基于gis的最短路徑剩余算法研究

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1、基于GIS的最短路徑剩余算法研究九江市城市規(guī)劃市政設計院江丙九江332000摘要：論文針對國內(nèi)目前OD調(diào)查數(shù)據(jù)處理的方法，提出了更加合理的基于GIS的最短路徑剩余法，介紹了算法的計算流程，并給出了實際的算例，提出了以算法為核心的調(diào)查數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：OD調(diào)查；公路網(wǎng)；最短路徑剩余算法；公路網(wǎng)OD基礎數(shù)據(jù)庫1最短路徑剩余算法的提出公路網(wǎng)總的OD矩陣是通過各個調(diào)查點的OD矩陣合成的，而這種合成又不是矩陣中各OD對值的簡單相加。不能簡單相加的原因主要是：一輛車有可能會在一次出行中在多個調(diào)查點被重復調(diào)查到，這樣不同調(diào)查點的OD矩陣中的同一個OD對就會包涵同一輛車的岀行信息，如果將各調(diào)查點O

2、D矩陣的各OD對值簡單相加，就會重復計算這些OD對的車輛數(shù)。對于公路網(wǎng)OD調(diào)查來說，特別是對省級以上大型公路網(wǎng)來說，如何處理這些被重復調(diào)查到的車輛數(shù)信息，保證單點OD矩陣合并后的數(shù)據(jù)符合實際的出行狀況，具有重要意義；也可以說單點OD矩陣合成方法的優(yōu)劣在很大程度上決定著大型公路網(wǎng)OD總矩陣的精度。目前，國內(nèi)對OD調(diào)查數(shù)據(jù)處理的方法主要有兩類：一是針對項目級的OD調(diào)查數(shù)據(jù)的處理主要采用直接生成法，即針對調(diào)查OD點較少，各個OD點重復易于判斷和計算的特點，直接得到區(qū)域或通道上的OD;二是針對公路網(wǎng)規(guī)劃進行的OD調(diào)查，采用“串并聯(lián)”法則處理，所謂串并聯(lián)處理法就是把道路比作車輛的導體，認為車輛通過

3、道路從甲地駛往乙地，就像電流通過導體從甲地送往乙地一樣，當一條道路上有多個OD調(diào)查截面時，其統(tǒng)計調(diào)查交通量即為各調(diào)查點調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值（有時也可取其最大值），這乂與電流中的串聯(lián)原理相似，當同一截面上有多條道路時，其截面OD量即為各條道路端面OD量之和，這與電流中的并聯(lián)原理相同。當在一個0D對之間的聯(lián)系道路的所有路段上都布設了調(diào)查點的吋候,利用出入交通小區(qū)道路法和串并聯(lián)法是可以獲得很高精度的0D數(shù)據(jù)結(jié)果的。但是實際的0D調(diào)查情形是：一個0D對之間往往會遺漏一些調(diào)查點或者是調(diào)查點布設得不合理引起復雜的調(diào)查點關(guān)系判斷，也正是這些情形致使每一種合并方法在處理調(diào)査點遺漏和調(diào)査結(jié)果重復計算方面都會冇

4、缺陷。在調(diào)查點遺漏和調(diào)查點布設不合理的情況下，要得到很高精度的調(diào)查結(jié)果是不可能的，但是可以用某種方法來估計被遺漏的0D流量以及可能被重復計算的0D流量，這樣則可以在一定程度上提高調(diào)查結(jié)果的精度。最短路徑剩余算法就是基于以上考慮提出來的方法。2.算法的計算流程本研究提出的“最短路徑剩余算法”，根據(jù)車輛出行一般選擇最短路徑(吋間或綜合費用)的特點，建立基于GIS的路網(wǎng)計算平臺，不僅可以消除“串并聯(lián)”法主觀人為判斷的缺陷，同吋也可以得到各個0D對的調(diào)查精度。蘇具體計算流程圖如下圖1所示。圖1最短路徑剩余算法流程圖3.算例如圖2所示，路網(wǎng)中有4個調(diào)查點，每個調(diào)查點都能調(diào)查到A點和B點之間的0D流

5、量，={N1,N2,N3,N4},同時記OD(A-B)Nl、OD(A-B)N2、OD(A-B)N3和OD(A-B)N4分別為調(diào)查點Nl、N2、N3和N4的OD(A-B),設OD(A-B)Nl=1000,OD(A-B)N2=600,OD(A-B)N3=1000,OD(A-B)N4=1000o令K=l,尋找AB間的最短路徑，最短路徑為：A-S1-S2-S3-S5-B,該最短路徑包含了測點N2和測點N4，OD(A-B)最小的是測點N2,其0D量Δ=600,T(A-B)=0+600=600，OD(A-B)N4=1000-600=400,OD(A-B)N2=0,于是刪除路段S5，刪除集

6、合中的N2。此吋集合還沒有空。令K=2,尋找AB間的最短路徑，最短路徑為：A-S1-S2-S3-S4-B,該最短路徑只包含了測點N4,因此Δ=400,T(A-B)=600+400=1000,OD(A-B)N4=400-Δ=400-400=0,于是刪除路段S3,刪除集合中的N4o此吋集合還沒冇空。令K=3，尋找AB間的最短路徑，最短路徑為：A-S1-S7-B,該最短路徑只包含了測點N1,因此Δ=1000,T(A-B)=1000+1000=2000,OD(A-B)Nl=1000-Δ=0,于是刪除路段S7,刪除集合中的Nl。此吋集合還沒有空。令K

7、=4,尋找AB間的最短路徑，最短路徑為：A—S1—S2—S6—B,該最短路徑只包含了測點N3,因此Δ=1000,T(A-B)=2000+1000=3000,OD(A-B)N3=1000—Δ=0,于是刪除路段S6,刪除集合中的N3。此吋集合為空，結(jié)束運算。最后得到的A點和B點之間的OD流量T(A-B)為3000。圖2路網(wǎng)流量示意圖圖3調(diào)查數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)技術(shù)流程圖2.基于GIS的公路網(wǎng)OD基礎數(shù)據(jù)庫從上述計算流程