基于DEM的路径规划算法研究

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现有路径规划算法大多基于路网,在用于求解数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)下的路径规划时,因数据量大,效率低下。
  针对上述问题,本文基于真实地形数字高程模型,在研究现有启发式寻路算法的基础上,给出了相应的解决思路与方法,具体工作如下:
  (1)给出一种基于改进遗传与蚁群算法相结合的DEM路径规划算法。针对遗传算法和蚁群算法在 DEM 数据下进行路径规划时的效率变化特点,分为两个阶段进行求解;在遗传过程中,通过在初始群体生成阶段构建选择因子,使得在节点寻找时更加倾向于终点方向,提高初始群体生成效率;对变异过程中变异节点的变异区间进行限制,避免产生路径断点;在蚁群寻优过程中,根据遗传过程产生的路径信息,采用自适应信息素初始化与更新策略,提高算法搜索效率。测试结果表明,该算法能够在规则网格DEM数据下搜索出符合条件的路径,并具有较好的效率。
  (2)给出一种基于禁忌策略的改进和声搜索算法。利用和声搜索算法的记忆机制与禁忌搜索算法的禁忌机制进行结合;在和声记忆库初始化与更新时,通过构建选择因子,提高初始和声的质量,并通过对和声评价函数进行计算,设定库内节点选择概率,提高库内节点搜索的效率;在库外节点搜索时,构建基于搜索深度的HMRC与基于动态权值的库外节点选择概率,充分利用节点的位置与高程信息,提高求解质量;搜索过程结合禁忌策略与藐视准则,在减小求解需处理的数据量的同时避免了优良选择的丢失,提高了算法的全局搜索能力。实验测试结果表明该算法能够在规则网格DEM数据下搜索到符合条件的路径,并具有较好的效率。
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