Armin Iske

Universität Hamburg

 

Über Probleme bei der optimalen Standortbestimmung,
deren mögliche Lösungsmethoden und weitere Anwendungen

 

Freitag, 28. April 2006, 17 Uhr c.t., Hörsaal 6 des Geomatikums

 

Wie verteilt man eine bestimmte Zahl von Postagenturen in einer Millionenstadt, so dass der weiteste Weg eines Postkunden zu seiner nächstgelegenen Postagentur möglichst kurz ist? Dieses bekannte „Post-Office Problem“ ist nur eine Variante des etwas allgemeineren „k-center“-Problems, welches man mathematisch wie folgt formuliert.

Zu einer gegebenen natürlichen Zahl k und einer endlichen Punktmenge X Ì Rn ist eine k-elementige Teilmenge Y Ì X gesucht, die ihren Überdeckungsradius r (Y,X) bez. X unter allen k-elementigen Teilmengen von X minimiert. Der Überdeckungsradius r º r (Y,X) von Y bez. X wird dabei (zu einer gegebenen Metrik) gemessen durch die minimale Distanz, mit der jeder Punkt aus X höchstens um die Distanz r von seinem nächstgelegenen Punkt in Y entfernt ist.

Dieses diskrete Optimierungsproblem ist im allgemeinen nicht effizient lösbar, was heuristische Verfahren zur Bestimmung von suboptimalen Lösungen erfordert. Aufgrund seiner Praxisrelevanz in zahlreichen industriellen Anwendungen ist das k-center-Problem ein beliebter Forschungsgegenstand im „Operational Research“, wobei dort bisher überwiegend graphentheoretische und kombinatorische Lösungsmethoden verwendet wurden.

In diesem Vortrag wird zunächst die Komplexität des k-center-Problems diskutiert, bevor eine „bestmögliche“ universelle Lösungsmethode vorgestellt wird. Schließlich wird ein sehr effizienter geometrischer Algorithmus zur approximativen Lösung des k-center-Problems vorgeschlagen, der in vielen praxisrelevanten Anwendungen diese universelle Lösungsmethode verbessert. Ausgewählte Anwendungsbeispiele aus der Datenkompression belegen die gute Leistungsfähigkeit dieser neuen alternativen Lösungsmethode.