[发明专利]一种面向国土空间规划的多交通设施等时圈计算方法

权利要求书

1.一种面向国土空间规划的多交通设施等时圈计算方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1确定设施覆盖范围内网络节点，进行迭代节点标记；

指定交通设施，所述设施包括：公共交通设施、公共汽车站点、轨道交通站点；

以设施的位置作为起点，不断向外扩散标记和更新网络节点与设施的距离，直到指定设施服务覆盖范围内的所有网络节点均被标记为止；

S2凸集或凹集等时圈构造：将等时圈形态分为凸集和凹集，凸集等时圈用于城市中心区域，凹集等时圈用于城市远郊区域；根据被标记的网络节点，首先调整暂时位于设施服务覆盖范围外节点位置，然后根据等时圈所需的凸集形态或凹集形态，使用Monotone chain算法构造凸集等时圈闭合图形，使用K近邻改进算法构造等时圈闭合图形，获得凸集或凹集等时圈；

S3等时圈扩大调整：根据获得的凸集或凹集等时圈，对其轮廓节点构造缓冲区，再进行第二次凸集或凹集等时圈构造，最后获得设施的最大化等时圈O_f′；

S4 Voronoi图构造和相交：根据多个设施位置构造Voronoi图，并将各个设施的Voronoi图与上一步骤获得的最大化等时圈相交，取交集部分获得非重叠等时圈O_f″；

S5贴合交通网络：以交通网络中的边集作为边界，构建马尔可夫模型，并使用维特比算法求解获得网络贴合等时圈O_f″′；

将等时圈的闭合轮廓贴合至邻近交通网络，使用网络上的边集组成新的等时圈轮廓；路网贴合等时圈的构造主要可以分为以下3个主要流程：匹配交通网络范围限定、建立马尔可夫模型与维特比算法求解，具体如下：

S5.1匹配交通网络范围限定

设参与等时圈计算的网交通网络为G＝(V,E)，网络节点集合为V，网络边集为E，具体步骤为：

1)对Voronoi图构造和相交获得非重叠等时圈根据缓冲区宽度Δ_R绘制缓冲区进行扩大，得到O_f″扩大后的区域O_f,b″；

2)重复步骤1)，直到获得每个设施f对应的O_f,b″；

所有设施f的缓冲区O_f,b″的并集集合为限定匹配网络的节点和边为和

S5.2建立马尔可夫模型与维特比算法求解

对于设施f对应的非重叠等时圈O_f″，首先定义马尔可夫模型：

1)定义发射概率，对于设施f的非重叠等时圈O_f″，设k_i表示组成O_f″闭合轮廓的第i个节点，节点数量为N_f个，设M_r为任意节点k_i的最大搜索半径，M_k为任意节点k_i的最大候选匹配节点数，在k_i半径为M_r的范围内选取与k_i直线距离最短的至多M_k个交通网络节点作为候选匹配节点集合V_i，V_i中任意一个候选匹配节点设为v_i(v_i∈V_i)，与k_i的直线距离为d(k_i,v_i)，v_i发射概率为：

式中σ表示进行匹配时，非重叠等时圈轮廓与贴合的路网之间最大允许误差，该公式的物理意义表示根据v_i与k_i的距离确定v_i作为k_i匹配点的可能性，其中ep(v_i)必须满足ep(v_i)≥ep_min；

2)定义转移概率，对于k_i和k_i+1之间的候选匹配节点v_i和v_i+1，设它们在交通网络的最短路距离为sp(v_i,v_i+1)，若v_i作为k_i的匹配点，v_i+1作为k_i+1匹配点的概率为：

3)根据上述定义的发射概率和转移概率，任意一系列候选匹配节点作为O_f″贴合至网络的匹配点的分数为：

分数最高的匹配点序列v_i表示s最高时k_i对应的候选匹配节点，即作为路网贴合等时圈的闭合轮廓；

上述发射概率、转移概率和分数定义作为马尔可夫模型，使用维特比算法求解分数最高对应的匹配点序列，最终获得所有设施的路网贴合等时圈。