OSRM-毫秒级实时路径规划引擎（开源）

OSRM（Open Source Routing Machine）是一个用现代C++编写的高性能路径规划引擎，专为计算道路网络中的最短路径而设计。它的核心目标是提供一套快速、可靠且可定制的路径规划解决方案，能够处理大洲级别的路网数据，并在毫秒级别内返回结果，是构建地图导航、物流配送、位置服务等应用的理想底层引擎。

主要特性

• 极致的性能表现​​：针对海量OpenStreetMap数据进行了高度优化，能够处理包含数千万个节点的路网，查询响应时间通常在毫秒级，满足实时应用的需求。
• 多模式交通支持​​：原生支持​​汽车（car）​​、​​自行车（bicycle）​​ 和​​步行（foot）​​ 等多种出行模式，每种模式都有预定义的路由规则（如限速、单行道、是否可骑行等）。
• 高度可定制规则​​：通过灵活的“配置文件（Profile）”，开发者可以轻松修改路由逻辑，例如设置车辆尺寸/重量限制、规避收费路段、调整不同道路等级的优先级等，以适应特定的应用场景。
• ​简洁的 HTTP API​​：提供标准化的HTTP应用程序接口（API），支持查询路径、距离矩阵、地图匹配等核心功能，易于与各种前端应用（如Web、移动App）集成。
• 基于OpenStreetMap数据​​： 直接使用全球范围的OpenStreetMap开源地图数据，数据更新及时，覆盖广泛。

Contraction Hierarchies (CH) 算法

GIS 从业者都熟悉经典的路径规划算法，如 Dijkstra 或 A*。这些算法在小范围地图上表现良好，但当数据规模扩展到整个欧洲或北美时，Dijkstra 算法的计算复杂度使其几乎无法满足实时在线查询的需求。

OSRM 的核心竞争力在于其巧妙的算法设计。它主要采用了Contraction Hierarchies (CH) 算法（并结合了多级别 Dijkstra，MLD）。CH 算法的精髓在于“预处理”：

1. 预处理阶段 (Preprocessing)： 这是 OSRM 的“重”操作。它会读取全部的 OSM 路网数据，对图（Graph）进行“收缩”（Contraction）。这个过程会智能地为节点（路口）排序，并创建“捷径”（Shortcuts），构建出一个层级化的图结构。这个阶段可能需要几分钟到几小时（取决于路网规模），但它是一次性的。

2. 查询阶段 (Querying)： 一旦预处理完成，OSRM 就拥有了加速数据结构。当用户请求一条 A 点到 B 点的路径时，OSRM 无需再遍历海量的原始路网节点，而是可以在这个“捷径”和“层级”的图上进行极速查询。

正是这种“预处理一次，无限次快速查询”的模式，使得 OSRM 能够在洲际规模的路网上，将路径计算时间压缩到毫秒级别。

快速开始

官网地址：https://project-osrm.org/

源码地址：https://github.com/Project-OSRM/osrm-backend

典型工作流如下：

1. 获取原始数据：从 Geofabrik、OSM Planet 中下载所需的道路网络数据。
2. 预处理（使用 osrm-extract / osrm-partition / osrm-customize 或 osrm-contract，根据所选算法）
3. 启动路由服务：运行 osrm-routed 或通过 Docker 镜像部署服务（后台运行，监听 HTTP 请求）。
4. 发送请求：调用 HTTP API，如 /route/v1/driving/{coords} 返回路径与时长。
5. 前端展示：将返回的几何、指令、节点、注释整合至 GIS 系统、可视化界面、或进一步分析流程。

总结

总体来看，OSRM 是一个面向 GIS、空间网络分析与服务部署场景的优秀开源路由引擎。从“基础数据（OSM）→预处理→服务化查询”这一链条看，它具备高性能、可定制、低使用成本的特点。对于 GIS 专业人员而言，如果你的场景涉及道路网络分析、可达性／时距矩阵构建、物流路线优化、或导航服务自建，OSRM 值得尝试。