上海理工大学研究生课程(论文类)试卷(交通地理信息系统)

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1、研究生课程（论文类）试卷2012/2013学年第学期课程名称：课程代码：论文题目：学生姓名：专业﹑学号：学院：课程（论文）成绩：课程（论文）评分依据（必填）：任课教师签字：日期：年月日课程（论文）题目：内容：摘要：城市中发生严重突发事件时，需要各类应急车辆从不同的应急服务站点快速、安全、有序地抵达事发地点。本文分别利用ArcGIS软件和蚁群算法对城市突发事件下的多应急车辆最优路径进行了重点研究，并对两者的差异进行了分析，发现这两种最优路径寻优方法都能较好地寻找到路网中应急车辆行驶的最优路径。关键词：应急救援，最优路径，GIS，蚁群算法一引言当城

2、市中发生较为严重的应急突发事故（如商场着火、重特大交通事故等）时，要求各类应急车辆（救护车、消防车、警车、工程抢险车等）从不同的应急服务站点快速、安全地抵达事发地点，开展救援工作，以保障居民的人生财产安全。经典最优路径算法主要有Dijkstra算法，启发式A*算法、蚁群算法等。李元臣等[1]通过对Dijkstra算法运行速度的分析，在该算法的基础上采用二叉树结构来改进传统的Dijkstra算法，在一定程度上优化了最短路径的计算过程。刘浩等[2]将人工智能领域的A*算法引入到矢量地图的最优路径搜索中来，并针对交通矢量地图的特点，提出了一种将矢量地

3、图本身节点的数据结构和A*算法需搜索的节点数据结构在索引时相互联系，在计算时又相互分离的策略，提高了A*算法的执行效率。郝光等[3]为了获得满足决策者需要的多目标最短路径问题的有效路径，建立了多目标最短路径模型，并提出了综合k-最短路径算法和多目标格序决策方法的多项式算法。谢民等[4]将路径规划问题转化为以加权路径网的以路径长度与通行时间的线性组合为目标函数的优化问题，并提出了一种改进的蚁群算法应用于该问题，使得规划的路径更加符合各种实际要求。刘杨等[5]分析了基于交通信息中心的应急车辆最优路径的多目标属性,给出了随机网络中各属性的量化计算方法

4、,以最小化出行时间,最大化行程时间可靠度为目标,考虑了通行可靠性、安全性、道路条件限制等因素,建立了应急车辆出行前最优路径选择的多目标规划模型。贾影娣等[6]结合资源保障系统的特点，讨论了GIS技术在应急资源保障系统中的应用，包括系统的体系结构、功能模块划分以及采用的关键技术，并设计了基于GIS技术的应急资源保障系统，提高了最近资源查找的准确性和效率。本文尝试分别利用GIS技术及蚁群算法寻找城市严重突发事件下的多应急车辆最优路径，并对这两种路径寻优技术进行了差异分析，文章的研究成果将会为应急救援管理系统提供重要的理论保障与技术支撑。二基于GIS

5、的多应急车辆最优路径分析2.1ArcGIS软件简介地理信息系统（GeographyInformationSystem，GIS）是一个能处理空间信息的，具有数据获取及存储、空间数据分析及推导、决策结果在地图上可视化显示等功能的决策支持系统，它能为决策提供其所需的信息并给出最优决策方案。ArcGIS是ESRI公司开发的最主要的GIS软件，ArcGIS可以出色地完成以下工作：1）交通部门为通勤人员编制行车路线图；2）水利部门寻找切断爆裂水管的阀门；3）税务机关为土地评估部门和土地规划部门编制土地利用图；4）工程部门监控道路和桥梁运行情况，编制预防自然

6、灾害的规划方案；5）警察机构研究犯罪模式，以便更合理地布置警力和了解街道巡查的效果；6）污水处理部门确定地震发生后需要优先抢修的地方；7）电信公司研究地形，寻找新增手机信号塔的站点位置；8）水文专家监控水质情况以保护公众健康；9）管道公司寻找铺设新管道投资最少的最佳路线；10）电力部门构建电力线路模型图，以便使电力损耗最小化，同时规划新增设备的配置方位；11）气象专家向风暴可能经过的城镇发布警报；12）商家通过分析附近地区居民点的密集程度，对新增零售网点的选址进行评估；13）警察部门寻找到事故现场的最快路径；14）急救部门根据模拟结果和交通的易

7、通达性安排紧急救护设施；15）水资源管理人员监视上游水质情况，以便寻找可能的污染源；16）消防队根据地形和气象资料预测森林火灾的蔓延范围。综合以上详细分析，GIS可以帮助我们完成许多工作。由于多应急车辆最优路径寻优过程的寻优信息与空间地理信息相关程度非常高，因此在多应急车辆最优路径分析中，GIS可以发挥重要的作用。2.2基于GIS的多应急车辆最优路径分析实际情况下，为了提高应急车辆的出行效率，保障居民人生财产安全，必须考虑多个目标，如路程最短、车辆最少、时间最短、费用最省等，在应急情况比较复杂时，如何取决要看决策者对各个目标的定位[7]。本文分

8、别选取出行路程最短及行程时间最短作为优化目标，并在GIS软件中，求解各自优化目标下的多应急车辆最优路径。2.2.1路程最短目标下的多应急车辆最优路径分