一种基于多尺度跨区域的综合交通可达性测度方法

本发明属于国土空间规划、城市规划、交通规划，具体涉及一种基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法。

背景技术：

1、城市群是城市发展到成熟阶段的空间组织形式，主要承担新型城镇化建设和区域经济协调发展两大任务。在城市群一体化协调发展的背景下，研究城市之间的经济联系强度与可达性之间的关系意义重大。

2、地理信息系统(geographic information system，简称gis)是在计算机软硬件资源的支持下，对地球表面事物或现象的地理属性数据进行采集、管理、分析、展示的计算机系统。gis软件提供了专业的网络分析模块，用以实现对交通路网、设施网点等在内的网络分析功能。网络分析需要综合要素的空间数据、属性数据和拓扑关系等信息或数据，以实现对网络总体空间特征、数量特征、质量特征的分析计算，满足资源分配、设施选址、最佳路径分析等专业研究分析的需要。

3、交通网络可达性评价，是最佳路径分析原理的具体应用。对于区域交通网络“可达性”的衡量，是基于两个节点(或起讫点)及其之间的路线，计算阻力(出行时间或实际出行距离)最小的路径，区域内a点与其他所有节点的最短路径阻力(时间或距离)之和，理论上即为a点的可达性值。而现有技术中常运用引力模型、改进的引力模型、加权平均旅行时间等，并结合gis技术的网络分析功能，测算城市群可达性和经济联系强度之间的关系。这类研究方法，对于城市群联系强度、可达性等研究中，联系强度缺乏综合考虑经济联系强度与出行联系强度，联系强度与可达性关系的研究不够深入，使得可达性评价结果准确性较为一般。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供了一种基于多尺度跨区域的综合交通可达性测度方法，用于解决以往城市综合交通评价中，对于区域经济一体化考虑不充分的问题。

2、本发明的技术方案是：一种基于多尺度跨区域的综合交通可达性测度方法，包括下述步骤：

3、s1.根据研究区域数字地形图和影像地图，绘制地块边界；

4、s2.获取研究区域数据，包括：路网矢量数据、交通量、区域城市节点矢量数据、gdp、人口数量以及商贸数据；

5、s3.根据开放地图，得到区域信息以及跨区域交通运输通道信息数据，设计各节点综合水平评价因子，测算得到各节点综合发展水平指标；

6、s4.根据公路和铁路路线长度以及计算各个区域的路网密度；

7、s5.将各区域中心城市作为起点及终点生成od对，构建od矩阵，并利用时间可达性模型计算出综合交通运输方式od对之间的出行时间；

8、s6.基于s5出行时间、s4路网密度和s3节点综合发展水平指标，构建修正引力模型；

9、s7.根据步骤s6构建的引力模型，结合各项数据因子，计算综合可达性指标。前述的基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法中，步骤s3具体如下：

10、s3.1.通过统计年鉴等数据获取途径，选取各区域城市发展指标；

11、s3.2.对步骤s3.1.中获取的数据进行整理，并利用spss中因子分析模块对所选取的各项指标进行kmo和bartlett球形度检验；

12、s3.3.根据步骤s3.2中的计算结果进行结果分析判断选取数据指标是否适合进行因子分析，对不合适的指标进行剔除并对提出后的综合指标重新进行kmo及bartlett球形度检验测算；

13、s3.4.对步骤s3.3.确定最终提取的因子数及题项对应关系后，结合旋转后的因子载荷矩阵结果对提取的因子进行命名；

14、s3.5.以s3.4.中提取的四个公因子的方差贡献率为权重计算出各区域的综合实力得分g，并进行去负化处理。

15、前述的基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法中，步骤s3.3.具体过程如下：

16、s3.3.1.首先利用kmo检验和bartlett的检验结果进行判断，若kmo值大于0.6说明适合进行分析，反之，说明不适合进行分析；bartlett检验对应p值小于0.05说明适合分析，反之，说明不适合进行分析。

17、s3.3.2.如果s3.3.1因子kmo及bartlett分析结果未通过，则将指标剔除后再次分析，直至所有分析项与因子对应关系良好；

18、前述的基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法中，步骤s3.5具体过程如下：

19、s3.5.1.将收集整理的各区域数据与成分得分系数表中各公因子的得分相乘，得到四个公因子g1、g2、g3、g4的得分，g1、g2、g3、g4的表达式如下所示：

20、

21、其中，gi表示第i项公因子得分，xk表示收集整理后的各区域第k项数据，gi表示成分i得分系数；

22、s3.5.2.根据四个因子的方差贡献率及s3.5.1中测算的g1、g2、g3、g4对各区域综合实力得分g进行测算，g的计算公式如下：

23、

24、其中，yi(i＝1，2，3，4)表示四个成分的方差百分比，r表示旋转载荷平方和中的最后一项累积百分比；

25、s3.5.3由于最后计算出的综合实力得分会存在负值，为了方便后续的计算，在不改变原有排名次序的前提下，将得分进行去负化处理，其公式如下所示：

26、

27、公式中g′为去负化后的得分，ymin为原始得分中的最小得分，ymax为原始得分中的最大得分。

28、前述的基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法中，步骤s4具体如下：

29、s4.1.从国家测绘地理信息局标准地图服务网站及oms网站获取的矢量数据放置到arcgis软件中，将预处理完成后的道路数据进行道路长度测量并导出；

30、s4.2.将s4.1中测量后的路网长度数据与区域面积进行测算，公式为：路网密度(km/km2)＝路网长度(km)/区域面积(km2)。

31、前述的基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法中，步骤s5具体如下：

32、s5.1.将s4.1中处理完成后的路网数据进行道路属性设置，添加车行时间属性，此处不同等级道路要设置不同车行时间(可根据《公路工程技术标准》(jtgb01-2014)及《高速铁路设计规范》(tb10621-2014)、《iii、iv级铁路设计规范》(gb50012-2012)进行时间设置)；

33、s5.2.完成s5.1后构建网络数据集，依次设置路口转弯、连通性、高程建模、通行成本等属性，注意的是为网络制定通行成本的时候选择drivetime为默认字段，构建好的交通网络需包括节点和边两种要素；

34、s5.3.运用arcgis软件进行od成本矩阵构建，将所有节点设置为起始点和目的地点并进行求解；

35、s5.4.将求解后的成本矩阵结果及时间距离数据属性带入可达性模型中测算各区域可达性值。

36、前述的基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法中，步骤s5.4具体过程如下：

37、s5.4.1.在步骤s5.4中，所述目标节点的可达性值定义为研究区域a到研究区域b的平均最短出行时间。

38、s5.4.2.本发明选择的可达性值的计算方法如下：

39、

40、其中：tij表示节点i到节点j所需最短时间，n代表区域内节点数，ti表示节点i的可达性值。

41、前述的基于多尺度的跨区域综合交通可达性测度方法中，步骤s6具体如下：

42、步骤s6中所提到的引力模型计算公式如下：

43、

44、式中：ai为节点i的综合可达性指数；mi为路网密度影响因子；tij为节点i和节点j之间的可达性值；gi为节点j的综合发展水平指标；β为阻抗系数；n为节点总数。

45、综上，本发明采用上述城市群综合交通评价方法，具有如下优点：

46、1、提出了城市群综合联系强度的概念，从出行联系强度与经济联系强度两个方面进行研究城市群之间的联系强度，相比以往仅从出行联系强度或经济联系强度，综合联系强度能更加全面表征城市群内城市之间的相互联系。

47、2、城市群综合交通评价时，除了考虑综合交通可达性之外，还考虑可达性与综合联系强度之间的耦合关系，有利于促进综合交通与区域经济的协调发展，实现城市群高质量发展。