【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种道路施工，特别是涉及一种复杂地形施工便道快速智能设计方法。
技术介绍
1、道路是一条三维空间的实体，它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物，要与地形、地物、环境、景观相协调；施工道路路径规相当复杂，因为它涉及到很多限制条件，需要综合考虑很多因素，例如山谷中的道路应避开陡坡，道路应避开沼泽地，道路应合理跨过河流、通过小村庄、连接小区居民点，还需要计算通向大城市的最短路线。合理的施工道路的规划，是进行各项基建工程的先决条件。如何设计施工道路路径，在复杂的地形中找到一条既快速又安全的最优路径，既能够高效直达目的地，又能够尽可能避免陡峭或难以行走的地形，目前在现有技术中，还没找到解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种复杂地形施工便道快速智能设计方法。
2、为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了复杂地形施工便道快速智能设计方法，包括以下步骤：
3、第一步，登录施工便道设计平台；
4、第二步，登录施工便道设计平台后，将起始点和目标点坐标信息以及dem数据输入施工便道最优路径系统，以得到最优路径；
5、第三步，展示最优路径。
6、在本专利技术的一种优选实施方式中，在第二步中包括以下步骤：
7、s1，对dem数据预处理，获取输入的起始点和目标点坐标信息；
8、s2，将起始点放入开放列表中，遍历与起始点相邻的
9、s3，与起始点相邻的节点中，计算临近节点所需代价值，选择最优节点；
10、s4，判断最优节点是否为目标节点，若是则输出最优路径，否则执行下一个步骤；
11、s5，扩展当前最优节点的子节点，判断当前最优节点的子节点是否存在于开放列表或关闭列表；如果子节点不存在于开放列表和关闭列表，则将子节点放入开放列表中，然后选取下一个最优节点；如果子节点已存在于关闭列表则跳过该节点；如果子节点已存在于开放列表，则代表该节点已经作为其他节点的临近节点被计算过了，重新计算作为子节点的代价值，比较该节点新旧代价值，如果新代价值更小，则将最优节点作为子节点的父节点；如果旧代价值更小，则保持旧的父节点；
12、s6，循环以上操作直到到达终点或开放列表为空。
13、在本专利技术的一种优选实施方式中，在步骤s3中，利用评价函数从临近节点中选择最优节点，该评价函数采用赋分值或三维代价函数的形式。
14、在本专利技术的一种优选实施方式中，在步骤s3中，利用赋分值的形式构造评价函数，考虑距离判定、坡率判定和无效值判定，对待判定点根据规则赋值，选取赋值总和最大的节点作为最优节点。
15、在本专利技术的一种优选实施方式中，在步骤s3中，利用三维代价函数的形式构造评价函数，其中坡率函数表达式为ek*slope，计算不同待判定点的评价值，选取评价值最小的节点作为最优节点。
16、在本专利技术的一种优选实施方式中，步骤s3中，代价值是判定节点是否为最优节点的根本判据，采用三维距离计算公式，该公式计算结果反映两像素点之间的现实距离，其表达式为：
17、
18、式中：
19、xi和xe分别表示i节点和e节点的x轴坐标；
20、yi和ye分别表示i节点和e节点的y轴坐标
21、zi和ze分别表示i节点和e节点的高程数据；
22、size表示dem模型像素大小。
23、在本专利技术的一种优选实施方式中，在距离计算公式的基础上，采用赋分值和三维代价函数的评价函数，通过对最优节点的子节点进行赋分或者直接计算三维代价，将赋分值最大或三维代价最小的子节点作为新的最优节点。
24、在本专利技术的一种优选实施方式中，采用赋分值的a*算法在路径规划中的应用，通过比较父节点和不同子节点之间的特定属性确定最优路径，算法对父节点的每一个可能的临近子节点赋值，该分值基于多个关键因素的综合评估，包括：
25、起点到子节点的距离(node_g)与起点到父节点的距离(cur_g)做比较；
26、if node_g<cur_g；score+＝x (2)
27、子节点到终点的距离(node_d)与父节点到终点的距离(cur_d)作比较；
28、if node_d<cur_d；score+＝y (3)
29、父节点和子节点之间的坡率(slope)判定和无效点判定；
30、
31、上述式子中的x、y、z、k应至少满足以下约束条件；
32、k>x+y+z (5)
33、其中：
34、x，y，z，k分别为第1赋值、第2赋值、第3赋值和第4赋值；
35、node_g，cur_g，node_d，cur_d利用公式(1)计算；
36、坡率利用公式(4)计算；
37、node_h和cur_h分别指子节点和父节点的高程；
38、α指设定的坡率阈值；
39、无效点高程值均为-9999；
40、score+＝x等价于score＝score+x即是将score+x所得数值赋值给score；
41、score+＝y等价于score＝score+y即是将score+y所得数值赋值给score；
42、score+＝z等价于score＝score+z即是将score+z所得数值赋值给score；
43、score-＝k等价于score＝score-k即是将score-k所得数值赋值给score；
44、将父节点和周围八个子节点进行以上比较，选取score最大的节点作为最优节点。
45、在本专利技术的一种优选实施方式中，算法优先选择那些从起点到当前点有着较长距离，从当前点到终点有着较短距离，并且坡率更小的路径点。
46、在本专利技术的一种优选实施方式中，采用三维代价函数的评价函数，考虑了路径的三维空间距离，同时将地形的坡率纳入计算，使得路径规划能够更加贴近实际地形条件的需求，坡率的引入是通过一个指数函数ek*slope来实现，其中slope为父节点和子节点之间的坡率，k是放大系数，放大系数的作用是调节坡率因素在整个评价函数中的影响程度，随着k值的增加，坡率对评价函数的影响也随之增大，算法在评价不同路径时更加重视路径的平缓度，避免那些坡度大的地形，确保路径的安全性和可行性，三维代价函数的表达式为：
47、
48、其中：
49、xi和xe分别表示i节点和e节点的x轴坐标；
50、yi和ye分别表示i节点和e节点的y轴坐标；
51、zi和ze分别表示i节点和e节点的高程数据；
【技术保护点】
1.一种复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在第二步中包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在步骤S3中，利用评价函数从临近节点中选择最优节点，该评价函数采用赋分值或三维代价函数的形式。
4.根据权利要求3所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在步骤S3中，利用赋分值的形式构造评价函数，考虑距离判定、坡率判定和无效值判定，对待判定点根据规则赋值，选取赋值总和最大的节点作为最优节点。
5.根据权利要求3所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在步骤S3中，利用三维代价函数的形式构造评价函数，其中坡率函数表达式为ek*slope，其中slope为父节点和子节点之间的坡率，k是放大系数，计算不同待判定点的评价值，选取评价值最小的节点作为最优节点。
6.根据权利要求2所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，步骤S3中，代价值是判定节点是否为最优节点的
7.根据权利要求6所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在距离计算公式的基础上，采用赋分值和三维代价函数的评价函数，通过对最优节点的子节点进行赋分或者直接计算三维代价，将赋分值最大或三维代价最小的子节点作为新的最优节点。
8.根据权利要求7所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，采用赋分值的A*算法在路径规划中的应用，通过比较父节点和不同子节点之间的特定属性确定最优路径，算法对父节点的每一个可能的临近子节点赋值，该分值基于多个关键因素的综合评估。
9.根据权利要求7所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，采用三维代价函数的评价函数，考虑了路径的三维空间距离，同时将地形的坡率纳入计算，使得路径规划能够更加贴近实际地形条件的需求，坡率的引入是通过一个指数函数ek*slope来实现，其中slope为父节点和子节点之间的坡率，k是放大系数，放大系数的作用是调节坡率因素在整个评价函数中的影响程度，随着k值的增加，坡率对评价函数的影响也随之增大，算法在评价不同路径时更加重视路径的平缓度，避免那些坡度大的地形，确保路径的安全性和可行性。
10.根据权利要求1所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在第一步中利用登录用户的手机号实现登录施工便道设计平台。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在第二步中包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在步骤s3中，利用评价函数从临近节点中选择最优节点，该评价函数采用赋分值或三维代价函数的形式。
4.根据权利要求3所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在步骤s3中，利用赋分值的形式构造评价函数，考虑距离判定、坡率判定和无效值判定，对待判定点根据规则赋值，选取赋值总和最大的节点作为最优节点。
5.根据权利要求3所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，在步骤s3中，利用三维代价函数的形式构造评价函数，其中坡率函数表达式为ek*slope，其中slope为父节点和子节点之间的坡率，k是放大系数，计算不同待判定点的评价值，选取评价值最小的节点作为最优节点。
6.根据权利要求2所述的复杂地形施工便道快速智能设计方法，其特征在于，步骤s3中，代价值是判定节点是否为最优节点的根本判据，采用三维距离计算公式，该公式计算结果反映两像素点之间的现实距离，其表达式为：
7.根据权利要求6所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金铜，屈辉，周斌科，付抗，杨佳树，邢振华，崔贤，贾锟，
申请(专利权)人：中建铁投建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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