摘要

针对常规路径规划服务在目的地附近存在定位随机性的问题，该文从精准性、实用性的角度出发，提出了顾及精准定位的路径规划算法。首先，借鉴自发地理信息的思想，构建了描述空间方位关系的语义模型,设计了承载出入口空间信息的数据编码、自发式出入口空间信息采集模式，构建针对自发地理信息特点的空间数据库；然后，利用出入口空间位置信息和Dijkstra 算法实现顾及精准定位的规划路线可视化；最后，以某校园为例，进行算例验证。结果表明，该算法获取的有效出入口空间信息，能消除常规算法在目的地存在的定位随机性，可以规划更为合理、准确的出行路线。

引用格式

李伟，景海涛，包安明，等．顾及精准定位的路径规划算法研究与实现［Ｊ］． 测绘科学，２０１８，４３（７）：１４１-１４８．

正文

随着移动网络、智能移动终端和3S技术的快速发展，智能位置服务已经渗透到生活工作社交的方方面面[1]。路径规划功能更是成为公众出行的“必需品”[2]。然而，随着高分辨率遥感技术的广泛应用以及基础地理信息服务平台建设的快速推进，公众能够获取的城市信息更为详细，不可避免的对路径规划服务提出了更高的要求。当前主流的路径规划服务，虽然已经具备成熟的算法和广泛的应用，但在细节方面仍存在局限[1]。利用百度地图的线路规划服务，规划校内某学院到3号教学楼的路线，结果发现规划路线的终点竟定位该教学楼的南侧，而该侧不存在出入口，出现了“摸不着门”现象，如图1所示。究其原因是：常规算法未考虑建筑物出入口对线路规划的限制作用，仅以用户点击或地址注记位置等非精准定位作为为目的地，这导致了规划路线在目的地的定位存在随机性。由目的地随机定位造成的“摸不着门”问题，将极大地降低公众的体验度，不利于智慧城市的建设与推广。因此，针对目的地定位存在的随机性问题，本文设计了顾及精准定位的路径规划算法，获取了建筑物出入口空间位置信息，解决了常规线路规划出现的“摸不着门”现象，对于促进智慧城市推广和服务民生均具有积极的意义。

百度地图规划的校内路线

目前，路径规划的研究集中在4个方面：①应用新算法优化路径规划服务，如D-K算法[3]、遗传算法[4-5]、蚁群算法[6-8]、A*算法[9]、多元优化算法[10]和线性时序逻辑[11]等；②在路径规划中，考虑更多制约出行的因素，如信号交叉口延误[12-13]、用户的移动性[14]、交通的实时动态[15]、出行成本[9]和地形等； ③针对性较强的专题应用，如应急逃生路线规划[16-18]，个性化路径规划[19-20]，旅游导航[21-22]和公交出行[23]等； ④室内外一体化导航的研究[24-27]。总体上看，前3类研究侧重于算法优化和应用，较少考虑出入口的限制因素；而室内外一体化导航虽然顾及到出入口因素，但其发展尚不成熟，且对数据要求高，其广泛应用仍需时日[28]。

在路线规划服务中，出发地通常由移动端的GPS实现实时精确定位，而对于目的地，公众预期的精准定位应位于在目标建筑物的出入口及其附近，即保证建筑物的“门”出现在公众视野范围内。然而，出入口信息作为室内数据，常规数据采集方法（实地采集和查询设计图纸）工作量大，成本高[29]，是常规规划服务忽略该因素影响的根本原因。不过，随着物联网、自发地理信息（volunteered geographic information, VGI）和人工智能等技术的兴起，在考虑成本的基础上，获取出入口空间信息，实现顾及精准定位的路径规划是完全有可能的。本文从精准性、实用性的角度出发，借鉴自发地理信息的思想，借助语义模型、数据编码和关系型数据库管理平台，获取有效的建筑物出入口空间信息，并结合Dijkstra 算法实现顾及精准定位的路径规划。

自发地理信息

自发地理信息是关于地理信息采集、处理、存储、管理、应用能由公众自发完成的一系列新观念以及与此相关的新技术的总称[1]。其概念的提出为智慧城市的数据更新增添了新的思路，VGI数据具有现势性强、成本低和来源多样的特点[30]，完全能为公众提供细致、丰富的城市信息。然而，受制于参与人员的个体差异，VGI数据也不可避免地存在着自发性、质量不可预测、非规范性和更新操作频繁等缺陷。

语义模型

语义模型作为一种媒介，能通过显式语义挖掘推导出隐含的信息。它以关系模型为基础，增加了全新的数据构造器以及数据处理原语，用以表达语义和结构；能充分描述空间信息之间的联系，易于公众的理解，特别是在实例基础上建立的语义模型更容易被理解[31-32]。本文借助语义模型的媒介功能，帮助公众完成建筑物出入口位置的抽象信息向空间信息的转换，克服了公众在数据采集方面对专业性知识的缺乏。

自发式出入口空间信息采集模式

本文把自发地理信息具有的现势性强和成本低优势，应用到建筑物出入口空间位置信息采集工作中，构建公众参与的自发式出入口空间信息采集模式，从而避免常规空间数据采集工作的高成本。同时，针对VGI数据本身存在的缺陷，自发式出入口空间信息采集模式引入必要的模型、方法和规则加以约束，保证采集的出入口空间信息能有效地应用到路径规划服务中。在出入口采集模式中，首先设计了描述空间方位关系的语义模型，并以此为媒介，将描述现实世界地理位置的抽象信息转换为标准的空间信息；然后，建立承载出入口空间信息的数据编码，实现对海量VGI数据的高效传输、分析和利用；最后，运用关系型数据库管理平台SQL Sever存储管理出入口空间信息的数据编码，以便于实现数据的质量控制与更新。

研究区

本文针对常规路径规划服务在目的地处存在定位随机性的问题，从精确性、实用性的角度出发，提出了一种顾及精准定位的路径规划的算法。首先，借鉴自发地理信息的思想，构建了描述空间方位关系的语义模型,设计了承载出入口空间信息的数据编码、自发式出入口空间信息采集模式，构建针对自发地理信息特点的空间数据库；然后，利用出入口空间位置信息和Dijkstra 算法实现顾及精准定位的规划路线可视化；最后，以校园为例，借助Visual Studio等编译软件和组件，完成了顾及精准定位的路径规划算法的算例验证，结果表明，该算法能获取有效的出入口空间信息，消除了常规算法在目的地定位随机性的问题，实现路线更为合理、准确的规划，实用性强，提高了用户体验度。然而，该算法仍待在互联网环境中接受测试，力求完善，同时自发式数据采集模式，缺少激励用户的内容，需要进一步分析研究。

编辑：邓国臣

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