一种基于遥感影像的地铁客流来源智能分析方法技术

一种基于遥感影像的地铁客流来源智能分析方法，涉及城市轨道交通中地铁客流来源分析，尤其涉及来自周边不同用地类型、公交、自行车、出租车等复杂来源的分析。为高效准确地确定地铁客流来源，本发明专利技术专利基于遥感图像在ArcGIS平台进行影像分类，得到不同用地的面积和质心位置数据。全面考虑地铁客流的四项来源以及地铁站点的区位和连接性，对区域内所有地铁站客流数据建立非线性回归模型，求解可得到该区域内地铁站周边用地、公交、出租车、自行车的客流生成率，进一步得到不同用地和换乘方式对地铁客流的贡献量大小及比例。结果可为城市公共交通线网规划、城市建设布局优化提供决策依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遥感影像的地铁客流来源智能分析方法
本专利技术专利涉及城市轨道交通中地铁客流来源分析，尤其涉及客流来自周边不同用地类型、公交换乘、自行车换乘、出租车换乘等复杂来源的分析。
技术介绍
为研究来自周边用地的地铁客流，现有技术往往通过搜集资料和实地调查获取地铁站点周边用地的类型和面积信息，费时费力，成本高，效率低。而应用遥感卫星影像，在ArcGIS中进行相应图像处理可快速统计出不同用地的面积和质心位置数据。20世纪50年代，遥感技术被广泛应用于城市土地利用动态监控中并得到发展。20世纪70年代，第1颗人造陆地卫星的发射开创了利用卫星遥感技术进行大范围土地利用调查的新纪元。遥感影像可以真实展现地球表面物体的形状、大小、颜色等信息，获取数据范围大，更新周期短，客观准确地记录了地表地物的电磁波辐射(反射和发射)特征，客观实时地反映出地表景观的实况，这是传统方法无法比拟的，已经成为基础地理数据采集与更新的重要手段。随着商业卫星影像的分辨率越来越高(最高已经达到0.5米)，它可以满足较大比例尺“4D”产品生产要求。遥感具有动态、多时相采集空间信息的能力，其应用于土地利用状况和土地利用分类的实践，已经取得了良好效果。遥感信息已经成为地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)的主要信息源。ArcGIS是由美国环境系统研究所公司(ESRI)发布的用于创建、编辑、管理、共享和分析空间数据的平台，适用于测绘与地图制图、城乡规划、土地调查与环境管理等与空间信息有关的各行各业。用户可应用功能全面的GIS工作站来编辑地理数据集，建立数据编辑和质量控制的工作流，创建地图和分析模型，并将这些工作和方法记录成文档。ArcGIS桌面套件的功能包括空间分析、高级影像、制图和可视化、数据管理、高级编辑、地理编码、地图投影、数据共享等。除了GIS桌面产品，GIS软件还可以被集中在应用服务器上和Web服务器上，或嵌入和部署在用户定制的应用中，把GIS的功能通过网络传递给任意多的用户。遥感影像自动分类主要是利用地物(或对象)在遥感影像上反映出来的光谱特征来进行识别与分类，在传统的遥感图像分类中，最大似然法的应用比较广泛。最大似然分类在两类或多类判决中，用统计方法根据最大似然比贝叶斯判决准则法建立非线性判别函数集，假定各类分布函数为正态分布，并选择训练区，计算各待分类样区的归属概率，而进行分类的一种图像分类方法。可在ArcGIS平台中，使用最大似然分类工具对兴趣区域进行统计和计算，得到各个类别的均值和方差等参数，从而确定一个分类函数，再将各个像元代入各类函数，以函数值最大的类别作为该像元的归属类别，从而达到分类的效果。由此，本专利技术专利将通过遥感图像快速便捷获得地铁周边不同用地类型面积，再结合公交、自行车、出租车相关数据建立非线性回归模型，求解得到不同来源的客流量及占比。结果可为城市地铁线网规划、城市建设布局优化、运输能力调度等方面提供决策依据。
技术实现思路
为了高效准确地确定地铁站点客流的来源，即确定来自不同换乘方式和周边用地的客流量大小及比例，本专利技术专利提出一种分析方法，基于地铁周边用地的遥感图像在ArcGIS平台进行影像分类，并得到不同用地的面积和质心位置数据。将周边用地与其他换乘方式的客流数据建立非线性模型，求解客流生成率和客源比例。本专利技术采用的技术方案为：一种基于遥感影像的地铁客流来源智能分析方法，包括以下步骤：基于ArcGIS的土地遥感影像分类：以地铁站点步行吸引范围为研究区，在ArcGIS中导入研究区域的卫星遥感地图，标定地理坐标，进行几何校正，对影像进行分区几何统计，得到土地类型的面积、质心X坐标、质心Y坐标在内的参数；收集调查数据：收集城市地铁线路、地铁站位置及客流量、公交站位置信息，调查地铁站周边自行车日均停放数和出租车日均停靠数；模型构建及计算：以地铁站客流量作为被解释变量收集某区域内I个地铁站及周边的日均数据，建立客流模型。分析城市轨道交通中地铁的客流来源情况，其特征在于：考虑地铁站步行吸引范围内不同用地类型、公交、自行车、出租车四项客流来源，基于遥感影像获得周边用地类型的面积，考虑地铁站点的区位和连接性，建立非线性回归模型并求解，所述非线性回归模型为：其中，Pi为第i个地铁站的日均客流量，包括进站客流和出站客流；αi和βi分别为第i个地铁站的接近中心性和中介中心性，r1和r2分别为其权重值；N为待研究的土地类型数；Lin为质心位置在第i个地铁站步行吸引范围内的第n个土地类型面积；ln为地铁站周围第n个土地类型的客流生成率；Bi为第i个地铁站步行吸引范围内的公交站数量；b为研究区域内公交站的客流生成率；Ci为第i个地铁站步行吸引范围内的自行车日均停放数；c为研究区域内自行车的客流生成率；Ti为第i个地铁站步行吸引范围内的出租车日均停靠数；t为研究区域内出租车的客流生成率；εi为随机扰动项，使用SPSS的非线性回归模型器，输入公式，将未知参数的初始值设置为0，求解最优参数。以地铁站为中心，半径770米内的区域为其步行吸引范围。全面考虑周边用地类型、公交换乘、自行车换乘和出租车换乘四项客流来源，搜集调查地铁站步行吸引范围内的公交站数、自行车日均停放数、出租车日均停靠数。围内的遥感影像，确定土地类型分类体系，在ArcGIS平台中创建样本，进行最大似然分类，对分类后处理的影像统计不同土地类型的面积和质心位置。考虑地铁站点的区位和连接性，求解地铁站点在网络中的的接近中心性和中介中心性，赋予权重值，使其以指数倍数的形式作用于客流，保证两个中心性的影响为正。本专利技术专利的技术方案主要分为以下三个步骤：一是依托ArcGIS平台采用最大似然分类法对研究区的遥感影像进行土地类型分类，验证影像分类精度，进行分类后处理，统计不同土地类别的几何面积。二是收集城市地铁线路、地铁站位置及客流量、公交站位置信息，调查地铁站周边自行车日均停放数、出租车日均停靠数，计算地铁站的接近中心性、中介中心性，根据位置确定地铁站步行吸引范围内的公交站数、自行车停放数、出租车停靠数。三是以周边用地、公交换乘、自行车、出租车生成的客流量作为解释变量，考虑地铁站的站点区位和连接性，对地铁客流量建立非线性回归模型，应用SPSS统计软件求解，得到不同换乘方式和不同用地类型的客流生成量。下面将具体阐述。(一)基于ArcGIS的土地遥感影像分类(1)以地铁站点步行吸引范围(半径为770米内的区域)为研究区，在ArcGIS中导入研究区域的卫星遥感地图，标定地理坐标，进行几何校正。(2)确定要研究的N种土地类型，如商业区、住宅区、公园、停车场、运动场所、施工用地等，注意尽量选择遥感图像特征明显、区分度高的样本类别。(3)创建训练样本，统计样本可分性的度量。(4)使用ArcGIS的最大似然分类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于遥感影像的地铁客流来源智能分析方法，其特征是：包括以下步骤：/n1)基于ArcGIS的土地遥感影像分类：以地铁站点步行吸引范围为研究区，在ArcGIS中导入研究区域的卫星遥感地图，标定地理坐标，进行几何校正，对影像进行分区几何统计，得到土地类型的面积、质心X坐标、质心Y坐标在内的参数；/n2)收集调查数据：收集城市地铁线路、地铁站位置及客流量、公交站位置信息，调查地铁站周边自行车日均停放数和出租车日均停靠数；/n3)模型构建及计算：以地铁站客流量作为被解释变量收集某区域内I个地铁站及周边的日均数据，建立客流模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于遥感影像的地铁客流来源智能分析方法，其特征是：包括以下步骤：
1)基于ArcGIS的土地遥感影像分类：以地铁站点步行吸引范围为研究区，在ArcGIS中导入研究区域的卫星遥感地图，标定地理坐标，进行几何校正，对影像进行分区几何统计，得到土地类型的面积、质心X坐标、质心Y坐标在内的参数；
2)收集调查数据：收集城市地铁线路、地铁站位置及客流量、公交站位置信息，调查地铁站周边自行车日均停放数和出租车日均停靠数；
3)模型构建及计算：以地铁站客流量作为被解释变量收集某区域内I个地铁站及周边的日均数据，建立客流模型。


2.根据权利要求1所述的地铁客流来源智能分析方法，其特征是：分析城市轨道交通中地铁的客流来源情况，其特征在于：考虑地铁站步行吸引范围内不同用地类型、公交、自行车、出租车四项客流来源，基于遥感影像获得周边用地类型的面积，考虑地铁站点的区位和连接性，建立非线性回归模型并求解，所述非线性回归模型为：



其中，Pi为第i个地铁站的日均客流量，包括进站客流和出站客流；
αi和βi分别为第i个地铁站的接近中心性和中介中心性，r1和r2分别为其权重值；
N为待研究的土地类型数；
Lin为质心位置在第i个地铁站步行吸引范围内的第n个土地类型面积；
ln为地铁站周围第n个土地类型的客流生成率；
Bi为第i个地铁站步...

【专利技术属性】
技术研发人员：段续庭，刘阳，田大新，周建山，林椿眄，姜航，郝威，龙科军，刘赫，拱印生，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11