（计算机应用技术专业论文）基于gis的交通监控系统研究.pdf

太蓉擎：。嘻= 螽再蚓誊霉簧何谁 薹鋈喜蓁霎酆萎翼茎薹耍蠢璧 耄篓委鏊蓁萋薹茎霎萋萋i 羹霎奏耋薹塞蒌囊冀! ；雾萎 薹薹垂雾薹篓鋈鏊誊鬟蓁掣萋薰薹夏囊萋蓁妻冀藉蓑鬟i 摹 囊蔷霎萎墓洱霉蓦 糊；i 薹；薹董j 耄三乏羞董守! i 耋i 薹辜兰蠹篓；毫蓁蓁i 妻! 拿誊曼薹；蕈蕈蕊季垂妻蘸i 之薹；i 晕毒ii 至基 蚕蠹童墨i j l i i 考乎妻耋蕾搴；乏；! 差晕! ：i l l ；孽菩荨 ? 毫i 差霉耋主毒耋鼙； 菇蓦兰t专i i 妥囊菩耋! 嚣受i 霉嚣彗i i 髫羹妻室? ；毒：荨磐薹；羹乏量攀北垂i 三j 宝毒三! 蓦莓盖量薹；誊i 蓦；雾耋芎；i 莹i 羞喜 妻暑薹萼毒蒌主蠢霎；毫荔；主薹 薹毒i 未； 毫冀暑i 孽誊謦宴 ! 薹要璧；雾管零；富；耋雾垂薹善垂量誊 冀兰孽；善d i ；薹? 馨薹i i翼耋嚣耋誊妻董j薹茎囊妻i誊塞塞；毫甲砧囊堇誊蠹薹蔫竺善ii堇王j音摹；上这是 因为我国是个人口大国，在城市里甚至在大都市普遍存在各种 行人等)并存的现象，并不象交通发达的欧美国家那样易于管 理和协调。再者我国无论城市道路还是高速公路其提供的服务 设旌也是无法和欧美国家相比较的，所以仅仅套搬外国的模型 算法是根本无法缓减我国交通症结的。因此本论文针对我国交 通运输系统的特点对bs算法进行了改进，在b+算法的基础上 加入了判断各个路段交通状况的函数，这样就有效地避免了走的 是路程上的晟短但行程时间却很长的情况。而且实验结果表明 x 太原理：e 大学硕士研究生学位论文 havea na d v a n c e dt r a m c s v s t e m d i v e r s i f i e dt r a 行i cm a n n e r se x i s t commonlyi nt h ec i t i e se v e ni n metropolisofo u rc o u n t r y ( i n c l u d i n g c a r s ，b u s e s ，t r o l 王e y s ，b i c y c l e s ，m o t o r c y c l e sa n dp e d e s t r i a n s ) ，w h i c h aren o te a s y t o b em a n a g e da n d h a r m o n i z e d i na d d i t i o n ，t h es e r v i c e facilitiesi n c i t yr o a d so r h i g h w a ya r en o tw e l la s deveiopedc o u n t r i e s s ot h ea l g o r i t h mm o d e l s o fd e v e l o p e dc o u n t r ya r en o t suitablet oo u rc o u n t r y a c c o r d i n gt o t h es p e c i a l t i e so ft r a m cs y s t e m i no u rc o u n t r y ，t h i sp a p e r improvedt h ea l g o r i t h mb 母a n da d d e dt h e f u n c t i o n s w h i c hc a ne s t i m a t et h e situationo fe v e r ys e c t i o no ft h e highwaythisc a ne f 艳c t i v e l ya v o i dt h e situationt h a tw em i g h t s p e n d a longert i m et og oa s h o r t e rr o a d i ti s s h o w nb ye x p e r i m e n t a l r e s u l t s thatt h e r e s p o n d e ds p e e da n de m c i e n c y o fs h o r t e s t pathalgorithmscanmeettheneedofthesystemthemendedalgorithmsb木isimprovedclearlyintraveltimfnandbecauseoflimitationofexperimentalfield，theimprovementoftraveltimeisnotmoreremarkablybutthetraveitimecanbeaddedup，itsefrectwillbemoreidealifitisusedinpracticalsituationsecondly，themannersofdatabaseaccessare0dbcandadopattemsinmanytransportationsupervisionsystemsnowinthispx 太原理：【大学硕士研究生学位论文 t h ed e v e l o p m e n ta n dr e d u c et h ew o r kc o m p l e x l t yo ft h er e s e a r c h e r b u tt h i sk i n do fd e v e l o p m e n to fg i ss y s t e mi sh u g e n e s sa n di t 】1 a s l j t t l ee x p a n s i b i l i t yt h em o r ei m p o n a n td i s a 【v a n t a g ei si th a sn o c o p y r i g h t 0 b v i o u s l yt h ef a t a ld e f e c ti sg o i n ga g a i n s tg e n e r a l i z a t i o n o ft h es y s t e mi no u rc o u n t 阱i na d d i t i o n ，w i t ht h eu n i q u ef e a t u r eo f v c + + i nd i g i t a li m a g ep r o c e s s i n g ，w eu s ev c + + t od e v e l o pv e c t o r g r a p h i cs y s t e m o fo u r s u p e r v i s i o n a n dc o n t r o l s y s t e m c e n t e r i n d e p e n d e n t l y f i n a l l y ，w ew i l lc o n s t r u c ta 疗锄eo ft r a n s p o r t a t i o ns u p e i s i o n a n dc o n t r o ls y s t e ma n dd e v e l o pat r a n s p o r t a t i o ns y s t e mb a s e do n b sp a t t e mw i t hc 拌t h er e a s o ni st h a t ，n o w a d a y sc sp a t t e mc a n n o tc a t c hu pw i t ht h eu p d a t eo fh a r d w a r ea n dt h ed e v e l o p m e n to f n e t w o l kc o m m u n i c a t i o n i ti sl i k e l yt on e e dt oc o n t i n u a l l ym o d i f y s e r v i c ea n d 如n c t i o no ft h es y s t e m i tw i l lb r i n gt h eu n n e c e s s a r y t r o u b l ea n de c o n o m i ce x p e n s et oc u s t o m er s ot h i sp 印e ra d o p t s b s p a t t e m t o d e v e l o pt r a n s p o r t a t i o ns u p e r v i s i o n a n dc o n t r o l s v s t e l n k e yw o r d s ： g i s ，s h o r t e s tp a t la l g o r i t h m ，c # ，a d o n e t ， n e t w o r k v 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 智能交通系统 第一章引言 智能交通系统早期被称为智能车辆与道路系统，其思想是从系统的观 点出发，把车辆和道路综合起来考虑，并将先进的信息技术、数据通信传 输技术、自动控制技术、导航定位技术、图像分析技术以及计算机网络和 处理技术等有效地综合应用于整个交通管理体系，建立起一种在大范围 内，全方位发挥作用的、实时准确高效的运输管理系统。 闩本、美国和欧洲很多国家从2 0 世纪6 0 、7 0 年代就丌始对i t s 智能交 通进行研究，目前i t s 智能交通在国外取得了很大的成果。国外的i t s 智能 交通系统致力于加强道路、车辆、驾驶员以及管理人员之间的联系，实现 道路交通管理“自动化”，车辆行驶“智能化”，使管理人员对车辆行驶状 况一清二楚，驾驶员对实时交通状况了如指掌，从而减少道路阻塞，提高 行车安全和行车效率”1 。 日自n ，国外j t s 智能交通系统的研究主要集中在：交通控制与管理、 _ 1 三辆安全与控制、交通中人的因素、交通模型丌发、行政和组织问题、通 信与广播技术或系统等方面。研究成功并已投入使用较多的是汽车自动定 位和监控系统。同本、德国、美国等国家的豪华轿车已经安装g p s 车辆自 动导航系统，日本已有5 0 万辆以上的汽车装有自动导航系统，美国2 0 0 0 年 有2 5 0 万辆车装有自动导航系统，到2 0 l o 年将达到1 1 0 0 万辆”1 。 在我国i t s 研究刚刚起步，但作为城市交通控制系统的丌发研究在2 0 世纪7 0 年代术已开始，7 0 年代末交通部和北京市公安局合作首次在中国进 行计算机控制交通信号的工程试验，8 0 年代初国家科学攻关项目“津塘疏 港公路交通工程研究”，首次在高等级公路上将计算机技术、通信技术、 和电子技术应用到交通监控系统、收费系统、安全保障系统等方面并取得 了系列的成果。近几年在北京、上海、广州等地区也启动了相关的i t s 项 | ，很多城市建立了交通地理系统、不停车自动收费系统等。 我国的i t s 智能交通领域研究虽开展较晚，但政府部门非常重视i t s 的 1 太原理工大学硕士研究生学位论文 地理信息系统gis(geographicali n f o r m a t i o n system)就是以电子地理空间数据为基础，实时提供多种空间的动态地理信息及决策服务的 计算机技术系统。g i s 的基本功能是将表格型数据( 来自数据库、电子表 格或在程序中直接输入) 转换为地理图形显示。然后对显示结果进行浏览、 操作和分析。g i s 一般用大比例尺高精度矢量工作底图，能分层显示无级 缩放，显示范围可从洲际地图到非常详细的街区地图，信息查询包括路面、 编号、两地阃行驶距离或直线距离，还有人口、销售情况、运输线路以及 其它内容，gis便于地图自动分析：多层叠加分析、地图数据与属性数据 共同分析、路径分析、动态检测分析等，这对完善物流分析起着重要作用。 gis从20世纪60年代开始已有40多年的历史，目前正在朝第四代方向发展， 其显著特点是从系统为中心向以数据为中心的重大转变”1 。 在g i s 系统的蓄终琴台梨；髯艳燮罢屏矬瞥爨喾打誊； ；：；魁噼思? l j 嚣钵甜 采诜辐“较多莲叶噬担吲趸娜砸噶；燮撑鞲剥引! 缓 芦佞情携嘛嘞准d 琢每甚增鼍罐淄珲裂：话瓤靳葡引荔己。嵝秀，鞲笺必 鬟；瓣嫩凄曦镬蔓型匀白婺驯姒鞠。 i l ：哺噬峭g 舔凛攥 传输业务；又如 对于监控中心用地理信息系统，有的采用国外专业g i s 平台开发商的平台 软件，而我们根据实际需要将对国外开发商的平台软件进行有针对的改 进，从而丌发出具有相当完善的车载g p s 监控系统”1 。 1 4 研究目的和主要工作 1 4 1 课题的意义 目前智能交通系统已经得到了广泛的重视，并且成为了现代交通工程 的一个重要发展方向。智能交通系统就是将通信和信息技术应用于交通运 输系统从而提高交通运输能力，提高交通的安全性和减少交通对生态环境 的影响。因此可以说，智能交通系统是在原有交通网络基础上新建立的增 值网络，其核心是采用先进的通信网络和各种应用信息系统。所谓增值具 有三方面意义，一是由于智能交通系统依靠通信网络和信息技术增加了交 太原理i ：人学硕+ 研究生学何论文 通过浏览器进行浏览、查询，额外的插件、a c t i v e x 插件和j a v aa p p l e t 通 常都是免费的，降低了终端用户的经济和技术负担，很大程度上扩大了g i s 的潜在用户范围，从而使得w e b g i s 更加容易推广。因此也就为车载g p s 系 统的广泛使用奠定了坚实的基础“3 。 13 基于g p s g i s 交通监控系统研究状况 由于经济发展的差异，以及g p s 等技术都是由国外首先拥有和使用， 所以国外在g p s 车辆监控系统的研究、应用方面都比国内早，现在已经有 比较成熟的产品。但是，由于车辆监控系统有强烈的本地特色，例如国外 丌发监控系统时所采用的最短路径算法和动态规划方法都是针对各国交 通发展状况以及发展趋向而确定各种参数及结构的，这使得许多国外车辆 监控系统不能简单地应用于我国。目前国内也有许多公司和机构参与车辆 监控系统的研制，各家正在研制的和已推出系统之间，应该说各有优缺点。 山于现在可用于组件系统的技术选择比较多，每个公司都在根据最熟悉的 技术，或依据自己对市场和现有以及未来技术发展方向的理解，构建自己 的系统。比如，车辆监控系统中，对于无线通讯链路，有的应用集群通讯 方式，也有采用g s m 数据业务传输数据，而我们采用g p r s 传输业务；又如 对于监控中心用地理信息系统，有的采用国外专业g i s 平台开发商的平台 软件，而我们根据实际需要将对国外开发商的平台软件进行有针对的改 进，从而丌发出具有相当完善的车载g p s 监控系统”1 。 1 4 研究目的和主要工作 1 4 1 课题的意义 目前智能交通系统已经得到了广泛的重视，并且成为了现代交通工程 的一个重要发展方向。智能交通系统就是将通信和信息技术应用于交通运 输系统从而提高交通运输能力，提高交通的安全性和减少交通对生态环境 的影响。因此可以说，智能交通系统是在原有交通网络基础上新建立的增 值网络，其核心是采用先进的通信网络和各种应用信息系统。所谓增值具 有三方面意义，一是由于智能交通系统依靠通信网络和信息技术增加了交 通运输能力，缩短了运输时间，节省了大量能源，因而带来了巨大的经济 5 太原理i ：人学硕+ 研究生学何论文 通过浏览器进行浏览、查询，额外的插件、a c t i v e x 插件年h j a v aa p p l e t 通 常都是免费的，降低了终端用户的经济和技术负担，很大程度上扩大了g i s 的潜在用户范围，从而使得w e b g i s 更加容易推广。因此也就为车载g p s 系 统的广泛使用奠定了坚实的基础“3 。 13 基于g p s g i s 交通监控系统研究状况 由于经济发展的差异，以及g p s 等技术都是由国外首先拥有和使用， 所以国外在g p s 车辆监控系统的研究、应用方面都比国内早，现在已经有 比较成熟的产品。但是，由于车辆监控系统有强烈的本地特色，例如国外 丌发监控系统时所采用的最短路径算法和动态规划方法都是针对各国交 通发展状况以及发展趋向而确定各种参数及结构的，这使得许多国外车辆 监控系统不能简单地应用于我国。目前国内也有许多公司和机构参与车辆 监控系统的研制，各家正在研制的和已推出系统之间，应该说各有优缺点。 山于现在可用于组件系统的技术选择比较多，每个公司都在根据最熟悉的 技术，或依据自己对市场和现有以及未来技术发展方向的理解，构建自己 的系统。比如，车辆监控系统中，对于无线通讯链路，有的应用集群通讯 方式，也有采用g s m 数据业务传输数据，而我们采用g p r s 传输业务；又如 对于监控中心用地理信息系统，有的采用国外专业g i s 平台开发商的平台 软件，而我们根据实际需要将对国外开发商的平台软件进行有针对的改 进，从而丌发出具有相当完善的车载g p s 监控系统”1 。 1 4 研究目的和主要工作 1 4 1 课题的意义 目前智能交通系统已经得到了广泛的重视，并且成为了现代交通工程 的一个重要发展方向。智能交通系统就是将通信和信息技术应用于交通运 输系统从而提高交通运输能力，提高交通的安全性和减少交通对生态环境 的影响。因此可以说，智能交通系统是在原有交通网络基础上新建立的增 值网络，其核心是采用先进的通信网络和各种应用信息系统。所谓增值具 有三方面意义，一是由于智能交通系统依靠通信网络和信息技术增加了交 通运输能力，缩短了运输时间，节省了大量能源，因而带来了巨大的经济 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 效益，这是在原有交通网络上增值的直接部分。另一方面，智能交通系统 依靠各种控制手段，提高了交通安全性，降低了交通事故发生率，因而也 就减少了人员伤亡和事故损失，带来巨大的社会效益。第三是智能交通系 统是车辆在道路上的行驶和停留时间大量减少，因而大量降低了车辆噪音 总量和尾气的总排放量，带来了巨大的生态环境效益。 针对我国目前交通状况及发展趋势本论文将从理论研究的角度对i t s ( 智能交通系统) 中的一项即基于g i s 的交通监控系统做深入的研究，并 且应用g p s 技术和现代无线通讯等技术，丌发集反劫、防盗、报警、调度 等功能于体的现代车辆监控系统。对车辆位置和相关状态进行实时监 控，这必然有助于改善和加强各部门对车辆进行可靠、安全、有效的管理， 从而在一定程度上起到缓减交通问题的作用。 1 4 2 课题研究的主要内容 本论文的研究内容主要有以下几点： 首先，在国内外最短路径算法和动态最优规划应用在交通监控系统的 研究也有很多，但在国内适应我国交通的相对来说都比较粗糙，这是因为 我国是个人口大国，在城市里甚至在大都市普遍存在各种交通方式( 包括 小汽车、大量公交车、电车、自行车、摩托车和行人等) 并存的现象，并 不象交通发达的欧美国家那样易于管理和协调。再者我国无论城市道路还 是高速公路其提供的服务设施也是无法和欧美国家相比较的，所以仅仅套 搬外国的模型算法是根本无法缓减我国交通症结的。因此本论文针对我国 交通运输系统的特点对b + 算法进行了改进，在b + 算法的基础上加入了判 断各个路段交通状况的函数，这样就有效地避免了走的是路程上的最短但 行程时间却很长的情况。而且实验结果表明改进后的胁算法所能达到的响 应速度和效率还是可以满足系统需要的，在车辆行程时间上有明显的改 善，在实验场地由于场地有限因此行程时间的改善还不是很显著，但行程 时问具有累加性，如果运用到实际中去应该会更理想。 第二，目前许多交通监控系统采用的数据库访问方式是o d b c 和a d o ， 婚独d 移非j 自媸剩都弛郅句骷醮a d o in e t ；a d o in e t 主要丑两部分组成i 数据集和? n e t 数据提供中心；其数据集可以用于多种不同的数据源i 而且 相对于o d b c 和a d o 两种连接方式来说a d o ：n e t 最大的优点就是以非连接 r 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章b 术算法的改进与动态最优规划模型的建立 动态规划是运筹学的一个分支，是解决多阶段决策过程最优化的一种 方法。实质崭辎捕黼髦群抄旱高爵样拦菜一 凶翳；鞴器畲不巍限厦河 题影参一约束集令坦。固墨磴聋 疆傻霸演聋恒浦坝珊特别幕奸手蠡 盆霭樨勰繁蕊羹黧型臻强签晷餐草岔落碉担似受塾：霎葡摧蓬剽辆劈猁剥 翳摹毒牛出掣彗程 最优化问 题，用分析方法无法求出最优解，而用动态规划却很容易。基于这点目前 有相当多的最优化问题。动态规划是求出其全局最优解的唯一方法。 2 动态规划能得到一簇解，有利于分析结果，非线性规划的方法是 对问题的整体求解，是单阶段进行的，它只能 得到全过程的解，而动态规 划方法是将求解分成多阶段运行，求出的不仅 是全过程的解，而且包括所 有子过程的一簇解。在某些情况下这些解簇正是实际问题所需要的，它有 助于分析结果是否有用等。 3 动态规划方法能利用经验提高求解效率，动态规划方法反映了过 程迓段演变的前后联系，较之非线性规划与实际过程联系得更紧密，因而 在计算中能更有效地利用经验，提高求解的效率j 。 2 ，2 动态最优规划模型 一个多阶段决策过程最优化问题的动态规划模型通常包含以下要 素： 1 阶段 阶段是对整个过程的自然划分。通常根据时间顺序或空间特征来划 分阶段，以便按阶段的次序解最优化问题。阶段变量般用k = l ，2 ，n 表示。 2 状态 状态表示每个阶段开始时过程所处的自然状况。它应该能够描述过 程的特征并且具有无后向性，即当某阶段的状态给定时，这个阶段以后过 程的演变与该阶段以前各阶段的状态无关，即每个状态都是过去历史的一 太原理工大学硕士研究生学位论文 据过程演变的具体情况，状态变量可以是离散的或连续的。为了计算的方 便有时将连续变量离散化；为了分析的方便有时又将离散变量视为连续 的。状态变量简称为状态。 3 决策 当一一个阶段的状态确定后，可以作出各种选择从而演变到下阶段 的某个状态，这种选择手段称为决策，在最优控制问题中也称为控制。描 述决策的变量称决策变量。变量允许取值的范围称允许决策集合。用u k ( x 。) 表示第k 阶段处于状态x k 时的决策变量，它是x k 的函数，用u k ；k ) 表示了 x 。的允许决策集合。决策变量简称决策。 4 ，策略 决策组成的序列称为策略。由初始状态x 1 丌始的全过程的策略记作 几，( x i ) ，即p ，( x i ) 5 “( x 1 ) ，“z ( x z ) ，“n ( x ”) 。由第k 阶段的状态x k 兀 始到终止状态的后部子过程的策略记作n ，n 【h j ，即 p “，( _ ) 2 ( “一( 坼) ，“( + ，) ，“一( 。，l ! 。类似地，由第k 到第j 阶段的子过 程的策略记n ，2 帆( 坼) - + ，( 孔+ 一) ，“”( 。”l ! 。对于每一个阶段k 的某一 给定的状态x k ，可供选择的策略p k j ( x k ) 有一定的范围，称为允许策略集合， 用只，( x v ，只n ( x k ) ，只，( ) 表示。 5 状态转移方程 在确定性过程中，一旦某阶段的状态和决策为已知，下阶段的状态 便完全确定。用状态转移方程表示这种演变规律 y z + l 。疋( 砘，“( x k ! l ，k = 1 2 一，n( 2 1 ) 6 ；i 旨标函数和最优值函数 指标函数是衡量过程优劣的数量指标，它是关于策略的数量函数， 从阶段k 到阶段n 的指标函数用圪一( ，仇一( _ ) ) 表示，k = l 2 。n 。能够用 动态规划解决的问题的指标函数应具有可分离性，即7k n 可表为x k ，u k ， 太原理工大学硕七研究生学位论文 “”的函数，记为 圪”( 。* ，“t ，。，。n ，- ) 2 妒t 【。t ，“t ，k + 一( 。“，“t + - ，- ，xn + 1 ) 】( 2 - 2 ) 其中函数吼是一个关于变量v k 十1 、单调递增的函数。这一性质保证 了最优化原理的成立，是动态规划的适用前提。过程在第j 阶段的阶段指 标取决于状念x j 和决策u j ，用v j ( x j , u j ) 表示。阶段k 到阶段n 的指标出 v j ( j = k ，k + l ，n ) 组成，常见的形式有： 阶段指标之和，即 ”t 一x t ，t ，x 一+ 2 丢”，x ， ( 2 3 】 阶段指标之积，即 v 。，( x 。，1 1k ，x ，, - i ) = 兀v 小，一，) 9 ( 2 4 ) 阶段指标之极大( 或极小) ，即 f i 。( ，i 女，j 。i ) = m a xv i ( x j ，”j ) o r r a i nv ( x j ，h ，) ( 2 5 ) 这些形式下第k 到第j 阶段子过程的指标函数为 k ，( x k ，也，_ 一，一+ ”。可以看出，上述( 2 3 ) ( 2 5 ) 三个指标函数的形式都满 足最优性原理。根据状态转移方程，指标函数k 一还可以表示为状态x k 和 策略n 一的函数，即k ，”( x k , p ) 。在x k 给定时指标函数k 一对只+ ”的最优 值称为最优值函数，记作f k ( x k ) ，即 疋( x ) = o p t( x ，p ) “4 “ ( ( 2 6 ) 其中o p t 可根据具体情况取m a x 或m i n 。上式的意义是，对于某个 阶段k 的某个状态x k ，从该阶段k 到最终目标阶段n 的最优指标函数值等 于从x k 出发取遍所有能策略所，”所得到的最优指标值中最优的一个。 7 最优策略和最优轨线 】2 太原理工大学硕士研究生学位论文 使指标函数k ，一达到最优值的策略是从k 开始的后部子过程的最优 策略，记作仇，n + 。 + ，“n “，n 一+ 又是全过程的最优策略，简称最优策 略。从初始状态一= 而4 出发，过程按照n 一4 和状态转移方程演变所经历 的状态序列+ ，。：+ ，。一+ 称最优轨线。 2 3 最短路径算法的提出 进入2 l 世纪以来随着计算机的普及以及地理信息科学的发展，g i s 、 g p s 的强大功能得到了日益广泛和深入的使用，而网络分析作为g i s 较为 重要的功能之一在交通运输领域发挥了重要的作用。在网络分析中最重要 最关键的问题是最短路径问题，它作为许多领域中选择最优问题的基础，在 交通网络分析系统中占有重要地位。从网络模型的角度看最短路径分析就 是在指定网络中两节点间找一条阻碍强度最小的路径但最短路径的含义 并不是地理位置的最短距离，还可以引申到其它的度量，如：时间、费用、 容量等。其在实际中常用于车载导航系统及各种城市应急系统中”。 2 4 最短路径算法的改进 最短路计算分静态最短路计算和动态最短路计算。静态路径最短路 是外界环境不变，计算最短路径。主要有d i j k s t r a 算法，a 算法和b 术算 法等。动态路径最短路是外界环境不断发生变化，即不能计算预测的情 况下计算最短路。结合动态最优规划思想我们对胁算法进行改进并将此改 进得到的模型用作我们监控系统的模型。 2 4 1 经典最短路径算法 1 、d i j k s t r a 算法 d i j k s t r a 算法是由e w d i j k s t r a l 9 5 9 年提出的适用于所有弧的权 均为非负的最短路径算法，是目日矿最短路径算法的理论基础。其时问复杂 度为0 ( i i ! ) ，其中i i 为节点数。 】3 太原理【：人学硕士研究生学位论文 的高0 i 辇时i h j 。 2 4 3 改进后的b 丰算法计算过程 改进后的b 十算法的算法流程图见图2 1 一- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ：l ：- - - - - u - u - - - - - - - - - l 。苎! 壁垒! 矍! 墨，璺! ：生 。舀运多* ( j ：!：!一 选取o p e n 褒上未啦援过的具有螗，j 、f 值的 节点b e s t n o d e 肚入c l o s e d 袭 。瓿j ；：二i 杀；釜! j ：m 。；赢 矿硅百e 哥南石百覃_ _ 生扎后继节点 ，一一一_ l 一， 建：t 肌s u c c e s s o r 返回b e s t n o d e 的指针 一- - - - - - - - - - 竺! ! 竺璺竺! ：竺r 。 * 、，。 ， 、 魁 7 ，、s u c e c l o s e 叫，1 s u c = o l dr 化它哥加到 。 址 ，一一，l 盟新确定o l d 的父辈节点为 b e s t n o d e 扑修正父辈节点的g 值 ! 和咖- 记下甙o l d ) 一j r = 一， t 一 f 算啪 岳五。一；i ：，矗；0 i ；s 一i 一一， m ”氍：譬? 墨嚣“ b e 洲o d e 的后裔柱 图2 一l ：改进后的b + 算法的算法流程图 f 嘻2 一li m p m v e da i g o d t h mb + n o wc h a n 1 7 s ：起始节点 希望估价函数 h ：启发晌数 o p e n 表：来扩展节点表 b e s t n o d b 最佳节点 c l o s e d 表t 扩展节点表 太原理【：人学硕士研究生学位论文 的高0 i 辇时i h j 。 2 4 3 改进后的b 丰算法计算过程 改进后的b 十算法的算法流程图见图2 1 一- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ：l ：- - - - - u - u - - - - - - - - - l 。苎! 壁垒! 矍! 墨，璺! ：生 。舀运多* ( j ：!：!一 选取o p e n 褒上未啦援过的具有螗，j 、f 值的 节点b e s t n o d e 肚入c l o s e d 袭 。瓿j ；：二i 杀；釜! j ：m 。；赢 矿硅百e 哥南石百覃_ _ 生扎后继节点 ，一一一_ l 一， 建：t 肌s u c c e s s o r 返回b e s t n o d e 的指针 一- - - - - - - - - - 竺! ! 竺璺竺! ：竺r 。 * 、，。 ， 、 魁 7 ，、s u c e c l o s e 叫，1 s u c = o l dr 化它哥加到 。 址 ，一一，l 盟新确定o l d 的父辈节点为 b e s t n o d e 扑修正父辈节点的g 值 ! 和咖- 记下甙o l d ) 一j r = 一， t 一 f 算啪 岳五。一；i i 二彰| 囊z ，* 一一 z 5 墓i 萋i i 萋萋8 ， 交通运输系统的 特点对b t 算法进行改进的，暂称为改进后的b + 算法，其基本思想具体如 1 5 x 太原理r 人学硕士研究生学位论文 o r a c l e ) 。 一个基本的矢量图形系统应具备以下功能： ( 一图形元素 应具备处理点、直线、圆、区域、标注等图像元素的能力以及处理图 例( 即图形块) 的能力。 图形操作 应具备图形的缩放、移动以及图层、颜色、线形等的懑坳蠢攀鼎圳涸 罐寝。 两黎垒i ；雒蛩飘饕 濡垡现必鎏錾羹冀萋委委i 零羹霎彗躁氆撩攀的稀；越羹。若黠稍稍鹄 锊群箝矍1 a d o ne t 的优越性 在我们的数据库中我们使用的数据访问方式是a d o n e t 。与a d o 和其他数据访问组件相 x 太原理工大学硕士研究生学位论文 戮鞭蘩 车辆i d ( f l o 身份证号 联系电话 姓名 住址 图3 1 数据库的e r 图 f i g 3 - le - rd i a g r a mo f d a t a b a s e 户只能对车辆表、轨迹数据表、报警记录表、查询记录和车主表进行查询 和输出报表。而系统级用户则对数据库中所有表拥有增加、删除、修改、 查询以及报表输出等权限。 3 4 数据库技术a d o n 盯 3 4 1 a d o n e t 的优越性 在我们的数据库中我们使用的数据访问方式是a d o n e t 。与a d o 和其他数据访问组件相比，a d o n e t 有以下几点优势： l 、互用性 2 1 太原理工大学硕士研究生学位论文 理丌销可能会由把记录集中的数值转换为com的数据类型91起。在 a d o n e t 中，则不需要进行这样的数据类型转换。5 、通用性 当将一个a d o 断开的记录集从一个组件传递给另一个组件时，接收 组件必须适应c o m 编组。也就是说，它必须是一个c o m 组件。当将 a d o n e t 数据集从一个组件传递给另一个组件时，这个限制并不适用。 由于数据集传递通过x m l 文件发生，并且由于x m l 是一个简单的、为 业界广泛接受的、基于文清臻器基；霪鬻乳豁晷f 姒哥雕露砭型 f j ，jr 幕雕墨掣甍之叫菱瓢| 勺 贬器引x m l 晦1 覆堰童1 腰凑嘿x m l 瞬鸣锕菇季稻玛，琶删翱蓥争卜棼甄每爱卜肾喜粥f 躬确翔j ；锕臻拉盟 篓瑚蔽西荇1 ：j 狙告桶鲥赫膨群跫翁掣嚣跸；火阿籍疑犁始垂耍以跟 踪发生季盟掣转嚣蹦粪 行，表示这个数据 集所保持的数掘。这些行记得它们的初始状态和当前状念，以便数据集可 以跟踪发生了何种变化。此外，d a t a s e t 通过x m l 提供了保持和不保持两 种模式。 d a t a s e t 可以被认为是a d o n e t 的中心，同时它代表了一组完整的 数据，包括了多个相关表和约束。当在一个企业解决方案的不同组件间传 递数据时，d a t as e t 提供一个丰富的对象模型。例如：在代表性的解决方 案中，一个客户应用程序通过u r l 请求数据，当请求到达适当的中间层 组件时，将使用适配器创建一个数据集。然后这个数据集被转换为一个 x m l 文档，传送回请求者。在客户应用程序上，使用控件组合来显示这 些数据。用户可以对数据进行操作。当准备完毕时，数据集再一次被转换 为x m l 文档，传送回服务器组件。该组件将x m l 文档转化为数据集， 然后使用适配器将改变的数据合并回d b m s 中。如果发生任何冲突，服务 器组件可以使用内置的商务规则对它们进行调整。经过调整的数据集被返 回用户。数据集然后可以被合并到现有的数据集中，用户可以重新开始使 用反映最新版本的数据集工作。 1 、使用数据集的方法 通常有两种方法来使用数据集：( 1 ) 用户可以编程创建一个数据集，然 太原理工大学硕士研究生学位论文 象将每个表连接起来。( 2 ) 用户可以选择使用现有的d b m s ，如s q l s e v e r 来填充数据集中的表。在这种方法中可以采用每个表一个 s q l d a t a s e t a d a p t e r 的方法使用数据填充d a t a t a b l e 对象。但是用户必须在 每个表之间创建d a t a r e l a t i o n 对象。 2 、建立和处理数据集的步骤： ( 1 ) 创建一个数据集，然后使用s q l d a t a s e t c o m 而a n d 或 a d o d a t a s e t c o m m a n d ，使用来自d b m s 的数据填充数据集中的每个 表。 ( 2 ) 通过添加或删除d a t a r o w 对象，改变个别d a t a b b l e 对象中的数据。 ( 3 ) 调用g e t c h a n g e s 方法创建第二个仅包含数据变化的数据集。 ( 4 ) 通过检查h a s e r r o r s 属性，检验第二个数据集是否有错误，如果该数 据集中的任何一个表有错误，将通知用户。 ( 5 ) 如果错误存在，检查每个数据表的h a s e o r s 属性。如果这个表有错 误，则调用d a t a t 曲l e 对象的g e t e h d r s 方法来返回一组有错误的 d a t a r o w 对象。 ( 6 ) 对于每个d a t a r o w 对象，检查r o w e r r o r 属性以获取特定数据。 ( 7 ) 如果可能，调整错误。 ( 8 ) 调用m e 玛e 方法，将来自第二个数据集的变化合并到第一个数据集 中。 ( 9 ) 调用s q l d a t a s e t c o m m a l l d ( 或a d o d a t a s e t c o m m a n d ) u p d a t e 方法， 将合并的数据集作为一个自变量传递。 ( 】0 ) 在数据集上调用a c c 印t c h a n g e s 方法，也可以选择调用 r e j e c t c h a n g e s 方法取消变化。 3 4 2 3a d o n e t 访问数据库的步骤 a d o n e t 访问数据库的步骤一般是： ( 1 ) 创建一个数据库链路； ( 2 ) 请求一个记录集合； ( 3 ) 把记录集合暂存到d a t a s e t ； ( 4 ) 如果需要，返回( 2 ) ； ( 5 ) 关闭数据库链路； 2 5 太原理j l ：人学硕十研究生学伊论文 第四章监控中心矢量图形系统的实现方法 国内的监控系统开发多是基于欧美国家成熟的g i s 开发系统，比如： m a p x 、m a p i n f o 等，当然这样可以缩短开发周期和减小研发人员的工作复 杂度。但是这种g i s 开发方法的缺点是可扩展性差、软件庞大，更重要的是 从某种意义上讲这样开发的系统没有自己的版权，显然这些缺点不利于我 们的系统在全国范围内推广。另外在图形处理显示方面v c + + 的优越性是 其它语言暂时无法替代的，故此我们监控中心的矢量图形系统采用v c + + 来刀+ 发，并在后期将其托管供前台c # 程序调用，就是说所有与地图有关 的请求都通过它俩之倒的通信来进行，所有大型处理程序都在监控中心机 房的服务器上运行。 4 1 矢量图形系统的图形元素类 一、图形元素类 对各种图形元素进行分析，可以发现各类图形元素具有一些相同的属 性和操作功能，如图形元素的颜色、线型、线宽、所在图层等属性和得到 一个图形元素是否做了删除标志等操作。把这些图形元素中共性的东西 ( 属性和操作) 组织存放在一个图形元素基类中，具体的图形元素类由这 个类派生【2 2 】。以下是实现代码： c l a s s c d r a w ；p u b l i c c o b j e c t 所有图形元素类都派生自该类 p r o t e c t e d ： i n tmc o l o r p e n ：画笔颜色 i n tmc o l o r b r u s h ；，区域填充颜色 i n tm l i n e t y p e ； 线型 i n tml i n e w i d e ； 线宽 s h o r t m ： 图层_ l a 3 ) e r i n tmi do n l y ；图形元素唯一的标识号 b o o lbd e l e t e ；是否处于删除状态 2 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 元素基类c d r a w 所具有的属性外，从图形集合特征上连续直线由许多顶点 组成，而且数目又是随机的。首先我们定义一个结构来存储连续直线的顶 点坐标： t y p e d e f s t r u c t f l o a tx ：顶点横坐标 f l o a ty ；顶点纵坐标 p o i n t s t r u c t ；存储每个顶点坐标的结构 为了节省存储套间对于连续直线的顶点坐标采用动念分配存储空间 的方法，即根据连续直线的顶点数目在c p l i n e 对象中动态分配存储顶点坐 标的存储空间。 c l a s sc p l i n e ：c d r a w p r o t e c t e d ： i n tmn u m b e r ；连续直线的顶点数目 p o i n t s t r u c t + m _ p o i n t l i s t ；存储顶点坐标的数组指针 f l o a tm _ f l o n g ；连续直线的长度 p u b l i c ： c p l i n e ( ) ) c p l i n e ( i n t c o l o r p e n ，) ：c d r a w ( ) ) ) 面类图形元素组织 面类图形元素根据围成面的边界不同分为圆形、椭圆形、多边形等不 同种类。我们以圆形为例简单说明一下，其它几种类同。 c l a s sc c i r c l e r g n ：c c i r c l e p r o t e c t e d ： b o o lm _ b t r a n s p a r e m ； f l o a tm _ f a r e a ； b 0 0 lmb f i l l ； 3 1 太原理一j ：大学硕士研究生学位论文 c c i r c l e r g n o c c i r c l e r g n ( i n tc o l o r p e n ，) ：c c i r c l e ( ) )