【数学建模】CUMCM-2011B model5 围捕方案确定

该博客介绍了如何通过数学建模解决CUMCM2011B中的逃犯围捕问题。博主提出了一套思路和具体实现方法,包括基础假设、计算过程和优化策略。在模型中,假设逃犯和警车速度相近,且无法根据对方位置规划路线。通过计算不同时间的包围圈,确定最佳警力调配方案,成功围堵逃犯。文章还探讨了算法的局限性和可能的优化方向。

思路

这题思路就……蛮简单的。求出不同的时间包围嫌疑人需要的包围圈,然后对ACF三个区的警力进行调配。

之所以是ACF……求了一下(目测了一下)其他几个区可以很安稳地堵上从A过来的路。

然后就是艰难的码代码……


具体实现

基础假设:

假设一:逃犯车速与警车相近。
假设二:逃犯与警察信息不公开,即不能根据对方的位置来规划线路。
假设三:当逃犯不存在通往外市的无警力路线的时候,视为围堵成功。
假设四:围堵成功时,从事发地能够抵达的最远位置为围堵需要时间。
假设五:出现警察和逃犯同时抵达某地的临界状态,视为围堵失败。

计算过程:

计算在t时间如果想要包围逃犯所需要的包围圈。
在这里利用类似于数学形态学运算的方法来计算和规定包围圈。

第一步计算在规定时间内能到达的位置。
体现在这个问题上,是计算出距离案发地的距离在60km/h * t内的点。

第二步再进行一次膨胀,与原图做差可以求出包围圈。
对于在前面的问题中求出的所有位置,求与他们直接连通的位置,然后再求差。
利用类似于模型二的方法计算是否存在可行的规划。

一、假设逃犯不逃离A区域。

求得逃犯能逃离区域
图中绿色是警察在5.7min内能封锁的区域,绿色是逃犯在8.9min内能达到的区域。

这里写图片描述

在不考虑A区域与其他区域连通的情况下,可以认为此时逃犯被封锁

交巡警服务平台的设置与调度 摘要 根据图论和优化理论相关模型,将某市的警务平台辖区的划分、道路快速封锁、逃犯的围堵等一些实际问进行抽象、建模和求解,并对该市的警务资源配置的合理性进行分析。 针对问一,将 区各个警点辖区范围的划分问抽象为求解一个无向图中任意两节点间最短路径的问,以两点距离最近原则为依据,利用Floyd算法划分出各警点的管辖范围。 针对问二,首先根据警点与路口间的最短距离为权值构造系数矩阵,然后利用匈牙利算法,实现20个警点对13个交通要道的最优匹配,即实现对13个交通要道的最快速封锁,结果显示76.9%的交通要道可以在5分钟内实现快速封锁,而13条交通要道完全实现封锁约为8分钟。 针对问三,首先将影响警点部署的主要因素进行量化分析,找出不合理的警点,然后根据部署新警点的原则确定新增平台的部署位置和个数,结果显示在 区的31、61等五个路口新增五个警点后,警点部署合理性的判断函数 的方差降低了0.1507,说明增加警点有效均衡了各警点的任务量,该部署方法是合理有效的。 针对问四,首先运用主成分分析法,求出影响交巡警服务平台设置个数的主要因素分别为人口密度、每平方公里的路口数、评判函数f的均值和城区人口、平均案发率;进而得出六个城区警点配置的综合得分排名为:A,D,E,F,B,C,其中较不合理的城区为A,D,E,最后给出全市警点配置的优化方案。 针对问五,根据该市大部分路口可以实现3分钟内布警的原则,确定6分钟时长为最优围堵的最大时限,利用问二中快速布警的模型,对该范围内的所有路口进行快速布警,即该方案即为最优的围堵方案。 最后,我们对上述模型进行了必要的总结并提出了相应的改进方法。
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