CN116883633A

CN116883633A - 一种基于gis模拟智能体移动及可调速的可视化方法和装置

Info

Publication number: CN116883633A
Application number: CN202311151151.2A
Authority: CN
Inventors: 王超; 连建晓; 王永恒; 巫英才; 陈卫; 恽爽; 侯锦辉; 曾洪海; 董子铭; 金星; 段曼妮
Original assignee: Zhejiang Lab
Current assignee: Zhejiang Lab
Priority date: 2023-09-07
Filing date: 2023-09-07
Publication date: 2023-10-13
Anticipated expiration: 2043-09-07
Also published as: CN116883633B

Abstract

本发明公开了一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法和装置，包括：基于智能体的坐标在地图上创建所有智能体；设定周期，获取每个智能体在每个周期的坐标信息，比较当前周期与上一周期的坐标，确定智能体是否移动，若移动，则保存该智能体在当前周期的起始坐标和目标坐标；初始化移动智能体运动前的状态，设定运动速度和单周期运动步数并计算当前周期的运动时长和单步运动时长，从而计算当前周期移动智能体的运动路径；按照运动路径在地图上模拟智能体的移动；则每个移动智能体连续多周期的运动路径即可在GIS地图上模拟智能体的移动并可视化。本发明将带有地理坐标信息的智能体真实映射到GIS地图上；且移动过程可视化的速度支持灵活设置。

Description

一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法和装置

技术领域

本发明属于信息可视化领域，尤其涉及一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法和装置。

背景技术

由于环境、技术、时间等成本的原因，不能等到事情发生以后再处理，因此需要通过对各种现实场景进行模拟，并推演出未来可能发生的情况或预知未来产生的后果。

目前可模拟的场景大概有三种模型分类：多智能体模型、系统动力学模型和离散模型。这三种模型可以涵盖现实中的绝大多数场景。

其中多智能体模型是一种表示多个独立但相互影响的智能体的算法。它可以被用来模拟各种复杂的系统，如社会系统、经济系统和生物系统。通常由一组智能体组成，每个智能体都有自己的行为和目标。每个智能体都可以获得其他智能体的信息，从而影响自己的行为和目标。这种模型可以用来模拟实际系统中的行为，以更好地理解它们的运作机制。

模型运行过程中智能体会按照预期设计完成智能决策，并最终得到结果。但该方式存在的四点不足：（1）智能体对目标的选择不可见；（2）即使可以通过数据查找到每个周期的目标选择，但难以理解，缺少对移动过程的直观体验；（3）对于带有地理坐标信息的智能体，也无法直观的理解该地理坐标所代表的含义；（4）对于可视化的移动过程，有时需要关注每次移动，有时仅需要感知整体的运动，无法根据实际需要对运动速度动态调整。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法和装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，包括以下步骤：

（1）基于智能体的坐标在地图上创建所有智能体；

（2）设定周期，获取每个智能体在每个周期的坐标信息，比较当前周期与上一周期的坐标，确定智能体是否移动；若智能体是移动的，则保存该智能体在当前周期的起始坐标和目标坐标/>；

（3）初始化移动智能体运动前的状态，设定移动智能体的运动速度和单周期运动步数，并计算当前周期内移动智能体的运动时长和单步运动时长/>，从而计算当前周期移动智能体的运动路径；

（4）按照步骤（3）得到的运动路径在地图上完成运动来模拟智能体的移动；

（5）重复步骤（2）-步骤（4），每个移动智能体连续多周期的运动路径即可在GIS地图上模拟智能体的移动并可视化。

进一步地，所述步骤（1）包括以下子步骤：

（1.1）初始化GIS地图；

（1.2）获取所有智能体坐标信息；

（1.3）利用GIS地图API创建标记元素，并将标记定位到对应智能体的坐标上。

进一步地，所述步骤（3）中，设定的运动速度可动态调整；所述设定的运动速度大于等于0.1倍速。

进一步地，设定最小单步运动时长为，最大单步运动时长为/>，若步骤（3）中计算的单步运动时长/>，则重置单步运动时长/>，更新单周期运动步数/>；若/>,则重置单步运动时长/>,更新单周期运动步数。

进一步地，所述最小单步运动时长大于等于16ms，小于等于50ms；所述最小单步运动时长/>大于等于100ms，小于等于500ms。

进一步地，所述步骤（3）中，计算每个移动智能体的运动路径，具体为：根据步骤（2）中获得的起始坐标和目标坐标/>，再结合计算的单周期运动步数S，通过平均间距的分配方式计算获得当前周期该智能体的运动路径P。

进一步地，平均间距的分配方式为：平均经度间隔，平均纬度间隔/>，则路径上第n个点坐标经度为，第n个点坐标纬度为/>。

进一步地，所述步骤（4），具体为：通过设置定时器的时间间隔为，定时循环次数为S，在第n次时获得所有智能体的元素标记/>，并通过GIS地图API将该标记的坐标设为/>，即可完成智能体在GIS地图上的一周期运动。

一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化装置，包括一个或多个处理器，用于实现上述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，用于实现上述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法。

本发明的有益效果是：

（1）多智能体模型中智能体移动的可视化；

（2）带有地理坐标信息的智能体可真实映射到GIS地图上；

（3）智能体移动过程可视化的速度支持灵活设置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图；

图2 为运动开始前初始化流程图；

图3为智能体运动流程图；

图4为智能体初始化示意图；

图5为1倍速下智能体运动示意图；

图6为8倍速下智能体运动示意图；

图7为本发明的一种硬件结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本发明进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，包括以下步骤：

（1）基于智能体的坐标在地图上初始化创建所有智能体；具体包括以下子步骤：

（1.1）初始化GIS地图；

（1.2）获取所有智能体的坐标信息；

（1.3）利用GIS地图API创建指定样式的标记元素，并将标记定位到对应智能体的坐标上；其中，可以创建不同样式的标记元素/>，以区分不同种类的智能体。

其中，周期的设定需结合具体场景，周期一般设定在1-10s之间；例如：当需要在每个周期内关注指定智能体的运动过程，可以将周期时长设置为10s，不至于周期时间太短，而看不到自己关注的信息；当不需要关注个别智能体运动过程，只需要大概了解每周期有多少智能体在运动，可以设为3s；当不关注智能体运动，单纯希望每个周期可以尽快跑完，看到每个周期的图表数据，可以设为最短1s。

（3）初始化移动智能体运动前的状态，设定移动智能体的运动速度和单周期运动步数计算当前周期内移动智能体的运动时长和单步运动时长/>，从而计算当前周期移动智能体的运动路径，如图2所示，具体计算如下：

智能体移动的运动速度可动态调整，所述设定的运动速度大于等于0.1倍速，小于1倍速即放慢，大于1倍速即加快；具体结合场景来设定运动速度，在实际应用中，若需要关注每次移动，则可以调小运动速度；若仅需要感知整体的运动，则可以调大运动速度；为确保与设定的运动速度保持一致，每个周期运行前需要根据设定的运动速度和单周期运动步数实时计算单周期运动时长以及智能体单步运动时长，其中单周期运行时长为T，设定的运动速度为V，单周期运动步数S；

所述单周期运动时长的计算方法为：；

所述智能体单步运动时长的计算方法为：；

为避免步数太多影响运动性能，或步数太少导致视觉效果卡顿，对单步运动时长做进一步优化；所述优化计算方法为：设定最小单步运动时长为，最大单步运动时长为，当步骤3中计算的智能体单步运动时长/>，表示步数太多，可能会影响运行性能，需要减少移动次数，重置单步运动时长/>，同时更新单周期运动步数；当步骤3中计算的智能体单步运动时长/>，表示步数太少，视觉效果会卡顿，可增加移动次数，重置单步运动时长/>, 同时更新单周期运动步数；其中，最小单步运动时长/>取值范围为/>；最大单步运动时长/>取值范围为/>。

根据步骤（2）中获得的当前周期的起始坐标和目标坐标/>，再结合上述实时计算得到的单周期运动步数S，通过平均间距的分配方式计算获得当前周期该智能体的运动路径P；

所述平均间距的分配方式具体为：平均经度间隔，平均纬度间隔/>，则路径上第n个点坐标经度为，第n个点坐标纬度为/>；其中， />和/>表示起始坐标和目标坐标的经度， />和表示起始坐标和目标坐标的纬度。

（4）按照步骤（3）得到的运动路径在地图上完成运动来模拟智能体的移动，如图3所示，具体为：通过设置定时器的时间间隔为，定时循环次数为S，在第n次时获得所有智能体的元素标记/>，并通过GIS地图API将该标记的坐标设为/>，即可完成智能体在GIS地图上的一周期运动；

（5）重复步骤（2）-步骤（4），每个移动智能体连续多周期即可在GIS地图上模拟智能体的移动可视化。

实施例1：

如图4所示，初始化GIS地图后，获取到企业智能体4个，居民智能体13个；利用GIS地图API创建企业智能体标记元素，居民智能体标记元素/>；并将所有标记定位到对应智能体的坐标上。

如图5所示，表示在1倍速状态下智能体的运动示例。设定单周期运行时长T为3秒，设定速度V为1倍速，单周期运动步数S为10步,最小单步运动时长为，最大单步运动时长为/>；

点击开始后，计算当前周期运动总时长，单步运动时长/>, 由于/>，重置，更新单周期运动步数/>；

获取当前周期移动数据识别到居民智能体A5发生移动，从起始坐标M1（经纬度分别为， />）移动到目标坐标M4（经纬度分别为， />）；

平均经度间隔，平均纬度间隔/>，则从M1到M4路径上共有15个运动点，第一个点经度，第一个点纬度，以此类推得到另外14个运动坐标点。

通过的单步运动时间间隔定时器，在第一次时获得居民智能体的元素标记/>，通过GIS地图的API将/>的坐标设为/>，可完成/>在GIS地图上的一步运动；以此类推定时循环执行14次后，即可完成/>在该周期的连续运动效果，连续多周期即可在GIS地图上模拟/>的移动可视化。

实施例2：

如图6所示，表示在运动启动后切换为8倍速状态下智能体的运动示例。设定单周期运行时长T为3秒，设定速度V为8倍速，单周期运动步数S为10步，最小单步运动时长为，最大单步运动时长为/>；

点击开始后，计算当前周期运动总时长，单步运动时长/>，由于/>，重置/>，更新单周期运动步数/>；

获取当前周期移动数据识别到居民智能体A5发生移动，从起始坐标M1（经纬度， />）移动到目标M4（经纬度/>，）；

平均经度间隔平均纬度间隔/>，则从M1到M4路径上共有8个运动点，第一个点经度，第一个点纬度，以此类推得到另外7个运动坐标点。

通过的单步运动时间间隔定时器，在第一次时获得居民智能体的元素标记/>，通过GIS地图的API将/>的坐标设为/>，可完成/>在GIS地图上的一步运动；以此类推定时循环执行14次后，即可完成/>在该周期的连续运动效果；连续多周期即可在GIS地图上模拟/>的移动可视化。

与前述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法的实施例相对应，本发明还提供了一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化装置的实施例。

参见图7，本发明实施例提供的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化装置，包括一个或多个处理器，用于实现上述实施例中的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法。

本发明的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化装置的实施例可以应用在任意具备数据处理能力的设备上，该任意具备数据处理能力的设备可以为诸如计算机等设备或装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在任意具备数据处理能力的设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图7所示，为本发明的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化装置所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图7所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法。

所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是任意具备数据处理能力的设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡（Smart Media Card，SMC）、SD卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims

1.一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）基于智能体的坐标在地图上创建所有智能体；

2.如权利要求1所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，所述步骤（1）包括以下子步骤：

（1.1）初始化GIS地图；

（1.2）获取所有智能体坐标信息；

3.如权利要求1所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，所述步骤（3）中，设定的运动速度可动态调整；所述设定的运动速度大于等于0.1倍速。

4.如权利要求1所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，设定最小单步运动时长为，最大单步运动时长为/>，若步骤（3）中计算的单步运动时长/>，则重置单步运动时长/>，更新单周期运动步数/>；若/>,则重置单步运动时长/>,更新单周期运动步数/>。

5.如权利要求4所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，所述最小单步运动时长大于等于16ms，小于等于50ms；所述最小单步运动时长/>大于等于100ms，小于等于500ms。

6.如权利要求1所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，所述步骤（3）中，计算每个移动智能体的运动路径，具体为：根据步骤（2）中获得的起始坐标和目标坐标/>，再结合计算的单周期运动步数S，通过平均间距的分配方式计算获得当前周期该智能体的运动路径P。

7.如权利要求6所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，平均间距的分配方式为：平均经度间隔，平均纬度间隔/>，则路径上第n个点坐标经度为，第n个点坐标纬度为/>。

8.如权利要求7所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法，其特征在于，所述步骤（4），具体为：通过设置定时器的时间间隔为，定时循环次数为S，在第n次时获得所有智能体的元素标记/>，并通过GIS地图API将该标记的坐标设为/>，即可完成智能体在GIS地图上的一周期运动。

9.一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化装置，其特征在于，包括一个或多个处理器，用于实现权利要求1-8中任一项所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时，用于实现权利要求1-8中任一项所述的一种基于GIS模拟智能体移动及可调速的可视化方法。