一种基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法。S1.绘制出研究区域的地块边界；S2.获取研究区域数据；S3.获取建筑物边界信息，根据调查的建筑物数据，设计建筑物中的居住人口数计算规则，统计得到地块上的人口分布数据，并识别出居住地块；S4.构建门到门复合网络交通系统；S5.以居住地块质心为起点，简化的各类公共服务设施POI点为终点，生成OD对，并分别计算不同交通方式OD对之间的通行时间；S6.构建重力模型；S7.根据重力模型，计算居住地块的各类公共服务设施可达性，并计算得到综合可达性指标；计算公共交通和小汽车之间的交通可达差指标，并分析二者的可达性差异。本发明专利技术克服了人口分布数据粒度大导致的可达性精度低的问题。达性精度低的问题。达性精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法


[0001]本专利技术属于国土空间规划、城市规划、交通规划
，具体涉及一种基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法。

技术介绍

[0002]随着城市化快速发展，城市规模的迅速扩大，城市服务设施的配置正逐步完善，但也不可避免地会产生城市内部公共服务设施发展不均匀的问题。可达性指从某一地点出发到达另一活动地点的便利程度(或容易程度、能力、潜力等)。研究表明，公共服务设施可达性水平与居民生活质量有直接关系，其空间差异影响社会公平。建立一套可靠的公共服务设施可达性测度方法，可为城市规划者和政策提供空间决策依据，减少空间差异，保证公众公平地享有城市公共服务设施。现有可达性测度方法通常以行政单元、街道等中观尺度单元作为分析单元，存在计算精度不足，交通通行时间计算过于依赖开放地图平台接口(不适用于规划领域)，以及可达性指标过于单一等问题。具体如下：
[0003]首先，人口分布数据是计算可达性的一个重要因素，在以往的可达性计算通常采用人口普查统计数据得到人口分布信息。人口普查统计数据以行政区平均密度表征人口分布信息，因此现有可达性计算通常以行政单元、街道等中观尺度单元作为分析单元。此数据粒度大、精度低、时间分辨率低、更新周期长，不能在小尺度上体现人口分布的特征。随着对可达性精度的要求越来越高，一些改进方法利用手机信令数据、人口热力图得到小尺度上人口分布，但手机信令数据获取不易且收费高不利于推广应用，而人口热力图分析人口分布的方法只能得到大概人口分布情况，无法得到准确的数值。
[0004]其次，通行时间计算是可达性计算的重要环节，现有技术主要采用两种方法计算通行时间，自行构建网络和基于地图开放平台API(应用程序编程接口)获取。较早的计算方法多采用自主构建交通网络这种模式，但由于问题的复杂性，这些方法多采用单一出行模式，较少测度不同出行模式的可达性，更少有人考虑复合公共交通网络下的可达性测度。随着网络和地图开放平台的发展，基于地图开放平台路径规划API可以便利地获取实时预测的通行时间。这种方法容易受特殊时间、节假日以及高峰时段的影响，更为重要的是，在城市规划以及交通规划阶段，由于规划用地性质、交通网络与现状地图存在显著不同，这种方法显然不适应于规划领域。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：提供了一种基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法。本专利技术克服了人口分布数据粒度大导致的可达性精度低、门到门的复合交通网络构建困难、多种公共服务设施可达性计算量大、模型应用范围不广的技术问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法，包括下述步骤：
[0007]S1.根据研究区域的数字地形图和影像地图绘制出地块边界；
[0008]S2.获取研究区域数据，包括：路网数据、地铁站点、公交站点、地铁线路、公交线路和公共服务设施POI数据；
[0009]S3.根据开放地图得到建筑物边界信息，并进行建筑物的线上和线下调查，根据调查的建筑物数据，设计建筑物中的居住人口数计算规则，统计得到地块上的人口分布数据，并识别出居住地块；
[0010]S4.构建门到门复合网络交通系统；
[0011]S5.以居住地块质心为起点，各类公共服务设施POI点为终点，生成OD对，并分别计算不同交通方式OD对之间的通行时间；
[0012]S6.基于出行阻抗因素、人口规模因子和公共设施服务能力构建改进的重力模型；
[0013]S7.根据步骤S6构建的重力模型，计算居住地块的各类公共服务设施可达性，并计算得到综合可达性指标；最后，计算公共交通和小汽车之间的交通可达差指标，并分析公共交通和小汽车的可达性差异。
[0014]前述的基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法中，步骤S3具体如下：
[0015]S3.1.在获取建筑物边界信息后，进行建筑物线下调查，在调查前对建筑物的属性进行分类，建筑物实地调查内容为建筑物名称、层数、建筑物属性、建筑物中的居住层数、每层居住套数和非居住层数；线上建筑物调查的内容是建筑物修建年份；
[0016]S3.2.根据步骤S3.1中的建筑物调查结果，统计每栋建筑物中的居住单元套数，并统计地块上的居住人口数及研究区域内的总居住人口数；
[0017]S3.3.根据人口普查数据进行人口分布数据验证和校正，分析计算得出的研究区域总人口数是否在误差范围内；如果超过误差范围，则通过校正系数对各地块上的人口分布总数进行调整：
[0018]校正系数＝研究区域人口普查总人口数/基于建筑物计算的总人口数；
[0019]S3.4.识别居住地块：将各类公共服务设施作为供给点，将有人口分布的居住地块的质心作为需求点。
[0020]前述的基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法中，步骤S3.2的具体过程如下：
[0021]S3.2.1.根据建筑物调查结果中的建筑物类型识别出类型为纯住类型和混住类型的建筑物；居住建筑物中的居住单元数为居住层数和每层居住单元数的乘积；将一个居住单元作为一个家庭单元；利用研究区域人口普查数据，得到平均家庭人口数；依据线上调查的建筑物修建年属性以及调查数据设置不同建筑物的入住率：
[0022]建筑物中的总人数＝每层居住单元数
×
居住层数
×
家庭平均人数
×
入住率；
[0023]S3.2.2.建筑物和地块进行空间链接，统计得到地块上的居住人口数量以及研究区域内的总居住人口数。
[0024]前述的基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法中，步骤S4具体如下：
[0025]S4.1.门到门复合网络交通系统包括复合公共交通网络(轨道交通
‑
公交双层加权网络)和小汽车出行网络；
[0026]S4.2.轨道交通
‑
公交双层加权网络模型可分为城市轨道交通层和城市公交汽车层，通常用如下数学模型表示：
[0027]G
double
＝G
U
+G
L
[0028]v
double
＝V
u
+V
L
[0029]E
double
＝E
U
+E
C
+E
L
[0030]W
double
＝W
U
+W
c
+W
L
[0031]其中，G
double
为地铁
‑
公交双层网络；G
U
＝(V
U
，E
U
，W
U
)为上层公交汽车交通网络；G
L
＝(V
L
，E
L
，W
L
)表示下层城市轨道交通网络；V为点集；E为边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法，其特征在于，包括下述步骤：S1.根据研究区域的数字地形图和影像地图绘制出地块边界；S2.获取研究区域数据，包括：路网数据、地铁站点、公交站点、地铁线路、公交线路和公共服务设施POI数据；S3.根据开放地图得到建筑物边界信息，并进行建筑物的线上和线下调查，根据调查的建筑物数据，设计建筑物中的居住人口数计算规则，统计得到地块上的人口分布数据，并识别出居住地块；S4.构建门到门复合网络交通系统；S5.以居住地块质心为起点，各类公共服务设施POI点为终点，生成OD对，并分别计算不同交通方式OD对之间的通行时间；S6.基于出行阻抗因素、人口规模因子和公共设施服务能力构建改进的重力模型；S7.根据步骤S6构建的重力模型，计算居住地块的各类公共服务设施可达性，并计算得到综合可达性指标；最后，计算公共交通和小汽车之间的交通可达差指标，并分析公共交通和小汽车的可达性差异。2.根据权利要求1所述的基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法，其特征在于，步骤S3具体如下：S3.1.在获取建筑物边界信息后，进行建筑物线下调查，在调查前对建筑物的属性进行分类，建筑物实地调查内容为建筑物名称、层数、建筑物属性、建筑物中的居住层数、每层居住套数和非居住层数；线上建筑物调查的内容是建筑物修建年份；S3.2.根据步骤S3.1中的建筑物调查结果，统计每栋建筑物中的居住单元套数，并统计地块上的居住人口数及研究区域内的总居住人口数；S3.3.根据人口普查数据进行人口分布数据验证和校正，分析计算得出的研究区域总人口数是否在误差范围内；如果超过误差范围，则通过校正系数对各地块上的人口分布总数进行调整：校正系数＝研究区域人口普查总人口数/基于建筑物计算的总人口数；S3.4.识别居住地块：将各类公共服务设施作为供给点，将有人口分布的居住地块的质心作为需求点。3.根据权利要求2所述的基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法，其特征在于，步骤S3.2的具体过程如下：S3.2.1.根据建筑物调查结果中的建筑物类型识别出类型为纯住类型和混住类型的建筑物；居住建筑物中的居住单元数为居住层数和每层居住单元数的乘积；将一个居住单元作为一个家庭单元；利用研究区域人口普查数据，得到平均家庭人口数；依据线上调查的建筑物修建年属性以及调查数据设置不同建筑物的入住率：建筑物中的总人数＝每层居住单元数
×
居住层数
×
家庭平均人数
×
入住率；S3.2.2.建筑物和地块进行空间链接，统计得到地块上的居住人口数量以及研究区域内的总居住人口数。4.根据权利要求1所述的基于多源数据的微观地块尺度设施可达性测度方法，其特征在于，步骤S4具体如下：
S4.1.门到门复合网络交通系统包括轨道交通
‑
公交双层加权网络和小汽车出行网络；S4.2.轨道交通
‑
公交双层加权网络分为城市轨道交通层和城市公交汽车层，用如下数学模型表示：G
double
＝G
U
+G
L
v
double
＝V
U
+V
L
E
double
＝E
U
+E
C
+E
L
W
double
＝W
U
+W
C
+W
L
其中，G
double
为地铁
‑
公交双层网络；G
U
＝(V
U
，E
U
，W
U
)为公交子网络；G
L
＝(V
L
，E
L
，W
L
)表示轨道交通子网络；V为点集；E为边集；E
C
是连接公交层和地铁层的边集，即换乘连接层；W是无向图G的连接矩阵，表示网络中节点之间的连接，W＝{w
ij
}
n
×
n
，w
ij
>0表示V
i
和V
j
之间有连边，w
ij
＝0表示节点i和j之间不存在连边，W
C
表示连接层之间的连接；S4.3.构建轨道交通子网络G
L
和公交子网络G
U
；S4.4.构建地铁
‑
公交换乘连接层E
C
：在轨道交通站点与其770m范围内的公交站点间建立虚拟换乘链接，利用虚拟换乘链接将轨道交通网络与常规公交网络组合成复合交通网络；其中，将周围...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小毅，徐琳，刘心怡，汤文，佘越宇，陈玲娟，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：