一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及旅游路線導航領域，尤其涉及一種基于多目標優化的景區路線自動規 劃方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會不斷的進步，旅游景點花樣越來越多，旅客時間越來越寶貴，對于景區旅 游的路線規劃需求也越來越多樣。單單是最短路線的規劃方法是不能滿足游覽需要的。特 別是景區路線并不像城市街道那樣具有很強的規則性，而且景區的景點由于需要花時間停 駐觀賞，給時間計算也增添了新的負擔。面對一個陌生的景區，規劃游覽路線主要為三種方 式：
[0003] 第一種，游客根據景區地圖自行規劃。這種方式需要游客短時間內通過地圖對景 區有全面的了解，并且要求顧客具有較好的數學規劃能力。顯然，一般的游客是無法做到很 好規劃路線的。
[0004] 第二種，景區服務和旅游團導游。這種方式對于路線規劃的效果較好，但是成本 高，而且對于景區服務人員和機構來說也增加了壓力。旅游團往往會帶游客進入購物場所， 或者為了趕時間而沒有在重要的景點停駐足夠的時間讓游客觀賞。
[0005] 第三種，使用導航軟件。和景區導航有關的大致有以下幾種1)A*或類似搜索算 法規劃最短路線；2)基于興趣點和聚類的路線規劃；3)基于客流量的動態路線規劃。其中 A*搜索算法主要用在起終點確定的路線規劃中，主要求最短路徑，雖然是很好的算法，但在 出口入口相同的景區無法使用；興趣點和聚類則更適合應用在娛樂生活大片區域或者城區 中，對景區景點適用性不是很強；而基于客流量的動態路線規劃，規劃目標太過單一，無法 滿足用戶的不同需求。
【發明內容】
[0006] 為了克服傳統景區導航通用性差、功能少、成本高等問題，本發明提供一種具有較 強適應性和可靠性、能夠滿足用戶不同需求的基于多目標優化的景區路線自動規劃方法。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于多目標優化的景區路線自 動規劃方法，包括以下步驟：
[0008] (1)通過GPS獲取用戶地理位置信息，識別用戶所在的景區；
[0009] (2)對景區信息、景點分布、路線耗時進行初始化；
[0010] ⑶用戶輸入需求，包括用戶必過的景點和游覽時間限制，將需求轉化為優化目標 和約束條件；
[0011] ⑷對于用戶無時間限制的情況，轉化為旅行商（TSP)問題，采用遺傳算法規劃游 覽路徑；對于用戶有時間限制的情況，轉化為最大團（MCP)問題，采用帶約束的遺傳算法規 劃游覽路徑；
[0012] (5)優化結果可視化，將路線反饋給用戶。
[0013] 進一步地，所述步驟2通過以下子步驟來實現：
[0014] (2. 1)根據用戶GPS信息，與數據庫景區信息進行匹配，反饋給用戶景區名稱、評 分、推薦景點、門票等信息；
[0015] (2. 2)從數據庫中讀取并反饋景區的景點分布、描述、評分及參觀時間，游覽路線 分布，加載路線埋點及行走耗時信息；其中行走耗時根據前期游人行走速度的統計結果制 定；景點參觀時間和行走耗時根據人流量進行調整；景點評分則轉化為之后路線規劃步驟 中各景點的權重。
[0016] 進一步地，所述步驟3具體包括以下子步驟：
[0017] (3. 1)用戶根據步驟2中所反饋的景點信息，選擇必過景點，也可以不選；
[0018] (3. 2)用戶選擇是否有游覽時間限制，如果沒有，進入步驟3. 3,否則進入步驟 3. 4 ；
[0019] (3. 3)在步驟3. 1中選擇的景點為路線規劃中一定經過的點，如果在步驟（3. 1)中 沒有選擇必過景點，則默認選擇景區所有景點并提示用戶再次確認；
[0020] (3. 4)將用戶輸入的游覽時間限制作為路線規劃的約束條件；如果在步驟3. 1中 選擇了必過景點，首先對比所選景點游覽總時間與時間限制的大小，若游覽時間大于等于 時間限制，則提示用戶時間不足請重新選擇景點，或提示用戶不選擇景點而使用系統給出 的在限定時間內經過總評分最高或經過景點數最多的優化路線。
[0021] 進一步地，所述步驟4中，所述用戶無時間限制情況的路徑規劃具體包括以下子 步驟：
[0022] a.根據行走路線上的埋點，獲取所選擇的各景點之間的距離信息并進行編碼；隨 機生成遍歷所選景點的若干不同基因編碼的個體作為遺傳的初始種群；
[0023] b.根據預置的行走速度V，使用以下公式計算第k個個體的適應度f(k):
【主權項】
1. 一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 通過GPS獲取用戶地理位置信息，識別用戶所在的景區； (2) 對景區信息、景點分布、路線耗時進行初始化； (3) 用戶輸入需求，包括用戶必過的景點和游覽時間限制，將需求轉化為優化目標和約 束條件； (4) 對于用戶無時間限制的情況，轉化為旅行商（TSP)問題，采用遺傳算法規劃游覽路 徑；對于用戶有時間限制的情況，轉化為最大團（MCP)問題，采用帶約束的遺傳算法規劃游 覽路徑； (5) 優化結果可視化，將路線反饋給用戶。
2. 按權利要求1所述的一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法，其特征在于， 所述步驟2具體包括以下子步驟： (2. 1)根據用戶GPS信息，與數據庫景區信息進行匹配，反饋給用戶景區名稱、評分、推 薦景點、門票等信息； (2. 2)從數據庫中讀取并反饋景區的景點分布、描述、評分及參觀時間，游覽路線分布， 加載路線埋點及行走耗時信息；其中行走耗時根據前期游人行走速度的統計結果制定；景 點參觀時間和行走耗時根據人流量進行調整；景點評分則轉化為之后路線規劃步驟中各景 點的權重。
3. 按權利要求1所述的一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法，其特征在于， 所述步驟3具體包括以下子步驟： (3. 1)用戶根據步驟2中所反饋的景點信息，選擇必過景點，也可以不選； (3. 2)用戶選擇是否有游覽時間限制，如果沒有，進入步驟3. 3,否則進入步驟3. 4 ; (3. 3)在步驟3. 1中選擇的景點為路線規劃中一定經過的點，如果在步驟3. 1中沒有選 擇必過景點，則默認選擇景區所有景點并提示用戶再次確認； (3. 4)將用戶輸入的游覽時間限制作為路線規劃的約束條件；如果在步驟3. 1中選擇 了必過景點，首先對比所選景點游覽總時間與時間限制的大小，若游覽時間大于等于時間 限制，則提示用戶時間不足請重新選擇景點，或提示用戶不選擇景點而使用系統給出的在 限定時間內經過總評分最高或經過景點數最多的優化路線。
4. 按權利要求1所述的一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法，其特征在于， 所述步驟4中，所述用戶無時間限制情況的路徑規劃具體包括以下子步驟： a. 根據行走路線上的埋點，獲取所選擇的各景點之間的距離信息并進行編碼；隨機生 成遍歷所選景點的若干不同基因編碼的個體作為遺傳的初始種群； b. 根據預置的行走速度V，使用以下公式計算第k個個體的適應度f(k):
其中Iu是第i和第j個景點之間路徑的長度，t i是第i個景點的游覽時間，η為選擇 的景點個數，個體適應度越大，認為越優； c. 根據每個個體適應度占總適應度的比例，使用輪盤賭的方法進行選擇，生成0-1之 間的隨機數，大于該隨機數的個體被選擇，并依照適應度賦予相應的選擇次數； d. 選擇出的個體隨機配對，隨機選擇交叉點進行單點交叉操作，并加以變異運算，生成 子代； e. 重復步驟b-d直到迭代次數達到設定值或群體適應度不再上升，將適應度最大值對 應的個體所代表的路線作為最終的規劃路線。
5. 按權利要求1所述的一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法，其特征在于， 所述步驟（4)中，所述對于用戶有時間限制情況的路徑規劃具體包括以下子步驟： A. 根據行走路線上的埋點，獲取所有景點之間的距離信息和景點游覽時間并對景點進 行編碼，編碼為〇或1，〇為不經過，1為經過；隨機生成包含所有景點的若干不同基因編碼 的個體作為遺傳的初始種群； B. 對于最高總評分，使用以下公式計算第k個個體的適應度f(k):
其中Pi是第i個經過的景點的評分，m為最大團的節點數，個體適應度越大，認為越優； 對于最多景點數量，直接將經過的景點數量作為個體適應度； 使用以下公式作為約束條件：
其中，t(k)為游覽總時間，Iu是第i和第j個景點之間路徑的長度，t i是第i個景點 的游覽時間，V是預置的行走速度；如果t (k)大于用戶設定的時間限定值，則該個體直接淘 汰； C. 根據各每個個體適應度占總適應度的比例，使用輪盤賭的方法進行選擇，生成0-1 之間的隨機數，大于該隨機數且滿足約束條件的個體被選擇，并依照適應度賦予相應的選 擇次數； D. 選擇出的個體隨機配對，隨機選擇交叉點進行單點交叉操作，并加以變異運算，生成 子代； E. 重復B-D直到迭代次數達到設定值或群體適應度不再上升，將適應度最大值對應的 個體所代表的路線作為最終的規劃路線。
6. 按權利要求1所述的一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法，其特征在于， 所述步驟5具體包括以下子步驟： (5. 1)根據優化結果，將規劃的路線上的埋點點亮，形成以用戶當前位置為起始點的游 覽路線； (5. 2)啟動計時，啟動里程統計； (5. 3)用戶位置動態更新； (5. 4)進入隨時響應用戶更改路線或中途插入景點的狀態。
【專利摘要】本發明公開了一種基于多目標優化的景區路線自動規劃方法，該方法能根據用戶不同需求，結合評分賦予景點不同權重，采用相應算法規劃景區游覽路線，使用戶得到最優的游覽線路。當用戶時間充裕時，根據用戶選擇想要游覽的景點，規劃出所耗時間最短的游覽線路；當用戶時間不足時，根據用戶限定的時間，給出限定時間內游覽景點最多或景點評分最高的線路供用戶選擇。其中支持景區自動識別、景點選擇、中途插入景點再規劃等功能。本發明方法具有良好自適應能力和可靠性，能夠最大程度滿足游客用戶的需求。
【IPC分類】G01C21-34, G01C21-00
【公開號】CN104634343
【申請號】CN201510040659
【發明人】張欣蔚, 呂劍彪, 馬利剛, 王進
【申請人】杭州格文數字技術有限公司, 杭州天邁網絡有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月27日