本發(fā)明涉及地理信息科學(xué)空間優(yōu)化，具體而言，涉及一種基于量子計(jì)算的地理選址方法。

背景技術(shù)：

1、地理信息科學(xué)中的服務(wù)設(shè)施選址問題通常依賴于地理空間優(yōu)化模型，但現(xiàn)有技術(shù)在處理復(fù)雜度較高的空間優(yōu)化模型時(shí)存在諸多不足。例如，最大覆蓋選址問題模型需考慮多種不等式約束，但傳統(tǒng)求解方法在處理多維空間的組合優(yōu)化問題上效率低下，容易陷入局部最優(yōu)，尤其當(dāng)服務(wù)設(shè)施數(shù)量增加、時(shí)變因素加劇時(shí)，解空間呈現(xiàn)出“高維多峰”問題，導(dǎo)致求解效率和精度顯著下降。此外，現(xiàn)有方法難以有效應(yīng)對(duì)大規(guī)模動(dòng)態(tài)設(shè)施配置場(chǎng)景下的復(fù)雜性和多變性，如醫(yī)院重定位、應(yīng)急車輛布局等，解空間受限于資源容量、服務(wù)需求波動(dòng)等因素，導(dǎo)致解的質(zhì)量不穩(wěn)定。當(dāng)前優(yōu)化模型在處理不等式約束時(shí)通常采用松弛變量，但這一技術(shù)對(duì)組合優(yōu)化帶來的提升有限，難以滿足現(xiàn)實(shí)需求。

2、因此，現(xiàn)有技術(shù)在求解大規(guī)模服務(wù)設(shè)施動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化方面存在瓶頸，同時(shí)也是多元信息自適應(yīng)計(jì)算理論的難點(diǎn)，亟需應(yīng)對(duì)高維多峰的組合爆炸問題的解決方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種基于量子計(jì)算的地理選址方法，以解決或改善上述服務(wù)設(shè)施選址問題的解空間呈現(xiàn)“高維多峰”組合爆炸，導(dǎo)致求解過程易陷入局部搜索，地理信息科學(xué)中的空間優(yōu)化出現(xiàn)瓶頸的問題。

2、有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于量子計(jì)算的地理選址方法。包括：

3、s1.定義地理最大覆蓋選址模型，確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)、約束條件及決策方法；

4、s2.基于二次無約束二元優(yōu)化模型的最大覆蓋選址模型的算法流程，將所述地理最大覆蓋選址模型轉(zhuǎn)換為量子退火計(jì)算可解的二次無約束二元優(yōu)化模型；

5、s3.引入松弛變量，令高維不等式約束轉(zhuǎn)換為二次懲罰項(xiàng)約束，并將所述松弛變量加入所述二次無約束二元優(yōu)化模型；

6、s4.基于所述量子退火計(jì)算，設(shè)置相干時(shí)間和采樣頻次，求解所述二次無約束二元優(yōu)化模型，獲得服務(wù)設(shè)施配置的最優(yōu)解；

7、s5.對(duì)所述服務(wù)設(shè)施配置的最優(yōu)解開展服務(wù)設(shè)施與需求點(diǎn)之間的空間覆蓋一致性檢驗(yàn)，驗(yàn)證所述量子計(jì)算方法的求解精度和有效性。

8、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果：

9、1.本發(fā)明通過采用量子退火計(jì)算解決地理選址優(yōu)化問題，提升了計(jì)算效率和解的質(zhì)量，能夠在更短時(shí)間內(nèi)獲得服務(wù)設(shè)施的最優(yōu)布局方案；

10、2.本發(fā)明采用二次無約束二元優(yōu)化模型來轉(zhuǎn)換地理選址模型，得到了適用于量子計(jì)算的高效求解結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)算法在大規(guī)模選址優(yōu)化問題中易陷入局部最優(yōu)的缺陷；

11、3.本發(fā)明通過引入松弛變量，將復(fù)雜的高維不等式約束轉(zhuǎn)換為二次懲罰項(xiàng)約束，使得量子退火機(jī)能夠在保持精度的前提下處理高維約束條件，確保了選址方案的覆蓋需求一致性。

技術(shù)特征：

1.一種基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述定義地理最大覆蓋選址模型，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述基于二次無約束二元優(yōu)化模型的最大覆蓋選址模型的算法流程，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述引入松弛變量，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述量子退火計(jì)算采樣包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述設(shè)施配置的最優(yōu)解的表達(dá)式如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述量子退火計(jì)算采用包括經(jīng)典啟發(fā)式求解器、量子求解器、量子-經(jīng)典混合求解器在內(nèi)的多種求解器。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述空間覆蓋一致性檢驗(yàn)包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述空間覆蓋一致性檢驗(yàn)，還包括：若覆蓋不一致，則調(diào)整懲罰系數(shù)以修正二次無約束二元優(yōu)化模型，確保供需關(guān)系滿足約束條件。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子計(jì)算的地理選址方法，其特征在于，所述方法還包括：對(duì)二次無約束二元優(yōu)化模型進(jìn)行參數(shù)調(diào)優(yōu)，以適應(yīng)不同規(guī)模的地理空間優(yōu)化問題，調(diào)整內(nèi)容包括設(shè)置不同的采樣頻次、讀取次數(shù)和相干時(shí)間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于地理信息科學(xué)空間優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種基于量子計(jì)算的地理選址方法，包括：定義地理最大覆蓋選址模型，確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)、約束條件及決策方法；將地理最大覆蓋選址模型轉(zhuǎn)換為量子退火計(jì)算可解的二次無約束二元優(yōu)化模型；引入松弛變量，令高維不等式約束轉(zhuǎn)換為二次懲罰項(xiàng)約束，并將松弛變量加入二次無約束二元優(yōu)化模型；基于量子退火計(jì)算，設(shè)置相干時(shí)間和采樣頻次，求解二次無約束二元優(yōu)化模型，獲得服務(wù)設(shè)施配置的最優(yōu)解；對(duì)服務(wù)設(shè)施配置的最優(yōu)解開展服務(wù)設(shè)施與需求點(diǎn)之間的空間覆蓋一致性檢驗(yàn)，驗(yàn)證量子計(jì)算方法的求解精度和有效性。本發(fā)明解決了地理信息科學(xué)中的空間優(yōu)化問題。

技術(shù)研發(fā)人員：周鑫鑫,趙東樂,汪震邦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9