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

背景技術：

1、地理信息科學中的服務設施選址問題通常依賴于地理空間優(yōu)化模型，但現(xiàn)有技術在處理復雜度較高的空間優(yōu)化模型時存在諸多不足。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)，尤其當服務設施數(shù)量增加、時變因素加劇時，解空間呈現(xiàn)出“高維多峰”問題，導致求解效率和精度顯著下降。此外，現(xiàn)有方法難以有效應對大規(guī)模動態(tài)設施配置場景下的復雜性和多變性，如醫(yī)院重定位、應急車輛布局等，解空間受限于資源容量、服務需求波動等因素，導致解的質量不穩(wěn)定。當前優(yōu)化模型在處理不等式約束時通常采用松弛變量，但這一技術對組合優(yōu)化帶來的提升有限，難以滿足現(xiàn)實需求。

2、因此，現(xiàn)有技術在求解大規(guī)模服務設施動態(tài)配置優(yōu)化方面存在瓶頸，同時也是多元信息自適應計算理論的難點，亟需應對高維多峰的組合爆炸問題的解決方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種基于量子計算的地理選址方法，以解決或改善上述服務設施選址問題的解空間呈現(xiàn)“高維多峰”組合爆炸，導致求解過程易陷入局部搜索，地理信息科學中的空間優(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換為量子退火計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換為二次懲罰項約束，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算，設置相干時間和采樣頻次，求解所述二次無約束二元優(yōu)化模型，獲得服務設施配置的最優(yōu)解；

7、s5.對所述服務設施配置的最優(yōu)解開展服務設施與需求點之間的空間覆蓋一致性檢驗，驗證所述量子計算方法的求解精度和有效性。

8、本發(fā)明與現(xiàn)有技術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算解決地理選址優(yōu)化問題，提升了計算效率和解的質量，能夠在更短時間內獲得服務設施的最優(yōu)布局方案；

10、2.本發(fā)明采用二次無約束二元優(yōu)化模型來轉換地理選址模型，得到了適用于量子計算的高效求解結構，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，將復雜的高維不等式約束轉換為二次懲罰項約束，使得量子退火機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。

技術特征：

1.一種基于量子計算的地理選址方法，其特征在于，包括：

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

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

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

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

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

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

10.根據(jù)權利要求1所述的基于量子計算的地理選址方法，其特征在于，所述方法還包括：對二次無約束二元優(yōu)化模型進行參數(shù)調優(yōu)，以適應不同規(guī)模的地理空間優(yōu)化問題，調整內容包括設置不同的采樣頻次、讀取次數(shù)和相干時間。

技術總結
本發(fā)明屬于地理信息科學空間優(yōu)化技術領域，具體公開了一種基于量子計算的地理選址方法，包括：定義地理最大覆蓋選址模型，確定優(yōu)化目標函數(shù)、約束條件及決策方法；將地理最大覆蓋選址模型轉換為量子退火計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換為二次懲罰項約束，并將松弛變量加入二次無約束二元優(yōu)化模型；基于量子退火計算，設置相干時間和采樣頻次，求解二次無約束二元優(yōu)化模型，獲得服務設施配置的最優(yōu)解；對服務設施配置的最優(yōu)解開展服務設施與需求點之間的空間覆蓋一致性檢驗，驗證量子計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中的空間優(yōu)化問題。

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