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1、摘要 随着社会的不断发展进步，110 报警服务平台已经成为人民生活不可或缺的 重要安全保障。这一方面说明我国公安系统建设取得了巨大的进步；另一方面也 意味着公安系统承载的责任也愈加重大。如何进一步提高 110 出警平台的工作效 率，缩短出警车辆的时间消耗成为今后 110 警务平台建设的重要内容。基于上述 考虑，本文以山东省潍坊市的城市道路网络为基础设计并实现了最优路径优化模 块，为 110 出警信息系统的构建提供基础，以达到提高 110 出警系统出警效率的 目的。 为了提高 110 公安系统的出警效率，本文对城市环境下的 110 出警路径优化 算法进行了研究。论文首先对路网数学模型进行了研究，
2、根据地图学和图论的有 关原理，将地图数据划分为节点和路段两种类型，分析总结了各种存储结构的原 理和特点，最终采用邻接矩阵存储地图矢量数据。然后，论文从更加实际的角度 出发，探讨道路阻值的设定，采用 AHP 层次分析法对道路阻值权重进行初步的 比较设定，使影响道路畅通性的各种因素可以纳入优化模型。论文的关键部分是 路径优化算法的研究，首先介绍各种路径寻优算法的分类和特点，重点讨论了 Dijkstra 算法和 A*启发式算法的原理和实现步骤，分析了两种算法各自的特点， 并将 Dijkstra 算法和 A*启发式算法作为本案例的路径优化算法进行实现。最后以 潍坊市的道路网络作为数据背景进行编程实现，
3、选取 MAPINFO 软件作为地图平 台，采用 MapBasic 二次开发语言进行算法编程，最终实现了潍坊城区的 110 出 警线路的优化选择。 关键词：关键词：路径优化算法，层次分析法，Dijkstra 算法，A*启发式算法 Abstract II Abstract With the development and progress of our society, 110 service platform has become an indispensable security to peoples life safety. On the one hand, it means the pub
4、lic security system of out country has made a tremendous progress. On the other hand it means the responsibility of the public security system bearing becomes more and more important. So how to improve the work efficiency of 110 Police Platform and shorten the time consuming of police vehicles becom
5、es the important part of building 110 platform in future. Based on the above considerations, this thesis designs and achieves the optimal path optimization module and set the stage for building the information system for 110 to go to patrol, on basis of urban road network of Weifang in Shandong prov
6、ince. It will increase the efficiency of the 110 police system. In order to improve the work efficiency of 110 Police Platform, this thesis researches the arithmetic path optimization of 110 to go to patrol in the city proper. At first, the thesis researches into the road network model, divides map
7、data into two types which are node and section according to the principle of cartography and graph theory, and summarizes the principles and characteristics of storage structures, which leads to store map vector data by adjacency matrix. Second, from a more practical point of view, it researches int
8、o how to set road resistance and sets the weights of road resistance initially by use of AHP, which brings various aspects influencing road smoothness into optimization model. Then the most important part of this thesis is the research of path optimization. It introduces classifications and characte
9、ristics of every kind of path searching firstly, and focus on the discussion of principles and implementation steps of Dijkstra and A* heuristic algorithm, then analyzes own characteristics of two algorithms. At the end we achieve those two algorithms as path optimization. Finally we make use of Map
10、Basic secondary development language to program the algorithms set data in road network of Weifang on MapInfo and achieve the optimization of the line for 110 to go to patrol in the city proper of Weifang. Abstract III Ketwords: Path optimization algorithm, Analytic Hierarchy Process(AHP), Dijkstra
11、algorithm, A* heuristic algorithm 目录 IV 目录 第一章第一章 引言引言.1 1.1 研究背景及意义1 1.1.1 研究背景.1 1.1.2 国内外研究现状.2 1.1.3 研究意义.6 1.2 论文的主要工作7 1.3 论文的章节安排7 第二章第二章 城市道路信息的储存城市道路信息的储存.9 2.1 引言9 2.2 地图的存储方法9 2.3 道路信息的存储11 2.4 本章小结13 第三章第三章 城市道路阻抗权重的确定城市道路阻抗权重的确定.14 3.1 引言14 3.2 道路阻抗值15 3.3 层次分析法17 3.3.1 层次分析法的基本原理.18 3.
12、3.2 层次分析法的基本步骤.18 3.4 层次分析法在阻值设置上的应用25 3.5 本章小结27 第四章第四章 110 出警线路优化算法出警线路优化算法28 4.1 引言28 4.2 最短路径算法28 目录 V 4.3 DIJKSTRA算法 .31 4.4 A*算法.33 4.5 本章小结38 第五章第五章 110 出警路径最优化算法的实现出警路径最优化算法的实现40 5.1 引言40 5.2 地图数字化40 5.2.1 数字化平台41 5.2.2 路网信息的提取42 5.3 算法实例研究47 5.3.1 Dijkstra 算法.47 5.3.2 A*算法50 5.3.2 结果分析52 5.
13、4 本章小结53 第六章第六章 总结和展望总结和展望.54 致谢致谢.56 参考文献参考文献.57 1 第一章 引言 1.1 研究背景及意义 1.1.1 研究背景 社会治安状况关系到每个公民的生命和财产安全，建设高效率的公安系统 是关系到人民能否安居乐业的重要问题。 20 世纪 80 年代以来，部分地方公 安机关根据社会治安形势发展的需要，建立了110 报警服务平台，满足广大 人民群众在危急情况下的求助需要，并且不断提高公安系统处理紧急事件的的 反应能力，扩大了服务范围和服务质量。 1987 年以后公安部要求全国各地公 安系统普遍的建立 110 服务平台，自此 110 报警服务平台的发展步入了
14、正轨。 2006 年，110 报警服务平台共出警 511 万人次，平均每分钟出警 10 次，各类案 件的侦破率也相应得到提高，由此可见 110 报警服务平台正发挥着越来越重要的 作用1。当 110 指挥中心接到群众报警后，部署警力能够在尽可能短的时间内 到达现场，不仅可以更大概率的捕获疑犯，控制现场秩序，还能尽早的控制现 场获取第一手现场资料。因而 110 系统的反应速度在一定程度上决定了公安 机关破获案件的成功率，因此如何使110 出警系统自动最优化出警路线显得 格外重要。提高出警效率，缩短出警车辆的路程耗时，应当利用现代运筹学和 信息管理科学进行最优规划设计，通过将城市地理信息数字化，借助
15、最优路径 模型的测算进行通行道路的选择。随着信息化的普及和发展，为了适应公安现 代化建设的需要，应当充分利用先进的通讯手段和计算机网络技术并结合各种 科学发展的高新技术成果为公安系统服务。未来信息化、智能化的110 最优 化调度系统将必然成为今后的发展趋势。 110 出警线路优化系统是应用地理信息技术提高城市治安工作水平和能力的 主要组成部分。具体来说，它就是在计算机软件和硬件的支持下，运用系统论、 信息论的理论和方法，结合计算机科学、计算机图形学、城市地理学、数据库技 术、现代通讯技术、网络技术和 GIS 技术产生的具有科学管理和综合分析功能的 软件系统。110 出警线路优化系统针对于城市公
16、安部门的工作需要具有城市路网 的空间内涵，同时具有集成化的优化分析功能，实现最优的调配。它能够提供业 2 务上的数据处理、统计、指挥调度以及实时处理、控制显示等功能，提高 110 公 安部门的指挥决策水平和整体作业能力及反应速度。 1.1.2 国内外研究现状 1.1.2.1 城市公安 GIS 发展现状 城市公安 GIS（Geographic Information System，地理信息系统 ）是城市 应急联动系统中非常重要的组成部分，城市应急联动系统是保障城市公共安全 的综合救援体系及集成技术平台，是集通信、计算机、网络、地理信息、全球 定位、图形图像、视频监控、数据库与信息处理等多种技术为一体的通信、信 息及指挥系统平台 2,3。城市公安 GIS 起源于上世纪 60 年代，原西德研制的 IMPOL 警察信息系统可以算做是最早的公安 GIS。之后到 90 年代，挪威主持开 发的 POS 系统是将 GIS 真正应用于治安管理并取得成功的系统4。我国公安 GIS 的发展和应用始于 1990 年，其主要目的是提高公安系统的执行效率。公安部研 究开发的服务于警用业务的指挥调度系
