算法優(yōu)化迭代： ξ表示染色體，用巧(i=l，2，···，n)表示基因，采用浮點編碼方式，即
式中：di為縱向切割線坐標； 假設(shè)在產(chǎn)生初始種群時，沒有任何先驗性的知識，初始種群交點的起始位置位于線段 SE上，則初始時的染色H
為保證進化方向不會偏離問題研究的方向，引入自適應(yīng)度的方法，通過定義用于調(diào)整 進化傾向及迭代速度的收斂指標一代間差異度Θ t和種群進化離散度Γ，控制進化方向，克 服過早收斂； 其中，代間差異度：
式中笑為調(diào)和平均適應(yīng)度； 種群進化離散度 式中Dt為代間差異度Θ t的方差，Dt, max為最大代間差異度Θ t的方差； 為在局部優(yōu)化中獲得更優(yōu)秀的線形，將粒子群算法與遺傳算法融合，構(gòu)造粒子群遺傳 算法，利用其極強的局部尋優(yōu)和平衡的特點，優(yōu)選子代； 每進行一次迭代，即計算子代的總危險度，當子代危險度穩(wěn)定在4.00以下時，終止迭 代。
[0009] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點： 本發(fā)明主要解決了在多年凍土地區(qū)復(fù)雜地理環(huán)境中的公路導(dǎo)向線選擇問題，通過綜合 危險度評判來幫助設(shè)計人員減輕設(shè)計工作量，同時提高設(shè)計的質(zhì)量。多年凍土地區(qū)的復(fù)雜 地理情況使得其路線規(guī)劃與平常地理條件下有很大不同，通過本發(fā)明中的系統(tǒng)處理，可以 綜合考慮各項凍土災(zāi)害，得到一個適宜進行路線規(guī)劃的公路路線三維導(dǎo)向線，為多年凍土 地區(qū)路線的選定提供支持。本發(fā)明方法不僅可用于公路選線，而且可用于對采用傳統(tǒng)方法 的選線進行選線優(yōu)化，以節(jié)省整條公路的投資。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明設(shè)計方法的流程圖。
[0011] 圖2為1:5萬青藏高原多年凍土地形圖中選取的研究區(qū)域。
[0012] 圖3為1:1萬青藏高原多年凍土地形圖中選取的研究區(qū)域。
[0013]圖4為1:2000青藏高原多年凍土地形圖中選取的研究區(qū)域。
[0014]圖5為本發(fā)明的公路線位平面模型。
[0015] 圖6為本發(fā)明中改進后的粒子群遺傳算法流程圖。
[0016] 圖7為本發(fā)明實例計算中子代的危險度計算結(jié)果圖。
[0017] 圖8為本發(fā)明實例計算后的公路三維導(dǎo)向線效果圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細的說明。
[0019] 本發(fā)明提供了一種基于GIS(地理信息系統(tǒng)）的多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線智能 選定方法，結(jié)合GIS技術(shù)，綜合考慮多年凍土地區(qū)造成道路病害的影響因素，采用改進的遺 傳算法優(yōu)選出多年凍土區(qū)公路三維導(dǎo)向線。具體由以下步驟實現(xiàn)： 步驟一:在GIS平臺上篩選多年凍土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征屬性，建立凍土災(zāi)害分布的危險 度模型，以3公里為單位長度，計算單元中的危險度； 步驟二:匯總整理步驟一中獲取的地質(zhì)災(zāi)害屬性信息，通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫， 建立地理信息數(shù)據(jù)庫； 步驟三:建立公路路線平面模型，采用改進的遺傳算法進行線位優(yōu)化，以路線經(jīng)過的多 年凍土區(qū)域總危險度不大于4.00為約束條件，經(jīng)過多次迭代優(yōu)選，得到最終的多年凍土地 區(qū)公路導(dǎo)向線設(shè)計方案。
[0020] 步驟一包括以下子步驟： 第一步:篩選公路線位布設(shè)區(qū)域： 根據(jù)地理信息的數(shù)據(jù)精度，由低到高逐次篩選，確定公路導(dǎo)向線的布設(shè)區(qū)域： 首先，在1:5萬青藏高原多年凍土地形圖中獲取各個主要地質(zhì)類型的分布范圍，包括各 類凍土的分布區(qū)域、山脈走勢以及自然保護區(qū)范圍等，選擇地質(zhì)條件較好、對環(huán)境影響較小 的區(qū)域，作為下一精度的研究范圍，見圖2所示。
[0021 ]然后，在1:1萬青藏高原多年凍土地形圖中，在上一精度所選區(qū)域的基礎(chǔ)上，研究 其地質(zhì)災(zāi)害分布情況，重點關(guān)注厚層地下冰、熱融滑塌、凍土沼澤等災(zāi)害的分布情況，選擇 地質(zhì)災(zāi)害分布較少、對公路工程影響較小的區(qū)域，作為下一精度的研究范圍，見圖3所示。 [0022]最后，在1:2000青藏高原多年凍土地形圖中，在上一精度所選區(qū)域的基礎(chǔ)上，細化 凍土區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害分布，分析區(qū)域內(nèi)已有工程的分布情況，包括鐵路、公路、供電通信等 管線的排布，完成公路布線區(qū)域的選擇，見圖4所示。
[0023]第二步:建立凍土災(zāi)害分布的危險度模型：
對造成道路病害凍土區(qū)影響因子進行定量分析，主要包括厚層地下冰、熱融滑塌、凍脹 土、凍土沼澤的因素，采用考慮影響因子連續(xù)度和發(fā)育度的綜合評判標準，建立公路路線危 險度模型；以公路導(dǎo)向線為導(dǎo)向，以3公里為單位長度對整個走廊帶進行分區(qū)，每個計算單 元中的危險度的計算方法為： 式中： i為第i個計算單元； 為第i個計算單元中影響因子危險度； Q為第i個計算單元中影響因子連續(xù)度； Di為第i個計算單元中影響因子發(fā)育度； γ c和γ d分別為連續(xù)度、發(fā)育度權(quán)重； 由層次分析法得到多年凍土地區(qū)影響因子連續(xù)度、發(fā)育度權(quán)重系數(shù)分別為yc=〇.333， Yd=0.667〇
[0024] 步驟二包括以下子步驟： 第一步:匯總整理步驟一中獲取的所選區(qū)域內(nèi)地質(zhì)屬性信息： 獲取到的地質(zhì)屬性信息主要分為現(xiàn)狀地形數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害分布數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、正射影 像數(shù)據(jù)，歸類整理后為后續(xù)的數(shù)據(jù)入庫做準備； 第二步:建立Geodatabase地理數(shù)據(jù)模型： 通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫，建立Geodatabase地理數(shù)據(jù)模型，將第一步中分類后的 數(shù)據(jù)錄入地理信息數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合空間數(shù)據(jù)建庫的特點，在ArcCatalog中根據(jù)不同數(shù)據(jù)類 型建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)集。
[0025] 步驟三包括以下子步驟： 第一步:建立公路路線平面模型： 用η條垂切線等分路線起訖點連線SE，交于η個不同的點，將線段SE劃分為n+1等分，則 平面線形優(yōu)化可看作是在對應(yīng)區(qū)域內(nèi)搜尋路線交點Pi點集的過程，點集的信息包括Pi位于 哪一條垂切線上以及Pi與線段SE的垂直距離； 引入兩個坐標系統(tǒng):第一坐標系為大地坐標系，以X軸為正北方向，Y軸為正東方向；第 二坐標系為一維坐標系，以各個垂切線與線段SE的交點⑴為坐標原點，垂切線左上方為正， 右下方為負，并取交點Pi與路線連線的距離cU作為臨時決策變量； 記〇i為第i條垂切線的坐標零點，各個坐標系原點坐標為(X〇i，Y〇i)為：
由于cU是確定平面線形的臨時決策變量，故應(yīng)確定其取值范圍。以矩形塊狀區(qū)域為例， 其范圍可表示為[Xmin，Xmax]、[Ymin，Ymax]。設(shè)垂切線與大地坐標系的正北向夾角為α，則α可 表示為：
設(shè)dil和diu分別為di的最小和最大值，則由α的4種值得到對應(yīng)的dil和diu為：
為獲得統(tǒng)一的、在大地坐標系下的交點坐標集，記Pi的全局坐標為(XP1，YP1)，則轉(zhuǎn)換公式為：
依次連接各條垂切線上的交點Pi，即得到路線方案的初步導(dǎo)線模型； 第二步:使用改進型遺傳算法優(yōu)化迭代： ξ表示染色體，用丐(i=l，2，···，n)表示基因，采用浮點編碼方式，即
式中：cU為縱向切割線坐標； 假設(shè)在產(chǎn)生初始種群時，沒有任何先驗性的知識，初始種群交點的起始位置位于線段 SE上，則初始時的染色體為
為保證進化方向不會偏離問題研究的方向，引入自適應(yīng)度的方法，通過定義用于調(diào)整 進化傾向及迭代速度的收斂指標一代間差異度Θ t和種群進化離散度Γ，控制進化方向，克 服過早收斂； 其中，代間差異度：
式中為調(diào)和平均適應(yīng)度； 種群進化離散度：
式中Dt為代間差異度Θ t的方差，Dt, max為最大代間差異度Θ t的方差； 為在局部優(yōu)化中獲得更優(yōu)秀的線形，將粒子群算法與遺傳算法融合，構(gòu)造粒子群遺傳 算法，利用其極強的局部尋優(yōu)和平衡的特點，優(yōu)選子代，具體流程見附圖6; 每進行一次迭代，即計算子代的總危險度，當子代危險度穩(wěn)定在4.00以下時，終止迭 代。
[0026]以下通過具體實施例解釋本發(fā)明涉及的技術(shù)方案： 本實例的原始數(shù)據(jù)是青海省格爾木地區(qū)某地10公里區(qū)段內(nèi)的地理地質(zhì)資料，依次從1: 50000、1:10000、1:2000的地形圖中篩選適合公路工程建設(shè)的區(qū)域，并收集所選區(qū)域內(nèi)的各 類地質(zhì)災(zāi)害的屬性信息，包括厚層地下冰、熱融滑塌、凍脹土、凍土沼澤等。
[0027] 分類整理屬性數(shù)據(jù)后，導(dǎo)入Oracle 9.2,通過ArcSDE進行空間數(shù)據(jù)管理，確定路線 起終點后，開始進行遺傳迭代，并考察子代的危險度，約束條件設(shè)定為總危險度小于4.00， 當子代危險度穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)時，停止迭代。
[0028] 在本實例中，采用本課組團隊開發(fā)的基于遺傳算法的道路路線生成軟件(張馳，楊 坤，王世偉，等.基于遺傳算法的道路路線生成軟件：中國，2016SR026830[P]. 2016-02-03)進行路線的遺傳迭代生成。遺傳參數(shù)設(shè)置為:初始條件下共50條路線，共進行120次迭 代，擬定交點數(shù)為35個，取交叉概率0.5，選擇概率0.1，路線走廊帶長度3.0 km。結(jié)果表明， 在迭代至第30代左右時得到危險度最低的優(yōu)選方案，其危險度穩(wěn)定在3.75左右，具體效果 見附圖7、附圖8。
[0029] 本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書 而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1. 多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法，其特征在于： 由以下步驟實現(xiàn)： 步驟一:在GIS平臺上篩選多年凍土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征屬性，建立凍土災(zāi)害分布的危險 度模型，以3公里為單位長度，計算單元中的危險度； 步驟二:匯總整理步驟一中獲取的地質(zhì)災(zāi)害屬性信息，通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫， 建立地理信息數(shù)據(jù)庫； 步驟三:建立公路路線平面模型，采用改進的遺傳算法進行線位優(yōu)化，以路線經(jīng)過的多 年凍土區(qū)域總危險度不大于4.00為約束條件，經(jīng)過多次迭代優(yōu)選，得到最終的多年凍土地 區(qū)公路導(dǎo)向線設(shè)計方案。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法，其特征在于： 步驟一包括以下子步驟： 第一步:篩選公路線位布設(shè)區(qū)域： 根據(jù)地理信息的數(shù)據(jù)精度，由低到高逐次篩選，確定公路導(dǎo)向線的布設(shè)區(qū)域： 首先，在1:5萬多年凍土地形圖中獲取各個主要地質(zhì)類型的分布范圍，包括各類凍土的 分布區(qū)域、山脈走勢以及自然保護區(qū)范圍，選擇地質(zhì)條件好、對環(huán)境影響較小的區(qū)域，作為 下一精度的研究范圍； 然后，在1:1萬多年凍土地形圖中，在上一精度所選區(qū)域的基礎(chǔ)上，研究其地質(zhì)災(zāi)害分 布情況，重點關(guān)注厚層地下冰、熱融滑塌、凍土沼澤等災(zāi)害的分布情況，選擇地質(zhì)災(zāi)害分布 較少、對公路工程影響較小的區(qū)域，作為下一精度的研究范圍； 最后，在1:2000多年凍土地形圖中，在上一精度所選區(qū)域的基礎(chǔ)上，細化凍土區(qū)域的地 質(zhì)災(zāi)害分布，分析區(qū)域內(nèi)已有工程的分布情況，包括鐵路、公路、供電通信等管線的排布，完 成公路布線區(qū)域的選擇； 第二步:建立凍土災(zāi)害分布的危險度模型：對造成道路病害凍土區(qū)影響因子進行定量分析，主要包括厚層地下冰、熱融滑塌、凍脹 土、凍土沼澤的因素，采用考慮影響因子連續(xù)度和發(fā)育度的綜合評判標準，建立公路路線危 險度模型；以公路導(dǎo)向線為導(dǎo)向，以3公里為單位長度對整個走廊帶進行分區(qū)，每個計算單 元中的危險度的計算方法為： 式中： i為第i個計算單元； I1為第i個計算單元中影響因子危險度； C1為第i個計算單元中影響因子連續(xù)度； D1為第i個計算單元中影響因子發(fā)育度； Yc和Yd分別為連續(xù)度、發(fā)育度權(quán)重； 由層次分析法得到多年凍土地區(qū)影響因子連續(xù)度、發(fā)育度權(quán)重系數(shù)分別為γ C=〇.333， Yd=O. 667 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法，其特征在于： 步驟二包括以下子步驟： 第一步:匯總整理步驟一中獲取的所選區(qū)域內(nèi)地質(zhì)屬性信息： 獲取到的地質(zhì)屬性信息主要分為現(xiàn)狀地形數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害分布數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、正射影 像數(shù)據(jù)，歸類整理后為后續(xù)的數(shù)據(jù)入庫做準備； 第二步:建立Geodatabase地理數(shù)據(jù)模型： 通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫，建立Geodatabase地理數(shù)據(jù)模型，將第一步中分類后的 數(shù)據(jù)錄入地理信息數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合空間數(shù)據(jù)建庫的特點，在ArcCatalog中根據(jù)不同數(shù)據(jù)類 型建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)集。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多年凍土地區(qū)公路三維導(dǎo)向線選定方法，其特征在于： 步驟三包括以下子步驟： 第一步:建立公路路線平面模型： 用η條垂切線等分路線起訖點連線SE，交于η個不同的點，將線段SE劃分為n+1等分，則 平面線形優(yōu)化可看作是在對應(yīng)區(qū)域內(nèi)搜尋路線交點Pi點集的過程，點集的信息包括Pi位于 哪一條垂切線上以及Pi與線段SE的垂直距離； 引入兩個坐標系統(tǒng)：第一坐標系為大地坐標系，以X軸為正北方向，γ軸為正東方向；第 二坐標系為一維坐標系，以各個垂切線與線段SE的交點O1為坐標原點，垂切線左上方為正， 右下方為負，并取交點Pi與路線連線的距離cU作為臨時決策變量； 記Oi為第i條垂切線的坐標零點，各個坐標系原點坐標為(Xcii，Ycii)為：di范圍表示為[Xmin，Xmax]、[Ymin，Ymax];設(shè)垂切線與大地坐標系的正北向夾角為α，則α 可表示為：設(shè)du和山令則味JrH的晶/1、和晶十估.Hl丨丨由η的4軸估渴5丨丨對心的和山.,?. 為獲得統(tǒng)一的、在X地坐稱糸卜的父點坐稱集，記Pi的全周坐稱為UPi，YPi)，則轉(zhuǎn)換公式 為：依次連接各條垂切線上的交點Pi，即得到路線方案的初步導(dǎo)線模型； 第二步:使用改進型遺傳算法優(yōu)化迭代： ξ表示染色體，用A(i=l，2，-，n)表示基因，采用浮點編碼方式，即式中:di為縱向切割線坐標； 假設(shè)在產(chǎn)生初始種群時，沒有任何先驗性的知識，初始種群交點的起始位置位于線段 SE上，則初始時的染色體為為保證進化方向不會偏離問題研究的方向，引入自適應(yīng)度的方法，通過定義用于調(diào)整 進化傾向及迭代速度的收斂指標一代間差異度Θ t和種群進化離散度Γ，控制進化方向，克 服過早收斂； 其中，代間差異度：式中Dt為代間差異度Θ t的方差，Dt, max為最大代間差異度Θ t的方差； 為在局部優(yōu)化中獲得更優(yōu)秀的線形，將粒子群算法與遺傳算法融合，構(gòu)造粒子群遺傳 算法，利用其極強的局部尋優(yōu)和平衡的特點，優(yōu)選子代； 每進行一次迭代，即計算子代的總危險度，當子代危險度穩(wěn)定在4. OO以下時，終止迭 代。
【文檔編號】G06F17/30GK105887593SQ201610222635
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】汪雙杰, 張馳, 楊坤, 陳建兵, 金龍, 邵廣軍, 閆曉敏, 熊麗
【申請人】中交第公路勘察設(shè)計研究院有限公司, 中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司