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一種基于空間句法的城市擴張邊界預測方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510477655.2

申請日:

2015.08.06

公開號:

CN104992041A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 17/50申請日:20150806|||公開
IPC分類號: G06F17/50; G06Q10/04(2012.01)I 主分類號: G06F17/50
申請人: 武漢大學
發明人: 王海軍; 張安琪; 夏暢; 宋丹陽
地址: 430072湖北省武漢市武昌區珞珈山武漢大學
優先權:
專利代理機構: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222 代理人: 薛玲
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510477655.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.11.28|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,包括以下步驟:1)繪制線段地圖(Segment Map)并提取建成區邊界;2)建立固定網格單元;3)求算空間句法形態分析變量,并賦值給格網;4)計算各網格到建成區邊界距離;5)建立多元線性回歸模型并檢驗;6)城市擴張邊界預測。本發明方法構建了建成區邊界與空間句法形態分析變量間的定量模型,并將上述模型應用于城市擴張邊界預測中,在一定程度上能為城市規劃決策和城市邊界問題的研究提供新思路。

權利要求書

權利要求書
1.  一種基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1:提取城市建成區邊界并基于空間句法繪制線段地圖,其具體實現包括以下子步驟:
步驟1.1:提取建成區邊界圖,包括歷史、現狀和規劃年三個時段;
步驟1.2:繪制軸線地圖,分歷史、現狀和規劃年三幅圖;
步驟1.3:將軸線地圖轉譯生成線段地圖;
步驟2:以城市現有建成區及其周邊可能發展為城市用地的區域為研究區,建立覆蓋研究區的固定網格單元;
步驟3:計算空間句法形態分析變量,并賦值給格網;
步驟4:計算各網格到不同時期建成區邊界距離D;
步驟5:建立多元線性回歸模型,確定模型變量及對應參數,并對所建立的多元線性回歸模型進行檢驗;
步驟6:城市擴張邊界預測,其具體實現包括以下子步驟:
步驟6.1:依據所建立的多元線性回歸模型,利用現狀路網和規劃路網,將各網格點的對應變量的取值代入模型,計算規劃年各網格點到規劃年建成區邊界距離;
步驟6.2:繪制各網格點到邊界距離的等值線,將預測結果可視化。

2.  根據權利要求1所述的基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于:步驟1.2中所述的軸線地圖是利用AutoCAD繪制而成,步驟1.3中所述的將軸線地圖轉譯生成線段地圖是利用DepthmapX軟件將軸線地圖轉譯為線段地圖,將Remove axial stubs的參數值設置為25%。

3.  根據權利要求1所述的基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于,步驟3的具體實現包括以下子步驟:
步驟3.1:計算不同時期線段法的形態分析變量F,包括不同空間尺度下的整合度I、選擇度C、線密度TSL、節點值NC、深度值TD和角度連接值AnCon,即:
F∈{Ir,Cr,TSLr,NCr,TDr,AnCon},
其中r取不同的空間尺度,依據城市建成區面積確定;
步驟3.2:采用《城鎮土地分等定級規程GB/T 18507-2014》中道路通達度作用分算法,將描述線段的形態分析變量F賦值給格網,記為X;其具體實現包括以下子步驟:
步驟3.2.1:根據道路級別計算其作用半徑,并賦給對應的線段,計算公式如下:
d=s÷l;
其中:d為作用半徑,s為建成區面積,l為各級別道路總長度;
步驟3.2.2:根據形態分析變量指標的含義,將其賦給各格網單元時,不僅要考慮服務于該格網單元的線段指標值大小,也要考慮其距線段的相對距離;線段對各個網格單元的影響是在其服務半徑內隨著距離衰減的,深度值是增加;確定距離衰減模型為指數模型:
Xj=Maxi=1n[Fi(1-di/d)]]]>Xj=Mini=1n[Fi(1+di/d)];]]>
其中Xj為格網單元j獲取的形態分析變量指標值,Fi為線段i的形態分析變量指標值,di為格網單元j到線段i的實際距離,d為線段i的作用半徑,n為作用于網格單元j的線段總數。

4.  根據權利要求3所述的基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于:步驟3.1中利用DepthmapX計算不同時期線段法的形態分析變量F,步驟3.2中利用ArcView編程將描述線段的形態分析變量F賦值給格網,記為X。

5.  根據權利要求1所述的基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于:步驟4中利用ArcGIS工具計算各網格到不同時期建成區邊界距離D。

6.  根據權利要求1所述的基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于,步驟5的具體實現包括以下子步驟:
步驟5.1:以城市擴張后各格網單元距建成區邊界距離為因變量,以擴張前距建成區邊界距離和擴張前后各形態分析變量為自變量,構建多元線性回歸模型:

其中:D0、Dt為擴展前、后各網格單元到建成區邊界距離,ω0為擴展前邊界距離權重值,X0為常數項,Xt0為擴展前形態分析變量,ωi為擴展前形態分析 變量權重值;Xtn為擴展后形態分析變量;λi為擴展后形態分析變量權重值,m為自變量總數;
步驟5.2:各網格點到城市建成區邊界現狀距離與歷史距離、歷史年和現狀年形態分析變量代入多元線性回歸模型;調用SPSS軟件中的回歸分析,選擇變量逐步進入的方式建立模型,篩選出對因變量影響顯著的因子,剔除不顯著因子,確定它們之間相關程度,進而得到模型變量及對應參數;
步驟5.3:對所建立的多元線性回歸模型進行檢驗,其具體實現包括以下子步驟:
步驟5.3.1:計算多元線性回歸模型的擬合度R2和顯著水平sig.指標,檢驗模型擬合度;
步驟5.3.2:分析多元線性回歸模型殘差分布,檢驗殘差獨立性;
步驟5.3.3:方差齊次性檢驗;
步驟5.3.4:一致性檢驗,采用歷史數據、歷史路網和現狀路網,對現狀進行預測,并與實際情況對比,計算Kappa系數。

7.  根據權利要求6所述的基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于:步驟5.2中所述的對因變量影響顯著得判斷標準是sig≤0.05。

8.  根據權利要求1所述的基于空間句法的城市擴張邊界預測方法,其特征在于:步驟6.2中利用ArcGIS工具將預測結果可視化。

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