一種多層建筑最優(yōu)路徑規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種多層建筑最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，具體設(shè)及多層建筑和大型公共建 筑的室內(nèi)跨樓層路徑分析，屬于路徑分析技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 室內(nèi)路徑分析與室外路徑分析的不同之處在于室內(nèi)的=維空間。傳統(tǒng)的最優(yōu)路徑 規(guī)劃是基于節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)連通拓?fù)淠Ｐ停部捎糜?維空間中，如JiyeongLee將室內(nèi)= 維實(shí)體(房間、n、過道等）統(tǒng)一抽象為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間通過水平連接和垂直連接關(guān)系W圖的 形式建立=維網(wǎng)絡(luò)連通拓?fù)淠Ｐ?，?shí)現(xiàn)簡單的路徑分析。MarkStevens等人通過對二維的 CAD數(shù)據(jù)建立點(diǎn)之間的=維拓?fù)潢P(guān)系來進(jìn)行路徑分析。DandanLi提出了基于概念格的室 內(nèi)模型，通過位置和出口之間的連接關(guān)系圖表明室內(nèi)空間的連接關(guān)系。ThomsBecker等人 將室內(nèi)空間分為多個(gè)分別表達(dá)不同信息的層次，建立了多層次模型，其中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層表 達(dá)了室內(nèi)元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。溫永寧等通過對房產(chǎn)數(shù)據(jù)特點(diǎn)的分析，路徑"和"節(jié)點(diǎn)" 為關(guān)鍵要素，表達(dá)樓宇內(nèi)部的空間關(guān)系及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并用于緊急疏散的樓宇路徑構(gòu)建中。
[0003] 然而，由于節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)連通拓?fù)淠Ｐ蚖連通權(quán)值表示各節(jié)點(diǎn)之間的連通性和 連通成本，并沒有空間概念，將其運(yùn)用于=維空間中所得的路徑將忽略空間上的位置信息， 沒有考慮樓層運(yùn)一空間位置信息對最優(yōu)路徑規(guī)劃的影響，導(dǎo)致有可能會出現(xiàn)"低樓層一一 高樓層一一中間樓層"或"低樓層一一中間樓層一一高樓層一一中間樓層"的情況，如圖1所 示，樓層順序?yàn)?-4-2。而要避免運(yùn)種情況，可通過對樓層連接進(jìn)行合理的權(quán)值定義(夸 大樓層連接的連通成本)，但其基于全局網(wǎng)絡(luò)，將增大問題規(guī)模，影響路徑分析效率，特別是 對于高層建筑，顯然不是合理的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，基于分層結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò) 分析模式，提供一種多層建筑最優(yōu)路徑規(guī)劃方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用W下技術(shù)方案： 一種多層建筑最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，所述方法的具體步驟包括： 步驟一、設(shè)定樓層總數(shù)為Wwr，將路徑中的?？奎c(diǎn)按樓層分類，統(tǒng)計(jì)出各樓層?？奎c(diǎn) 的數(shù)目仿化7^^]，形成各樓層?？奎c(diǎn)集合^^^]，其中，〇 < 乂巧^^^^表示第^'層； 步驟二、設(shè)定i= 1，根據(jù)i=i+ 1進(jìn)行迭代，按樓層遞增順序，查找第一個(gè)分布有?？?點(diǎn)的樓層，當(dāng)?？奎c(diǎn)的數(shù)目仿undi]〉1時(shí)，創(chuàng)建單層結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行該層最優(yōu) 路徑分析，得到該層最優(yōu)路徑做ute[i]，設(shè)置路徑分析的終點(diǎn)紐〇防如(，并設(shè)置起始樓層 沉arWoor=i，其中，/康示動態(tài)構(gòu)建的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，表示樓層i的路網(wǎng)； 步驟S、繼續(xù)根據(jù)i=i+ 1進(jìn)行迭代，若當(dāng)前樓層數(shù)乂Wwr且當(dāng)停靠點(diǎn)的數(shù)目 仿〉〇,則設(shè)置結(jié)束樓層公化//如or=i，將終點(diǎn)公化/化如巧日入到?？奎c(diǎn)集合F[i]中； 步驟四、創(chuàng)建跨樓層結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)^^%，瓜。.^。^，方&</0。。^，對進(jìn)行跨樓層最優(yōu)路徑 分析得到跨樓層最優(yōu)路徑做ute[i]，其中，W康示樓層連接、藻示起始樓層的路網(wǎng)、 。。藻示結(jié)束樓層的路網(wǎng)； 步驟五、獲取化wfe[J]的終點(diǎn)賦為公打邊如'打(，并設(shè)置沉ar巧oor=i; 步驟六、循環(huán)執(zhí)行步驟=至步驟五，進(jìn)行其余分布有?？奎c(diǎn)的樓層的路徑分析，直至J'= 巧〇〇。得到遍歷所有停靠點(diǎn)的多樓層最優(yōu)路徑化?U祐。
[0006] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟二還包括，當(dāng)?？奎c(diǎn)的數(shù)目仿= 1時(shí)，則將該?？奎c(diǎn)賦為公化/化如t，并設(shè)置沉=i。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟二和步驟四中，對結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)中的多點(diǎn) 最優(yōu)路徑分析采用基于Dijkstra算法的遞推方法， 301、 設(shè)定集合片（K，…，呀為如^亭靠點(diǎn)，進(jìn)行最優(yōu)路徑分析時(shí)，從起始?？奎c(diǎn) ^出發(fā)，查找距離^最近的停靠點(diǎn)^^2，得到路徑樂(^，吩； 302、 再從?？奎c(diǎn)^^2出發(fā)，查找距離^"2最近的停靠點(diǎn)^"3，得到路徑樂(盡咕； 303、W步驟301和302的形式進(jìn)行類推，從?？奎c(diǎn)Ki出發(fā)，查找距離Ki最近的停靠 點(diǎn)K，得到路徑樂化1，K)，直至得到樂化1，0 ; 304、 得到遍歷所有?？奎c(diǎn)的路徑： 樂二{樂化吩，樂化，咕，…，樂化1，0 }; 式中，n為?？奎c(diǎn)總個(gè)數(shù)，WKi，0表示兩個(gè)?？奎c(diǎn)之間的最短路徑。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟二至步驟五中，采用結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分 析模式，將各樓層路網(wǎng)和樓層連接均視為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，根據(jù)?？奎c(diǎn)的樓層分布情況選擇相應(yīng) 的路網(wǎng)數(shù)據(jù)動態(tài)地構(gòu)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)行路徑分析。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟四中，實(shí)現(xiàn)跨樓層最近路徑分析的具體 過程為： 基于路網(wǎng)集構(gòu)建的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)模型AM%，1，W,}，設(shè)樓層i-1和樓層i的?？奎c(diǎn)數(shù)目 分別為",1和",，其集合分別為K.1二化1,1，K.1,2,…，和片化,1，K.,2,…，K.,J， 其中，々樓層/的第少h?？奎c(diǎn)； 501、 進(jìn)行樓層i-l的最優(yōu)路徑分析，根據(jù)多點(diǎn)最優(yōu)路徑分析方法，得到路徑 化.1 二W化 1,1，K.1,2)，樂化 1,2,K.1,3)，…，樂化 1,。…，K.1,。"）}; 502、 獲取化.1的終點(diǎn)并添加到?？奎c(diǎn)集合K中，則K.二化1,?1，K.,1，K.,2，…，K;J; 5〇3、W 為起始點(diǎn)，進(jìn)行樓層i的最優(yōu)路徑分析，得到路徑化-K,1)， 樂化1，K;2)，…，樂化,…，K;?)}，即為由樓層w至樓層的最優(yōu)路徑。
[0010] 本發(fā)明采用W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果： 1、 更加符合人的行為習(xí)慣，能夠使樓層之間的轉(zhuǎn)換成本最小，特別是在電梯模式的多 層建筑最優(yōu)路徑分析中，能使電梯乘坐次數(shù)和乘坐距離最小，減少時(shí)間成本； 2、 算法效率與樓層總數(shù)無關(guān)，更加適合較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)分析，可讓多層建筑中的跨樓 層路徑分析更加高效； 3、 由于該算法的結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模式，可根據(jù)需求定義不同的樓層轉(zhuǎn)換規(guī)則，更具靈 活性。
【附圖說明】
[0011] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中，路徑分析會出現(xiàn)的"低樓層一-高樓層一-中間樓層"情況示 意圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明中，分層結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)路徑分析流程圖。
[0013] 圖3是具體實(shí)施例中，采用全局路徑分析的結(jié)果示意圖。
[0014] 圖4是具體實(shí)施例中，采用分層結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò)路徑分析的結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明： 本發(fā)明所公開的多層建筑最優(yōu)路徑規(guī)劃方法設(shè)及下述具體算法： (1)多點(diǎn)最優(yōu)路徑算法 在多點(diǎn)最優(yōu)路徑的解算中，采用基于DUkstra算法的遞推方法，假設(shè)集合片（K， …，為如^亭靠點(diǎn)，進(jìn)行最優(yōu)路徑分析時(shí)，從停靠點(diǎn)K(起始點(diǎn)）出發(fā)，查找距離K 最近的停靠點(diǎn)^^2，得到路徑樂(^，吩；再從?？奎c(diǎn)^"2出發(fā)，查找距離^"2最近的?？奎c(diǎn)^^3，得 到路徑樂(盡咕；W此類推，從?？奎c(diǎn)出發(fā)，查找距離最近的停靠點(diǎn)K，得到路徑 樂(^1，K);直至得到樂(^"?1，0。最終得到遍歷所有?？奎c(diǎn)的路徑： 樂二{樂(K，吩，樂化，咕，…，樂化1，0 } (1) 式中，n為?？奎c(diǎn)總個(gè)數(shù)；1，0表示兩個(gè)?？奎c(diǎn)之間的最短路徑。
[0017] (2)分層結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò) 多層建筑最優(yōu)路徑分析算法采用結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析模式，將各樓層路網(wǎng)和樓層連接 均視為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，可根據(jù)?？奎c(diǎn)的樓層分布情況選擇相應(yīng)的路網(wǎng)數(shù)據(jù)動態(tài)地構(gòu)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng) 絡(luò)模型并進(jìn)行路徑分析。設(shè)路網(wǎng)為^^瓜。，^，瓜2，一，瓜<}，其中巧3樓層總數(shù)，瓜康示樓層 連接(樓梯或電梯表示樓層i的路網(wǎng)。當(dāng)進(jìn)行樓層i-1與樓層i之間的最優(yōu)路徑分析 時(shí)，自動選取W路網(wǎng)集構(gòu)建相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)模型，W供進(jìn)行由樓層i-1至樓 層i的最優(yōu)路徑分析。相比基于全局網(wǎng)絡(luò)模型的最優(yōu)路徑分析減小了問題規(guī)模。
[0018] (3)跨樓層最優(yōu)路徑 基于分層結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中由1，W,}路網(wǎng)集構(gòu)建的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行由樓 層J'-l至樓層i的最優(yōu)路徑分析。設(shè)樓層i-1和樓層i的?？奎c(diǎn)數(shù)目分別為Ai和A，其 集合分別為K.1二化M，K.1,2,…，K.1,…}和K.二化,1，K;2,…，K.,J，其中K;為樓層i 的第7個(gè)?？奎c(diǎn)。首先，進(jìn)行樓層i-l的最優(yōu)路徑分析，采用式（1)的多點(diǎn)最優(yōu)路徑分析方 法，得到化.1二{樂化1,1，K.1,2)，樂化1,2,K.1,3)，…，樂化1,…1，K.1,…;然后，獲取化.1的終 點(diǎn)K.1,…并添加到帥，則K.二化1,…，K;1，K;2,…，;最后，WK.1,…為起始點(diǎn)，進(jìn) 行樓層i的最優(yōu)路徑分析，得到化二W化1,…，K,i)，樂化,1，K;2)，…，樂化，…，即可 得到由樓層j'-i至樓層的最優(yōu)路徑。
[0019] (4)多樓層最優(yōu)路徑 根據(jù)上述基于分層結(jié)構(gòu)化動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的跨樓層最優(yōu)路徑分析，進(jìn)行多樓層最優(yōu)路徑分 析。首先，將?？奎c(diǎn)按所在樓層分類，得到各樓層?？奎c(diǎn)集K;然后，按一定樓層轉(zhuǎn)換規(guī) 貝ij(可根據(jù)具體需求而定，此處W按樓層遞增順序進(jìn)行說明）進(jìn)行分層最優(yōu)路徑分析。設(shè)分 布有停靠點(diǎn)的樓層為/M/；，巧，…，&}，首先，進(jìn)行樓層的最優(yōu)路徑分析，若的停靠點(diǎn)個(gè) 數(shù)大于1，則創(chuàng)建單層結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行該樓層最優(yōu)路徑分析得到如再W《的終點(diǎn)為樓層 巧的起始點(diǎn)，遍歷樓層巧所有?？奎c(diǎn)，得到最優(yōu)路徑馬;若的?？奎c(diǎn)個(gè)數(shù)等于1，則直接W 該點(diǎn)為樓層巧的起始點(diǎn)，遍歷樓層巧所有?？奎c(diǎn)得馬。然后，進(jìn)行樓層A(2 <i《左-1) 的最優(yōu)路徑分析，在樓層A得出遍歷該樓層所有?？奎c(diǎn)的最優(yōu)路徑化后，W化的終點(diǎn)為樓 層A+1的起始