三维天地智能路径规划引擎：以算法驱动，重新定义智能路径优化技术

随着环境监测和设备巡检工作的日益复杂化,传统的人工路径规划方式正面临效率和精度的双重挑战。企业和环保部门正面临着采样点数量的激增、采样频次的提高以及对时效性的更高要求。随着合规要求的日趋严格,采样工作需要同时考虑效率和标准化操作。鉴于多元化约束条件的增加(包括时间窗口、优先级、资源限制等),规划难度呈指数级增长。鉴于传统规划方法已无法满足复杂场景下的精准调度需求,智能化升级已成为必然趋势,智能路径规划成为解决高精度调度与标准化作业难题的必然选择。

一、路径规划引擎搭建

随着业务场景智能化升级的推进,三维天地(301159)创新性地研发了路径规划引擎。该引擎深度整合多维度技术与行业特定需求,构建了高精度、高效率的可视化路径规划应用场景。引擎能够处理前端输入的地理信息以获取地理数据,通过算法优化和多源数据融合,运用迭代优化机制计算出最短的闭环巡检路线。

同时,引擎还能将路径规划以最优地图路线的形式可视化展示,从而提高多个采样点巡检工作的效率。通过实现多采样点的高效覆盖与科学调度,显著提升了数据采集的效率和质量,为巡检采样任务提供了科学合理的最优路径解决方案。

二、引擎核心能力

三维天地路径规划引擎采用智能路径规划技术,全面覆盖所有采样点,最小化行驶距离,从而生成最优的采样顺序。最终,它能够构建出最短的闭环巡检路线,实现大规模点位组合的优化。这项技术在考虑实际路径约束条件的基础上,能够在复杂环境下实现高效路径的生成。

1、多源数据融合建模

用户输入的点位名称及对应经纬度数据

高德地图/天地图等开放平台的具体道路数据

三维天地将该引擎整合了地理信息数据、道路流量、交通状况等多种数据源,构建了一个多源数据融合框架,为精准路径计算提供了全面的数据支持,从而支持复杂的规划决策和智能分析。基于采样点的经纬度信息,并结合道路网络结构,采用距离运算公式来计算球面距离,生成了表征距离的数据集。这些数据为路径规划算法提供了精确的输入,进而实现了路径决策的增强。

2、路径优化

算法优化:采用改进型进化算法优化大规模和高复杂度的路径规划方案,引入局部搜索增强策略计算近似全局最优路径。

组合优化:进化算法概率调整可以增加种群多样性,平衡算法在广度搜索和深度挖掘之间的能力,更有效地组合优秀基因,提高新解质量。

多次迭代优化策略:采用多种群迭代进化策略扩大解空间覆盖范围,得到多目标约束下的全局最优解,提升路径规划精度。

3、最优路线可视化

前端页面与后端联动渲染地图路线,实现最优规划路线的直观显示。

三、路径规划引擎应用场景

1、市场抽检

针对市场安全抽检,在区域划分、样品类别的复杂约束条件下实现抽样最优路径规划,保证监管覆盖率。

考虑样品保存条件和实验室处理能力的约束条件,合理规划同一路径上不同类别样品的采集顺序和数量。

结合季节性和区域风险因素,动态调整抽检频次和范围,实现精准监管。  

整合历史抽检数据,识别高风险区域,智能调整抽检密度与频率。

2、设备巡检与维护

优化数千设备点位的巡检路径,平衡巡检频次与路径长度。  

结合工艺流程关联性,生成关键设备群组化巡检路线。

支持多复杂条件约束的路径规划,如设备维护优先级、检修时间窗口等,实现多目标决策。  

基于设备健康状态动态调整巡检频率,合理规划适配的巡检路径。

智能平衡日常巡检与定期检修计划,实现资源最优调度。

3、环境监测

考虑样品类型多样性(水质、土壤、气体)的保存条件差异,规划最优采样路径与顺序。  

流域水质采样任务中,结合水文数据动态调整采样点优先级,确保关键数据采集时效性。

基于季节性变化和生态系统敏感性,设计分阶段监测路径,支持多样本类型的协同采集路径规划。  

整合气象数据与污染扩散模型,生成针对性采样方案,提高监测代表性。

4、采购运输与贸易物流

多采购点的场景下,整合GIS数据、道路流量、价格和质量多维度约束条件,生成最优采购路径和时序安排。

对实时路况进行分阶段动态路径规划,智能应对交通拥堵与路况变化。

跨区域贸易物流中,整合铁路、公路和航运多种交通方式,计算综合成本最低的运输路线。

大宗商品交易中,结合交货期、仓储容量和运输资源约束,实现多批次、多节点的物流网络优化。    

支持季节性商品采购策略制定路径规划方案,平衡价格波动与库存成本。

四、路径规划引擎展望

知识图谱融合:融合地理信息、遥感数据等多维度知识库,实现路径规划与业务规则的深度融合。构建行业特定知识图谱,实现经验沉淀与智能推理,提升系统自主决策能力。

多模式协同规划:发展多模式交通工具协同的路径规划,如无人机、车辆、步行的最优组合方案,打造立体化监测网络。

算法自进化:沉淀路径规划经验,提升算法针对性和适应性,形成自进化的智能规划引擎。通过深度学习与强化学习技术,实现算法持续优化与知识积累。

标准化与开放生态:推动路径规划标准化建设,促进不同行业间的技术协同和经验共享,打造多场景适配的路径规划技术方案。构建开放的技术生态,支持第三方算法集成与应用拓展。

三维天地通过技术创新和场景深化,进一步促进了智能路径规划与行业知识的深度融合,致力于打造更加个性化和场景化的解决方案,实现从“感知-决策-执行”的全流程智能规划。

同时,智能路径规划技术将在更广阔的场景中发挥至关重要的作用,为企业提供科学的决策支持和运营效率的提升。三维天地将持续深化在智能路径规划领域的研究,构建全面的智能路径规划生态,建立路径规划技术的行业标准体系,以推动技术的融合与创新。