基于Mapinfo的校园道路网中最优路径分析功能的实现

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O.

第 1期

邹艳红，向南平，刘*权：于 Maif基 p o的校园道路网中最优路径分析功能的实现 n

基于 Ma if pno的校园道路网中最优路径分析功能的实现,

邹艳红，向南平，兴权刘(中南工业大学，湖南长沙 408 ) 1 0 3

摘要 .结合校园规划管理信息系统的开发，采用 G S I基础软件 M p f为平台. aio n通过分析校园道路网中最优路径的求算过程，探讨了一种利

美最垒网折的程目道一 I卵t一键筮涸盘 摊方 1 l --词优蚯铬 I网 v凡0路径分’￡ 1 生 f 7 U: I G￣ S

中田分粪号；2 8 F 0

^文献标识码： B

文章编号：07 99 (00 0 0 5 2 10— 3420 )1 1 0 0

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A a ia in o heS r e tPa h Ana y i n to s d Re lz to ft ho t s t l ssFu c i n Ba e o a nf n Ca pu a t r n M pi o i m sRo d Ne wo k

ZOU h— h r Ya 0】 g, XI ANG n—p n Na i g, LI n U Xi g— q a un( eta ot n. s o e nl&.C a gh C nrl uh U i fT c o g, h n aa.Hu a 10 3 hn ) S￣r h ' o n n 40 8 .C ia

A s a t C mbn d wi h ee p n f a u l nn& Ma ae n nomai ytm P bt c: o ie t t edv l me to mp s a i r h o C P n g n g me tIfr t n S s f— o e C M I】 ti p praa s h 0 r o a uaigtesots pt a u a ew r ae nM aif S, hs a e n l e ec u∞ f l l n h h ret a i cmp sr dn t okh sdo pno y st cc t h n owhc st S pa om .A t o fe p n ig M a if e n lssf n t n i rsa c e y ma ig po i i h GI lt r h e f meh d o x a dn pno n ta ay i u ci s ee rh d b kn r - o g a o h e eo me te vr n e to

a if . rm n t ed v lp n n i m n fM p no o Ke r s ywo d:GI,Th h retp t S e s o ts ah:Ne— m y[ t mls s

l引言地理信息系统( S是计算机科学和地理信息学相结合 GI)的产物，它具有强大的处理空问数据和空间分析的能力。通

色、符号等体现数据的不同专题 (图层)。-

具有完美的制图与编辑工具， pno系统提供符号库 Maif具有广泛的地理分析环境和强有力的地图处理能力，能

和编辑工具箱，可以制作各类规划图和信息分析图形

过一系列的空问操作和分析方法， S技术广泛应用于环境 GI资源管理与评价、市规划管理等许多专题领域的研究中。城 笔者在开发校园规划管理信息系统的道路子系统中，采用 GI S基础软件 Maif . pno 0为基础平台，过扩充其网络分析 3通功能，校园道路网中最佳路径分析功能的实现进行了有益对的探索。

对与地理信息有关的对象进行分析管理与查询，可提供按单一

数据项进行数据选择到按多个数据项进行复杂的 S QL查-

询(包括地理查询 G OS ) E QL。

将传统的数据库数据带到可视化的空间中，提供多种数

据的可视化方式，用地图窗口、窗口和直方图窗口显示可浏览数据，同步窗口显示使用户能在同一时间打开同一数据的多种显示窗口，改一个窗口内容能自动更新其它的显示窗口。更 MaB s是 Maif p ai c p o的二次开发语言， MaB c编程 n用 p￣i生成的 . mb程序经编译连接可生成 mb x的可执行程序，执行时从内部启动 Maif。Ma i o的不足之处是不具备拓扑 pno pn f

2 Maif pno功能分析Maif软件是美国 Ma if司开发的“面制图软 p o n pno公桌

件” D s tpMa pn otae,标准的桌面地图信息系 ( eko pigS f r)是 w统，其基本功能有：

分析的能力，关于道路之间的邻接、路径分析等功能实现只能通过属性定义和 Ma B s p ai c编程解决。

通过 Au A mC D等图形处理工具，持数字化仪的图形支直接读取其它格式的文件 .括￣os( ae F x ae包 aeDbs、o bs、

输入方式，直接生成矢量地图。一

3最优路径的解算方法3 1多目标的综合处理 .

ajp L 1—2 3 E cl As l p目)。 , xe和 d文本文件，支持 B MP、

T F P X、 F等图形格式 I C GI采用图层的概念对用户的地理信息加以管理，通过颜

在道路同的模型中，最优路径的选择应视具体情况，考虑多种因素的影响，属于多目标决策问题。在处理实际问题时 .

收稿日期：9 9—0—1 19 5 7

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地矿测绘

2 0章 00

往往应进行多目的综台取舍，多目标决策问题为单目标标化决策问题。在数学上这类方法主要有线性加权法、方和加平权法以及主要目标法等，目的是找到一个能体现多目标综其台决策分析的可行性函数，然后取函数的最优值，以得到较佳的解决结果。

接支持网络分析功能的 Iaif V pn i o来说，虑校园道路网比较考简单，园交叉口都属平交，校且交叉口的相交干路数目为 2,通过属性定义和 MaB s编程可扩充简单的路网分折功能， p ai e 实现校园道路网中最优路径的分析功能。

线性加权法是这类方法中用得较多的方法。在线性加权法中，目标数为 n n个目标分别表示为：lx、 ( )…f设， f( ) f x、 n 2( )相应的权系数为 a .2 n则目标函数为： x=a f x, 1a…a, U( ) ll

4应用实例根据校园道路网中最忧路径的解算方法，应用 Mai{ p o n进行功能扩充时，在具体的应用中应考虑最优路径分析的数据源、数据的组织、解的算法以及最后的结果输出。下面求

( ) 22 x+…af( ) x+af( ) nn x。使 u( ) x最优，即可获得最佳的决策结果。

校园中“纯距离最忧路径的解算为例，设一事故发生在校假园某干路上，求解从事故发生点至校卫生科的最佳路径。4 1数据的组织 .

32圉论法解算校园最佳路径 校园道路中，交叉路口、路在空间上的分布可看成由道

“与“点”点的连线”构成的地理网络，等同于图论研究中的它“网络图”只是地理网络研究的对象是地理数据。“,网络图”

按照 Mn i o p f数据模型的特点， r道路子系统按图形数据可划分为 5,层如表 l所示。

由“”顶点边和“组成

,交叉口为“顶点，连接交叉口的道路为“。边

表 l道路子系统的数据组织

基于上述网络的最佳路径是寻找网络中从一顶点到另一顶点之间效益最佳的路径，接线性加权法的最优路径求解方法，对构成路网的“赋予特定的含义和相应各“”边”边的权值，

求目标函数的最小值，即可解算出最佳路径。 校园最佳路径的形式主要有：( )纯距离” 1“最优路径，即实际的地理距离为最小，可 u( ) l 2+…+l表示， K最小时，经过的路径 x=L+L J n U( )所

为最佳路径；( )时间” 2“最优路径，费时最短的路径， x=T 即 u( ) 1+

对于每一图层， p f属性管理采用关系型数据结 Ma i o的 n构，属性字段由用户定义。Mai o系统每建立一地物目标 . pn f 便在相应专题层的属性数据库里创建一条记录，系统自动加上内部标识，图形目标与相应的属性数据相关联。由于使

T+…+T 2 n最小时，经过的路径为最佳路径；所 ( )时问距离 3“最优路径，即时间和距离综台选择的最佳路径，可表示为 U( ) (+T+…+T )+ b L+L+ x=aT1 2 n ( 1 2~ L )a b n (,为权系数 )函数值最小时，经过的路径为最，所佳路径。

Maif p o不支持网络分析， n在交叉日的图层属性数据库结构中，须定义与路径分析相关的字段：交叉口层的属性数据库结掏如图 l所示。

最优路径的解算是 GI S网络分析功能的体现，于不直对

璺 l茎些量l皂塑堕耋塑塑 型 壅堕窭堕

塑堕鱼堕窭重堕奎堕 些{墨里童

图 l道路吏又口层属性结构

A的各个未曾访问的邻接点，然后分别从这些邻接点出发广

度优先搜索遍历图，直至图中所有已被访问的顶点的邻接点均被访问到。从 A到 E的广度优先搜索过程是 A—c—B—D— E:

实施过程为：首先输八待查的具体地点，在图形中选取发

生事故的校园干路，点取发生事故的具体位置作为“”从再 A;具体位置开始，搜索第二层，即相交道路名 1或相交道路名 2 为发生事故路名的交叉路口，用数组保存另外一条相交道路D

G

名.采用变量利用 MaB s函数记下交叉路口的位置。首先 p ai c查看交

叉口地点是否有卫生科名称 .如有则从事故发生点连线至此交叉路口，否则查其路牌，如路牌上有“生科卫名

图 2广度优先搜索算法示意图 4 2最佳路径的确定 .

称，则从事故发生的具体位置起连线至该交叉路口，再至目的点“卫生科”。如仍没搜索到，则进^搜索第三层，即相交道路名 l或相交道路名 2为数组值的交叉路口(交道路名为发相生事故道路名的交叉路口除外 )依次按第一层的查找步骤搜，索，直到找到为止。 (下转第 4 0页 )

路径选择的目标是假定一事故发生在某干路上的一具体位置，查找从该处至一具体地点 (卫生科 )的最小路径。其算法是以道路名为联接，使道路层与交叉口层相关联，建立拓扑

关系。具体算法实现采用了广度优先搜索法，广度优先算法如图 2所示：即从某顶点 A出发，在访问了 A以后，依次访问

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地矿测绘

20 0 0正

省地质矿产信息中心和山东省地质测绘院共同完成的“山东省大型特大型金矿 GI究”项目， S研先后录入了研究区域内

远规划 .观调控和政府决策需要的国土资源调查评价资料宏的前提下，为国民经济建设和社会全面进步提供国土资源的基础信息，为社会提供公益性服务。由于新一轮国土资源大调查的范围大、目多、及面广，项涉作业队伍的技术水平、仪器设备不尽相同等，以，所要确保大调查成果的高质量和高效率，就必须做到统筹规划、统一标准。 首先，各级领导必须高度重视 .大力支持大调查的各项工

的地质、物化探、重力、航磁等基础信息，建立了 GI S数据库及相应的数据模型，然后应用遥感解释和 GI S查询、分析功

能.对各地质信息进行综合研究 .建立了大型特大型金矿地质模型，井对金矿靶区进行了预测，收到了理想的效果另外，

北京市水文总站建立的“官厅水库防洪供水地理信息系统”、水利部和科学院建立的“时洪水监测系统”水灾风险评实和“估系统”,等在水文地质和灾害地质的调查研究中均发挥丁重要作用。 总之，国内外在基础地质调查和矿产资源的勘查和开发

作，国土资源部应加强对大调查工作的领导，大宏观调控力加度，真制定好大调查的整体规划；认中国地质调查局应严格按照大调查

的规划要求，充分调动各方面的力量，切实抓好大调查的组织实施工作；所有承担大调查项目的生产、科研、学教单位，则都要以高度的责任感和认真负责的态度，中优势的集人力、物力、财力 .充分利用高新技术和先进设备，精心组织 . 严格施工 .保大调查工作的顺利实施。确 其次，要统一技术标准因为新一轮国土资源大调查的

等方面已积累了大量的成功经验。在新一轮国土资源大调查的实施过程中，我们要努力学习和积极借鉴这些成功的方法和技术，充分提高大调查的工作效率和高科技含量，为国家和社会提供高质量、现代化的国土资源调查成果。

5统筹规划，一标准，向社会，息共享统面信按照新一轮国土资源大调查的部署原则，国家将重点实施“一项计划、四项工程”即基础调查计划、,矿产跨世纪工程、

最终成果要面向社会、信息共享，且大调查的项目大多为跨地区、跨部门和多专业的综合性调查项目，有些项目可能要同时由若干趴伍共同承担，所以要保证大调查的成果质量+便于成

果之间的信息交换及社会各使用单位的信息共享，大调查一起步，就要制定统一的规范 (规程 )图式、、作业指南及数据格式等，同时制定相应的成果质量监督检验办法。各施工单位

地质灾害预警工程、数字国土工程和资源调查与利用技术发展工程。周永康部长将其归纳为“五个一工程”即更新一批，基础图件，立信息网络和社会服务系统；明土地后备资建查源，形成一批土地开发和整理基地；发现一批战略性矿产基

要认真地按照项目的技术要求作业，极采用新理论、积新技术、新方法，强化全面质量管理，严格质量检查，以确保大调查工作的成果质量

地，提高资源保证程度；学评价地质环境，立一套监测防科建治系统；发展一批重大地学理论和攻克调查技术难关，使地学科学技术达到国际水平。“五个一工程”充分体现了新一轮国土资源大调查的核心一“和，新”大”而其中的，大”主要是指

新一轮国土资源大调查，是一项关系国家可持续发展的战略工程，是一项基础性、公益性、战略性的工作。搞好新一

轮国土资源太调查，以高质量的成果广泛服务于国民经济建设和社会发展是国土资源战线广大干部职

工肩负的重要责任。因此，我们必须立即行动起来，抓紧学习，制定计划，落实项目，并积极参与大调查的各项工作，为实现太调查的宏伟目标，为推进社会主义现代化建设做出历史的贡献。

大调查具有整体性、全方位、目标。新一轮国土资源大调查多一

方面是针对土地资源、矿产资源、海洋资源和地质生态环境

而进行的从地表到地下，执陆地到海洋，以地学为基础的各种

资源的综合调查评价工作；另一方面也是在重点保证国家长

参考文献：[]潘宝玉， 1王贵祥 3技术集成及其在地质领域中的应用[]地矿测绘， 9 .1 s J 1 9 () 9

[]国土资源部新一轮国土资蔼大调查纲要 ( 2征求意见稿 )北京 . 9, 18 9 (接第 1上 6页 )

说，最大的特点是具有强大的数据统计分折应用及其可视化

最后只记下了各层中相关的交叉日位置，从事故发生点连线经各相关的交叉路口至目的地“生科”连线用蓝色表卫，

功能，为开发校园规划管理信息系统等办公自动化系统提供了极大的便利。同时，户通过 MaB s编程进行二攻开用 p ai c发，可实现一些简单的网络分析功能本文所提及的校园道路网中最优路径分析功能的实现，只是对在小区 GI S应用系统中扩充 Maif pno网络分析功能的一种尝试，如何在 Maif p u n中引入数据的拓扑关系，采用 MaB s p ai c编程扩充出更实用的

示，人一中间文件层，存作为路线示意图最后执图形中可视化地显示出来。 考虑到广度优先算法的优越性，在代码中对搜索深度设定为 3层 .这对于基于校园路网分析最佳路径的实现已经足讳

网络分析功能，还有待进一步研究

5总结Maif相对于 pno if等支持拓扑关系的 GI nn S软件来

参考文献：[]陈曦川 .慕绥 .理信息系统支持下的避险迁安模型[]遥感信息 .19 . 1严地 J. 97 (

【]严蔚敏 . 2吴伟民 .数据结构[ M]北京：清华大学出版社，96 18[] Mamf公司文摘 .京： pao中国有限公司，9 5 3 p 0北 Ma i f 19 .