[發(fā)明專利]基于微區(qū)的軌道站點輻射區(qū)步行可達性評價方法

有效

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• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110400045B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫婷婷;黃正鋒;鄭彭軍;張晨輝;應(yīng)葉盛
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26;G06Q50/30
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

1.一種基于微區(qū)的軌道站點輻射區(qū)步行可達性評價方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：繪制路網(wǎng)圖并確定路網(wǎng)圖中相關(guān)信息

選擇待評價的n個軌道站點，n為大于等于2的整數(shù)，確定n個所述的軌道站點在路網(wǎng)圖上的位置，n個所述的軌道站點的位置按百度地圖上顯示的位置為準(zhǔn)，分別以每個軌道站點為中心，結(jié)合百度地圖，利用軟件AutoCAD描繪出其周圍0.7km的圓形范圍內(nèi)不同等級道路的主干路、次干路和支路，并在各主干路、各次干路和各支路上將其通向兩側(cè)建筑區(qū)域的開口描繪出來，其中不同等級道路利用不同的寬度表示，從百度地圖上獲取以第i個軌道站點為圓心，半徑為0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)的步道節(jié)點位置信息以及第i個軌道站點的出入口位置信息，其中步道節(jié)點包括人行信號燈節(jié)點即信號交叉口、無人行信號燈節(jié)點，在路網(wǎng)圖上標(biāo)定第i個軌道站點周圍0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)的人行信號燈節(jié)點、無人行信號燈節(jié)點以及第i個軌道站點的出入口，完成路網(wǎng)圖繪制；

從路網(wǎng)圖中分別獲取第i個軌道站點周圍0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)的人行信號燈節(jié)點、無人行信號燈節(jié)點的數(shù)量，將人行信號燈節(jié)點即信號交叉口的數(shù)量記為P_i，將無人行信號燈節(jié)點的數(shù)量記為P_i′；從路網(wǎng)圖中獲取第i個軌道站點的出入口的數(shù)量，將其記為n_i′；從公安部交通管理部門獲取每個軌道站點周圍0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)每個人行信號燈節(jié)點即信號交叉口的相位數(shù)，將第i個軌道站點周圍0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)第δ_i個信號交叉口的相位數(shù)記為δ_i＝1,2,…,P_i；

步驟2：微區(qū)劃分及微區(qū)信息確定

根據(jù)最新的國標(biāo)《土地利用現(xiàn)狀分類》，結(jié)合百度地圖以及百度地圖里面的街景地圖確定路網(wǎng)圖中以每個軌道站點為圓心，半徑為0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)的土地利用情況，或者直接從地級市的國土資源部獲取以每個軌道站點為圓心，半徑為0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)的土地利用情況，在路網(wǎng)圖上分別將每個軌道站點周圍0.7km的圓形區(qū)域內(nèi)的土地利用情況按照住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)和公共管理及服務(wù)區(qū)四種類別進行劃分，劃分得到的每個區(qū)塊即為一個微區(qū)，在路網(wǎng)圖中劃分微區(qū)過程中，當(dāng)遇到百度地圖以及百度地圖里面的街景地圖中某一建筑的一部分對應(yīng)在圓形區(qū)域內(nèi)，另一部分在圓形區(qū)域外的情況時，將此建筑物忽略不計，圓形區(qū)域內(nèi)該建筑物所處位置處標(biāo)注為空地，當(dāng)遇到空地時也不計入所在劃分的微區(qū)內(nèi)，直接標(biāo)注為空地，最終，劃分后的每個微區(qū)或者呈現(xiàn)為規(guī)則四邊形，或者呈現(xiàn)不規(guī)則的四邊形，或者呈現(xiàn)由一條邊為圓弧且另外三條邊為直線的圖形；

將劃分得到的每個微區(qū)的對角線的交點作為該微區(qū)的質(zhì)心，并在各微區(qū)上標(biāo)注其質(zhì)心；

確定各微區(qū)的出入口，具體方法為：對于有圍墻或以其他形式圍擋的微區(qū)，該微區(qū)的出入口通過百度地圖里面的街景地圖直接判斷位置并在微區(qū)對應(yīng)位置處標(biāo)注其出入口，對于沒有圍墻或以其他形式圍擋的微區(qū)，獲取該微區(qū)周邊的主干路、次干路或者支路上通向該微區(qū)的開口，將獲取的開口作為該微區(qū)的出入口；

在路網(wǎng)圖中將每個微區(qū)的質(zhì)心及其出入口進行連接；

統(tǒng)計每個軌道站點周圍圓形區(qū)域內(nèi)的微區(qū)數(shù)量，將第i個軌道站點周邊的微區(qū)數(shù)量記為s_i，并隨機對s_i個微區(qū)按照1～s_i的序號進行排序，將住宅區(qū)的表示符號記為Z，公共管理區(qū)及服務(wù)區(qū)的表示符號記為G，商業(yè)區(qū)的表示符號記為S，工業(yè)區(qū)的表示符號記為I，在路網(wǎng)圖中每個微區(qū)處添加其序號加上其土地利用情況的表示符號的標(biāo)注；

步驟3：評價指標(biāo)的選取

選取綜合步行時間、綜合繞行系數(shù)、綜合空間直線距離以及步道節(jié)點密度作為四個評價指標(biāo)，其中，綜合步行時間、綜合繞行系數(shù)、綜合空間直線距離是由微區(qū)權(quán)重系數(shù)分別與各微區(qū)的步行時間、繞行系數(shù)、空間直線距離綜合計算獲取；

步驟4：確定每個軌道站點周圍區(qū)域的各微區(qū)的權(quán)重系數(shù)

將第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)的權(quán)重系數(shù)記為J_i＝1,2,…,s_i，采用公式(1)計算

其中，表示第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)的建筑容積率，從地級市的國土資源部獲取；

步驟5：評價指標(biāo)值的確定

5.1 確定每個軌道站點到周圍圓形區(qū)域內(nèi)微區(qū)的綜合步行時間

5.1.1 將第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點的步行時間記為設(shè)定由第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點沿道路行走時間第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點經(jīng)過的信號交叉口等待時間和第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點所經(jīng)歷的逗留電梯和樓梯時間三部分組成，即：

由于每個微區(qū)至少具有一個出入口，將第J_i個微區(qū)的出入口的數(shù)量記為那么由第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點沿道路行走的路線有個；將從第J_i個微區(qū)的質(zhì)心出發(fā)沿道路行走經(jīng)由該微區(qū)的第個出入口到達第i個軌道站點的離該微區(qū)質(zhì)心最近的一個出入口距離最短的路線作為第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點的第個路線，將第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點的第個路線的路程記為

從路網(wǎng)圖中獲取個路線的路程，然后計算個路線的平均路程，將該平均路程作為第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)的質(zhì)心出發(fā)沿道路行走至第i個軌道站點的離該微區(qū)質(zhì)心最近的一個出入口的最短距離，記為采用公式(3)計算得到

5.1.2 將計算得到的代入公式(4)中計算得到

式(4)中，v代表步速，取值為1.5m/s；

5.1.3 人行信號燈節(jié)點等待時間

從路網(wǎng)圖中獲取第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點的第個路線中人行信號燈節(jié)點即信號交叉口的數(shù)量，將其記為并且從公安部交通管理部門獲取這個信號交叉口的信號配時，即每個信號交叉口的周期、相位數(shù)和紅燈時間，將第個路線中第個信號交叉口的相位數(shù)記為將第個路線中第個信號交叉口的周期記為將第個路線中第個信號交叉口的第個相位的紅燈時間記為采用公式(5)計算第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點經(jīng)過的人行信號燈節(jié)點等待時間：

5.1.4 逗留電梯和樓梯時間

從地級市的國土資源部獲取第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)內(nèi)建筑物設(shè)置電梯的情況，存在三種情況：第一種情況：第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)內(nèi)所有建筑物都設(shè)有電梯；第二種情況：第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)內(nèi)所有建筑物都只有樓梯；第三種情況：第i個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)內(nèi)部分建筑物設(shè)有電梯，部分建筑物只有樓梯；

第一種情況：當(dāng)?shù)趇個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)內(nèi)所有建筑物都設(shè)有電梯時，采用公式(6)計算第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點所經(jīng)歷的逗留電梯時間：

式(6)中，t₁代表電梯在相鄰樓層間的運行時間，為常數(shù)3s；t₂代表電梯停靠時供乘客出入電梯的時間，為常數(shù)5s，代表第J_i個微區(qū)內(nèi)設(shè)有電梯的建筑物的平均樓層數(shù)，其取值等于第J_i個微區(qū)內(nèi)設(shè)有電梯的建筑物的總樓層之和除以建筑物總數(shù)量，每棟建筑物的樓層數(shù)從街景地圖里面獲取或直接在地級市的國土資源部獲取；

第二種情況：當(dāng)?shù)趇個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)內(nèi)所有建筑物都只有樓梯時，采用公式(7)計算第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點所經(jīng)歷的逗留電梯時間：

式(7)中，t₃代表從上一層沿樓梯走到下一層所用的時間，取12s；代表第J_i個微區(qū)內(nèi)只有樓梯的建筑物的平均樓層數(shù)，其取值等于第J_i個微區(qū)內(nèi)只有樓梯的建筑物的樓層之和除以建筑物總數(shù)量，每棟建筑物的樓層數(shù)從街景地圖里面獲取或直接在地級市的國土資源部獲取；

第三種情況：當(dāng)?shù)趇個軌道站點周圍圓形區(qū)域的第J_i個微區(qū)內(nèi)部分建筑物設(shè)有電梯，部分建筑物只有樓梯時，將第J_i個微區(qū)內(nèi)設(shè)有電梯的建筑物的棟數(shù)記為將只有樓梯的建筑物的棟數(shù)記為采用公式(8)計算第J_i個微區(qū)到第i個軌道站點所經(jīng)歷的逗留電梯和樓梯時間：

式(8)中，t₁代表電梯在相鄰樓層間的運行時間，為常數(shù)3s；t₂代表電梯停靠時供乘客出入電梯的時間，為常數(shù)5s，t₃代表從上一層沿樓梯走到下一層所用的時間，取12s，表示第J_i個微區(qū)內(nèi)設(shè)有電梯的建筑物的平均樓層數(shù)，其取值等于第J_i個微區(qū)內(nèi)設(shè)有電梯的建筑物的樓層之和除以設(shè)有電梯的建筑物總數(shù)量，每棟建筑物的樓層數(shù)從街景地圖里面獲取或直接在地級市的國土資源部獲取；表示第J_i個微區(qū)內(nèi)只有樓梯的建筑物的平均樓層數(shù)，其取值等于第J_i個微區(qū)內(nèi)只有樓梯的建筑物的樓層之和除以只有樓梯的建筑物總數(shù)量，每棟建筑物的樓層數(shù)從街景地圖里面獲取或直接在地級市的國土資源部獲取；

5.1.5 將第i個軌道站點到周圍圓形區(qū)域內(nèi)微區(qū)的綜合步行時間記為T_i，采用公式(9)計算T_i：

5.2 綜合繞行系數(shù)

將第i個軌道站點到周圍圓形區(qū)域內(nèi)微區(qū)的綜合繞行系數(shù)記為ζ_i，采用公式(10)計算ζ_i：

式(10)中，表示第i個軌道站點的第J_i個微區(qū)的質(zhì)心到該軌道站點所處位置的空間直線距離，即第J_i個微區(qū)的質(zhì)心與第i個軌道站點的直線距離，該直線距離從路網(wǎng)圖中測量獲取；

5.3 綜合空間直線距離

將第i個軌道站點的圓形區(qū)域內(nèi)的各微區(qū)到軌道站點的綜合空間直線距離記為D_i，采用公式(11)計算D_i：

5.4 步道節(jié)點密度

將第i個軌道站點的圓形區(qū)域內(nèi)的步道節(jié)點密度記為λ_i，采用公式(12)計算λ_i：

λ_i＝N_i/S_zi (12)

式(12)中，N_i代表第i個軌道站點的圓形區(qū)域內(nèi)步道節(jié)點的總數(shù)量，即人行信號燈節(jié)點的個數(shù)P_i與無人行信號燈節(jié)點的個數(shù)P_i′的和；S_zi代表第i個軌道站點周圍整個圓形區(qū)域的面積，為1.539km²；

步驟6：基于待評價的每個軌道站點的綜合步行時間、綜合繞行系數(shù)、綜合空間直線距離以及步道節(jié)點密度，采用TOPSIS評價模型對待評價的每個軌道站點輻射區(qū)內(nèi)的可達性進行評價，得到評價結(jié)論。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微區(qū)的軌道站點輻射區(qū)步行可達性評價方法，其特征在于所述的步驟6中采用TOPSIS評價模型對待評價的每個軌道站點輻射區(qū)內(nèi)的可達性進行評價，得到評價結(jié)論的具體過程為：

6.1 構(gòu)建軌道站點集合，將其記為A,A＝{A₁,A₂…A_n},A_i表示待評價的第i個軌道站點；

6.2 將綜合步行時間作為第1個指標(biāo)，綜合繞行系數(shù)作為第2個指標(biāo)，綜合空間直線距離作為第3個指標(biāo)，步道節(jié)點密度作為第4個指標(biāo)，構(gòu)建指標(biāo)集H，H＝{H₁,H₂,H₃,H₄}，H_h表示第h個指標(biāo)，h＝1,2,3,4；

6.3 采用n個待評價的軌道站點的指標(biāo)值構(gòu)成的第一決策矩陣F：

6.4 將第一決策矩陣F中的第i行的第j列的指標(biāo)值記為y_ij，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,4，將第一決策矩陣F轉(zhuǎn)變成由y_ij構(gòu)成的第二決策矩陣Y，即：

6.5 對第二決策矩陣Y進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體過程為：

6.5.1 設(shè)置與y_ij'對應(yīng)的高優(yōu)指標(biāo)，將其記為x_ij'，j'＝1,2,3，設(shè)置與y_i4對應(yīng)的高優(yōu)指標(biāo)，將其記為x_i4，采用公式(15)計算x_ij'以及采用公式(16)計算x_i4：

x_ij'＝1/y_ij' (15)

x_i4＝y(tǒng)_i4 (16)

6.5.2 采用x_ij構(gòu)建趨同化矩陣X:

6.5.3 用最小最大歸一化方法進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理公式如下所示：

式中，r_ij代表第i個軌道站點第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；x_min(j)代表趨同化矩陣X的第j列數(shù)據(jù)中的最小值；x_max(j)代表趨同化矩陣X的第j列數(shù)據(jù)中的最大值；

采用標(biāo)準(zhǔn)化值構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣R:

6.6 熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

將第j個指標(biāo)的熵權(quán)記為ω_j，采用公式(20)計算ω_j：

式(20)中，f_ij為第i個軌道站點第j個指標(biāo)的數(shù)據(jù)值比重，ln代表對數(shù)函數(shù)符號；

6.7 構(gòu)建加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣

將標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣R和指標(biāo)權(quán)重相結(jié)合構(gòu)造加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z，將加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z采用公式(21)表示為：

令z_ij＝r_ijω_j，將z_ij的取值代入公式(21)中，得到：

6.8 確定正理想解和負(fù)理想解

將正理想解記為負(fù)理想解記為分別采用公式(23)計算正理想解，采用公式(24)計算負(fù)理想解：

其中，maxZ_i1為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第1列數(shù)據(jù)中的最大值，maxZ_i2為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第2列數(shù)據(jù)中的最大值，maxZ_i3為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第3列數(shù)據(jù)中的最大值，maxZ_i4為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第4列數(shù)據(jù)中的最大值，minZ_i1為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第1列數(shù)據(jù)中的最小值，minZ_i2為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第2列數(shù)據(jù)中的最小值，minZ_i3為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第3列數(shù)據(jù)中的最小值，minZ_i4為加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z_z第4列數(shù)據(jù)中的最小值；

6.9 計算相近貼近度

將待評價的第i個軌道站點的評價解到正理想解的距離記為待評價的第i個軌道站點的評價解到負(fù)理想解的距離記為采用公式(25)和公式(26)分別計算和

將待評價的第i個軌道站點的評價解到理想解的貼近度記為C_i:

6.10 評價結(jié)果分析

將待評價的n個軌道站點的貼近度按照從大到小的順序排列，貼近度越大，表明該軌道站點的可達性越高。