CN111504322B - 一种基于可视域的景点游览微路线规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，将覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，划定为待处理区域，基于待处理区域所对应的地形DEM格网数据，针对待处理区域中的各个候选观景点，应用可视地形格网单元集合与目标景点所对应地形格网单元集合之间的重叠度，结合预设重叠度阈值，选择各个目标观景点；进而获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线，帮助游客能够高质量的游览景区的景观，提供最佳的观光路线，避免一样的景点看多次，让人不会产生景点疲劳。

Description

一种基于可视域的景点游览微路线规划方法
技术领域
本发明涉及一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，属于路线规划技术领域。
背景技术
随着社会的不断发展，旅游业在我国也发展的越来越好，在工作之余人们会选择出去旅游。当今社会，“快节奏”已经成为大家生活的主旋律，人们外出旅游也越来越讲究观赏的效率。在大力发展生态文明背景之下，对山地风景区景观游赏路线组织设计的相关研究更是十分迫切、且必要的。目前，旅游路径规划相关研究也越来越多，路径规划的应用范围也越来越广泛，比如智能交通、物流运输等，还有如何路径最短、时间最短、以及可视域能够尽量涵盖整个景区等少约束条件的游览路径规划问题，成为了目前现有技术需要解决的技术问题；同时，随着社会与技术需求的发展，很多相关求解最短路径问题的加速与优化策略被提了出来，如启发式策略、层次搜索策略、压缩搜索空间策略等。
将现实景区的地形用DEM进行地形表达，可以看作是栅格图像，分辨率越高意味着表示地形的栅格点数就越多，从而对地形的描述更为详细。随着DEM地形的分辨率越来越高，路径规划搜索算法的复杂度呈指数增加。因此，基于高分辨率DEM的地形路径规划是非常耗时的。
目前，对于旅游路径规划相关的研究有很多，但是其中大多数都是宏观的，比如说你想要来某地旅游，针对当地比较出名的一些景点，通过路径最短、时间最短、费用等问题的考虑，综合考虑得出一条较为优化的游览路径，但是现有技术中，缺乏对于某一个具体景点内游览路线的规划，实际游览效果不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，引入视觉观景感受，能够在提高观景效率的同时，获得优秀的观景效果。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，包括用于获得观察目标景点的游览微路线，包括如下步骤：
步骤A.以预设单个观景点所占正方形区域作为格网单元，定义覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，构成待处理区域，并获得待处理区域所对应的地形DEM格网数据，然后进入步骤B；
步骤B.基于待处理区域所对应的地形DEM格网数据，获得目标景点所覆盖的各个地形格网单元，构成目标景点所对应的地形格网单元集合，然后进入步骤C；
步骤C.分别针对待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点，获得待处理区域中对应候选观景点360度可视域范围内的各个地形格网单元，构成该观景点所对应的可视地形格网单元集合；进而获得各候选观景点分别所对应的可视地形格网单元集合，然后进入步骤D；
步骤D.获得各候选观景点所对应可视地形格网单元集合、分别与目标景点所对应地形格网单元集合之间的重叠度，并选取大于预设重叠度阈值的各重叠度，获得该各重叠度分别所对应的候选观景点，作为各个目标观景点，然后进入步骤E；
步骤E.应用最短路径算法，获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤A包括如下步骤：
步骤A1.定义覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，构成待处理区域；
步骤A2.标定待处理区域中的地形数据；
步骤A3.基于待处理区域的地形数据，以预设单个观景点所占正方形区域作为格网单元，获得待处理区域所对应的地形DEM格网数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤C中，通过如下步骤,获得所述待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点；
步骤C1.基于待处理区域的地形数据，针对其中指定各地形因素，获得待处理区域中同时满足各地形因素所对应预设条件的各个区域，作为各个待处理区域，并进入步骤C2；
步骤C2.将各待处理区域中的各个格网单元，分别作为各个候选观景点，即获得所述待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各地形因素包括高程地形因素、坡度地形因素、坡向地形因素、地表径流地形因素、样地面积地形因素。
作为本发明的一种优选技术方案：所述高程地形因素所对应的预设条件为山顶制高点或山脊线；
所述坡度地形因素所对应的预设条件为0°～15°之间的坡地；
所述坡向地形因素所对应的预设条件为以正北方向为0°，按顺时针方向取值0°～360°，坡向为315°～360°和30°～45°的区域；
所述地表径流地形因素所对应的预设条件为避开地表径流保护区域；
所述样地面积地形因素所对应的预设条件为不低于预设面积、能够建设人工设施的区域。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤D中，分别针对各个候选观景点，按如下公式：
Figure BDA0002459205990000031
获得该候选观景点所对应可视地形格网单元集合V与目标景点所对应地形格网单元集合D之间的重叠度R，其中，|V∩D|表示集合V与集合D之间重叠地形格网单元的数量，|D|表示集合中地形格网单元的数量。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤E中，应用Dijsktra算法或A*算法，获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括用于获得目标景区的游览路线，其中，首先分别针对目标景区中的各个目标景点，通过步骤A至步骤E的方法，获得各个目标景点分别所对应的游览微路线；然后应用最短路径算法，获得目标景区中各个目标观景点之间的最短路径，即构成目标景区的游览路线。
作为本发明的一种优选技术方案：应用Dijsktra算法或A*算法，获得目标景区中各个目标观景点之间的最短路径，即构成目标景区的游览路线。
本发明所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计基于可视域的景点游览微路线规划方法，将覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，划定为待处理区域，基于待处理区域所对应的地形DEM格网数据，针对待处理区域中的各个候选观景点，应用可视地形格网单元集合与目标景点所对应地形格网单元集合之间的重叠度，结合预设重叠度阈值，选择各个目标观景点；进而获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线，帮助游客能够高质量的游览景区的景观，提供最佳的观光路线，避免一样的景点看多次，让人不会产生景点疲劳。
附图说明
图1是本发明所设计基于可视域的景点游览微路线规划方法的流程示意图；
图2是本发明应用实施例中的景点示例图；
图3是本发明应用实施例中的景点地形区域图；
图4是本发明应用实施例中景点的候选观景点分布图；
图5是本发明应用实施例中景点的目标观景点分布图；
图6是本发明应用实施例中景点的最优游览微路线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明所设计一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，包括用于获得观察目标景点的游览微路线，实际应用中，如图1所示，执行如下步骤A至步骤E。
步骤A.以预设单个观景点所占正方形区域作为格网单元，定义覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，构成待处理区域，并获得待处理区域所对应的地形DEM格网数据，然后进入步骤B。
实际应用当中，步骤A具体包括如下步骤A1至步骤A3。
步骤A1.定义覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，构成待处理区域。
步骤A2.标定待处理区域中的地形数据。
步骤A3.基于待处理区域的地形数据，应用ArcGIS工具软件，以预设单个观景点所占正方形区域作为格网单元，获得待处理区域所对应的地形DEM格网数据。
步骤B.基于待处理区域所对应的地形DEM格网数据，获得目标景点所覆盖的各个地形格网单元，构成目标景点所对应的地形格网单元集合，然后进入步骤C。
实际应用中，上述步骤A至步骤B的执行，诸如针对如图2所示的一个景点，获得如图3所示该景点所对应的地形格网单元集合。
步骤C.分别针对待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点，获得待处理区域中对应候选观景点360度可视域范围内的各个地形格网单元，构成该观景点所对应的可视地形格网单元集合；进而获得各候选观景点分别所对应的可视地形格网单元集合，然后进入步骤D。
实际应用中，步骤C中，根据基于GIS的自然地理空间分析、以及基于多源大数据的人文景观节点分析，通过如下步骤C1至步骤C2，获得所述待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点。
步骤C1.基于待处理区域的地形数据，运用工具软件如ArcGIS，叠加分析其中指定各地形因素，获得待处理区域中同时满足各地形因素所对应预设条件的各个区域，作为各个待处理区域，并进入步骤C2。
这里各地形因素包括高程地形因素、坡度地形因素、坡向地形因素、地表径流地形因素、样地面积地形因素；所述对应于各地形因素的预设条件的设计中，如下5点。
1.如所述高程地形因素所对应的预设条件为山顶制高点或山脊线，其中，自然制高点即山顶的空间中心性和标志性较强，视通性最高，视域空间呈发散状；山脊线是山顶的带状延伸，视野较广，视域空间具有导向性和分割性；
2.所述坡度地形因素所对应的预设条件为0°～15°之间的坡地，诸如平坡地、缓坡地和中坡地；
3.所述坡向地形因素所对应的预设条件为以正北方向为0°，按顺时针方向取值0°～360°，坡向为315°～360°和30°～45°的区域，诸如观江、观洲视角，以及避开光线直射；
4.所述地表径流地形因素所对应的预设条件为避开地表径流保护区域，即避免山体发生雨洪、滑坡、泥石流等灾害，保护山地的生态安全；
5.所述样地面积地形因素所对应的预设条件为不低于预设面积、能够建设人工设施的区域，诸如不低于200m2、能够建设人工设施的区域。
步骤C2.将各待处理区域中的各个格网单元，分别作为各个候选观景点，即获得所述待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点。
实际应用中，诸如针对图2所示景点，执行上述步骤，获得如图4所示，各个候选观景点分布图。
步骤D.获得各候选观景点所对应可视地形格网单元集合、分别与目标景点所对应地形格网单元集合之间的重叠度，具体分别针对各个候选观景点，按如下公式：
Figure BDA0002459205990000051
获得该候选观景点所对应可视地形格网单元集合V与目标景点所对应地形格网单元集合D之间的重叠度R，其中，|V∩D|表示集合V与集合D之间重叠地形格网单元的数量，|D|表示集合中地形格网单元的数量。
如何选取大于预设重叠度阈值的各重叠度，获得该各重叠度分别所对应的候选观景点，作为各个目标观景点，然后进入步骤E。实际应用中，诸如选取大于50％的各重叠度。
实际应用中，诸如针对图2所示景点，执行上述步骤D，获得如图5所示，各个目标观景点分布图。
当获得了所有的目标观景点之后，我们就可以在地形上规划得到一条最短游览路线，要得到一个景点的最佳游览路线，我们想要走尽可能少的路、能够游览覆盖景区最大的景点区域，能够让游客得到一次高质量的旅行。在之前的步骤中，我们通过层层筛选选出了目标景点的各个目标观景点，利用相关最短路径计算算法，计算出经过各个目标观景点之间的最短路径，我们采用启发式路径规划算法进行求解，即执行如下步骤E。
步骤E.应用最短路径算法，诸如Dijsktra算法或A*算法，获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线。
应用中，诸如针对图2所示景点，执行上述步骤E，获得如图6所示，该景点的游览微路线。
实际应用当中，还设计获得目标景区的游览路线，其中，首先分别针对目标景区中的各个目标景点，通过上述步骤A至步骤E的方法，获得各个目标景点分别所对应的游览微路线；然后应用最短路径算法，诸如Dijsktra算法或A*算法，获得目标景区中各个目标观景点之间的最短路径，即构成目标景区的游览路线。
上述技术方案所设计基于可视域的景点游览微路线规划方法，将覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，划定为待处理区域，基于待处理区域所对应的地形DEM格网数据，针对待处理区域中的各个候选观景点，应用可视地形格网单元集合与目标景点所对应地形格网单元集合之间的重叠度，结合预设重叠度阈值，选择各个目标观景点；进而获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线，帮助游客能够高质量的游览景区的景观，提供最佳的观光路线，避免一样的景点看多次，让人不会产生景点疲劳。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，包括用于获得观察目标景点的游览微路线，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A.以预设单个观景点所占正方形区域作为格网单元，定义覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，构成待处理区域，并获得待处理区域所对应的地形DEM格网数据，然后进入步骤B；
步骤B.基于待处理区域所对应的地形DEM格网数据，获得目标景点所覆盖的各个地形格网单元，构成目标景点所对应的地形格网单元集合，然后进入步骤C；
步骤C.分别针对待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点，获得待处理区域中对应候选观景点360度可视域范围内的各个地形格网单元，构成该观景点所对应的可视地形格网单元集合；进而获得各候选观景点分别所对应的可视地形格网单元集合，然后进入步骤D；
步骤D.获得各候选观景点所对应可视地形格网单元集合、分别与目标景点所对应地形格网单元集合之间的重叠度，并选取大于预设重叠度阈值的各重叠度，获得该各重叠度分别所对应的候选观景点，作为各个目标观景点，然后进入步骤E；
上述步骤D中，分别针对各个候选观景点，按如下公式：
Figure FDA0003161894480000011
获得该候选观景点所对应可视地形格网单元集合V与目标景点所对应地形格网单元集合D之间的重叠度R，其中，|V∩D|表示集合V与集合D之间重叠地形格网单元的数量，|D|表示集合中地形格网单元的数量；
步骤E.应用最短路径算法，获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线。
2.根据权利要求1所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，其特征在于，所述步骤A包括如下步骤：
步骤A1.定义覆盖目标景点、以及目标景点一周预设半径区域，构成待处理区域；
步骤A2.标定待处理区域中的地形数据；
步骤A3.基于待处理区域的地形数据，以预设单个观景点所占正方形区域作为格网单元，获得待处理区域所对应的地形DEM格网数据。
3.根据权利要求1所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，其特征在于，所述步骤C中，通过如下步骤,获得所述待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点；
步骤C1.基于待处理区域的地形数据，针对其中指定各地形因素，获得待处理区域中同时满足各地形因素所对应预设条件的各个区域，作为各个待处理区域，并进入步骤C2；
步骤C2.将各待处理区域中的各个格网单元，分别作为各个候选观景点，即获得所述待处理区域中围绕目标景点的各个候选观景点。
4.根据权利要求3所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，其特征在于：所述各地形因素包括高程地形因素、坡度地形因素、坡向地形因素、地表径流地形因素、样地面积地形因素。
5.根据权利要求4所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，其特征在于：所述高程地形因素所对应的预设条件为山顶制高点或山脊线；
所述坡度地形因素所对应的预设条件为0°～15°之间的坡地；
所述坡向地形因素所对应的预设条件为以正北方向为0°，按顺时针方向取值0°～360°，坡向为315°～360°和30°～45°的区域；
所述地表径流地形因素所对应的预设条件为避开地表径流保护区域；
所述样地面积地形因素所对应的预设条件为不低于预设面积、能够建设人工设施的区域。
6.根据权利要求1所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，其特征在于：所述步骤E中，应用Dijsktra算法或A*算法，获得各个目标观景点所对应的最短路径，即构成目标景点的游览微路线。
7.根据权利要求1所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，其特征在于：还包括用于获得目标景区的游览路线，其中，首先分别针对目标景区中的各个目标景点，通过步骤A至步骤E的方法，获得各个目标景点分别所对应的游览微路线；然后应用最短路径算法，获得目标景区中各个目标观景点之间的最短路径，即构成目标景区的游览路线。
8.根据权利要求7所述一种基于可视域的景点游览微路线规划方法，其特征在于：应用Dijsktra算法或A*算法，获得目标景区中各个目标观景点之间的最短路径，即构成目标景区的游览路线。
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