[发明专利]一种基于图论的机动车尾气遥测设备布点方法

说明书

本发明涉及一种基于图论的机动车尾气遥测设备布点方法，将城市交通路网依据拓扑结构和交通流方向抽象成一个有向图，采用深度优先搜索算法找到该有向图中的所有有向回路；建立城市路网的有向回路超图模型，简化该超图，采用贪婪算法求出简化后有向回路简单超图的最小横贯，即为机动车尾气遥感监测设备的布点路段。本发明需要的信息更少，只利用了交通路网的拓扑结构和一些容易获得的交通信息，比如路段的车流量等级，城市的区域功能，路段是否建有天桥等，并且将交通信息数字化，更便于分析、分类和处理，对城市机动车尾气遥感监测设备布点问题的研究提供了新的思路和方法。

技术领域

本发明涉及一种基于图论的机动车尾气遥测设备布点方法，属于公共设施选址技术领域。

背景技术

空气污染的主要来源是交通尾气污染。据统计，大气污染物中，机动车的排放物占60％-70％。机动车排放的有害成分主要包括铅、一氧化氮、碳氢化合物、氮氧化物、硫化物、醛、可吸入颗粒物及其他化合物等。近几年来，我国机动车保有量急剧增长，机动车使用频率高，使用周期长，其尾气排放污染日趋严重，因此急需进行有效的机动车污染防治。

而进行机动车尾气污染治理的前提是对其尾气污染物的检测，目前我国对在用机动车的尾气污染检测主要使用无负荷测试方法和工况法。前者虽然操作简便、成本低，但测试结果只反映车辆怠速时的排放情况，并且检测不出氮氧化物。后者的检测结果虽然能够较为真实地反映机动车行驶中的排气状态，但所需设备昂贵，维护成本高，对试验条件的要求较为严格。机动车尾气遥感监测设备克服了传统的检测技术的缺陷，是机动车尾气检测的有效手段，可以在一天之内完成对大量在路机动车进行尾气排放污染物浓度的检测。机动车尾气遥感监测系统由广泛分布于交通路网的机动车尾气遥感监测设备组成，每天通过这些遥测设备的车辆数以万计，其排放情况可以被实时监测。然而由于路网上布设的遥测设备的数量受预算限制，所以遥测设备的布点选址问题成为机动车尾气遥感监测系统的一个关键技术。

申请号201510214145.6公开了一种城市路网机动车尾气实时遥感监测基址选取方法，该发明提供了一种当所有在路机动车的行驶轨迹已知的情况下，为测得尽可能多的机动车，通过将道路聚类最小化遥测设备的布点数量。不过该发明提出的方法需要获取所有在路机动车的行驶轨迹，而实际的在路机动车轨迹具有不确定性和难获取性，因此存在一定的局限性。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于图论的机动车尾气遥测设备布点方法，利用交通路网的拓扑结构和一些容易获得的交通信息，比如路段的车流量等级，城市的区域功能，路段是否建有天桥等，可以在检测到尽量多的车辆数的情况下，使布设的机动车尾气遥感监测设备的数目最少。

本发明技术解决方案：

一种基于图论的机动车尾气遥测设备布点方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将城市交通路网依据拓扑结构和交通流方向抽象成一个有向图，将交通路网信息抽象成一个数据矩阵，采用深度优先搜索算法找到所述有向图中的所有有向回路；

步骤二：将所有路段作为有向回路超图的顶点，所有有向回路作为有向回路超图的边，建立城市路网的有向回路超图模型，简化该有向回路超图，得到简单有向回路超图，建立简单有向回路超图中顶点的加权度模型，寻找加权度模型中加权度最大的顶点，采用贪婪算法求出简单有向回路超图的最小横贯，即为机动车尾气遥感监测设备的布点路段；所述加权度是指融合了交通路网信息的简单有向回路超图的顶点的度，所述简单有向回路超图的最小横贯是指能够覆盖简单有向回路超图所有边的最小顶点集合。

所述步骤一中，将交通路网信息抽象成一个数据矩阵，如下：