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基于GIS的城市路网中路径优化方法研究

作　者: 刘卓
导　师: 张汝波
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 地理信息系统 路径优化 网络拓扑结构 最短路径分析 Dijkstra算法
分类号: U12
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 507次
引　用: 3次
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内容摘要


随着科学技术的飞速发展，计算机技术、网络技术和通讯技术已逐步渗入到城市交通管理中，利用现代化科学技术管理城市交通，合理地、科学地引导和控制交通流，有效地提高现有交通网络的运行效率，是城市交通管理发展的必然，路径优化的实现在城市交通中显得日益重要。近几年发展起来的融计算机图形和数据库于一体的地理信息系统(简称GIS)具有强大的网络分析功能，其中路径规划作为GIS中最为关键的网络分析功能，在电子导航、交通旅游、城市规划以及电力、通讯等各种管网、管线的布局设计中发挥了重要的作用。 本文介绍了GIS的特点、应用领域、GIS的数据模型及其网络分析功能，为进行路径优化打下理论基础。路径优化是在城市道路网图的基础上，在车辆行驶前或行驶中规划最佳行驶路径的过程。可见，路径优化的核心是最短路径的搜索。作为网络分析中的最基本问题和许多领域中选择最优问题的基础，最短路径分析在交通网络分析系统中占有重要地位，在车辆导航系统以及各种城市应急系统中有着广泛的应用。文章对最短路径问题的分类、影响最短路径选择的因素作了详细的分析和说明，并对最短路径的实现算法进行了深入研究。通过研究，确定选择Dijkstra算法作为本文的基于城市路网路径优化系统的最短路径实现算法。GIS在城市电子地图上提取道路图层，并进行网络拓扑结构的建立，利用可视化编程工具在拓扑关系图上实现Dijkstra算法，进行城市道路两点间最短路径的搜索。该系统的实现，能够对城市交通道路的选择进行优化引导，能够有效缓解交通压力，具有一定的现实意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题的背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 课题的主要研究内容  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
第2章 地理信息系统概述  15-30
  2.1 地理信息系统的基本概念  15-19
    2.1.1 地理信息系统的概念  15-17
    2.1.2 地理信息系统的发展历史  17
    2.1.3 地理信息系统的应用领域及发展趋势  17-19
  2.2 地理信息系统的数据模型  19-27
    2.2.1 空间数据的数据模型  20-24
    2.2.2 属性数据及其表示  24-26
    2.2.3 数据模型与GIS功能之间的联系  26-27
  2.3 地理信息系统的网络分析功能  27-29
    2.3.1 网络数据模型的基本概念  28
    2.3.2 GIS的网络分析功能  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 最短路径问题分析  30-38
  3.1 最短路径问题概述  30-31
  3.2 最短路径问题的分类  31-34
    3.2.1 最短路径按问题类型的分类  31-32
    3.2.2 最短路径按网络特征与表示方法的分类  32-34
  3.3 影响最短路径选择的因素  34-36
    3.3.1 广义路阻  34-35
    3.3.2 交通信息量对最短路径选择的影响  35
    3.3.3 出行心理对最短路径选择的影响  35-36
  3.4 本章小结  36-38
第4章 基于GIS的城市路网路径优化系统研究  38-60
  4.1 系统的开发平台  38-39
    4.1.1 应用型GIS开发的三种模式  38-39
    4.1.2 开发平台MapInfo介绍  39
  4.2 系统设计流程  39-41
  4.3 城市路网的矢量地图表达  41-43
  4.4 网络拓扑结构的提取和建立  43-52
    4.4.1 图论的相关概念  43-45
    4.4.2 图的存储结构的选择  45-48
    4.4.3 网络拓扑结构的提取  48
    4.4.4 路网拓扑结构的建立  48-52
  4.5 最短路径算法的具体实现  52-58
    4.5.1 Dijkstra算法的基本思想及网络表示方法  52-53
    4.5.2 Dijkstra算法的标号方法  53
    4.5.3 Dijkstra算法的选择方法和程序数据结构  53-54
    4.5.4 Dijkstra算法的具体实现  54-58
  4.6 本章小结  58-60
结论  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  65-66
致谢  66

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中图分类: > 交通运输 > 综合运输 > 城市交通运输
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