基于GIS的辽中南城市群高速铁路规划线网络路径优化及评价研究

发布时间：2020-04-07 10:57

【摘要】：随着经济全球化的发展,城市群已成为城镇发展的主流趋势。大力发展城市群高速铁路是解决交通问题的根本途径,也是城市群一体化进程的必然结果。因此,对城市群高速铁路规划线网进行科学的评价具有重要研究意义。本文以辽中南城市群为研究对象,利用GIS软件,开展了高速铁路线网路径优化及方案评价研究工作,涉及“线网评价方案数字化”、“GIS评价指标选取”、“线网评价模型建立”和“方法应用”。主要研究内容如下:(1)针对线网规划方案数字化,提出了一种可行的GIS路径优化方法。首先,利用德尔菲法与层次分析法确定路径优化成本因素及权重值。其次,利用GIS多环缓冲区技术与GIS图层线性叠加方法对成本因素分级赋值并将GIS图层叠加成综合成本图层。最后,利用GIS成本距离模型与基于Dijkstra算法的GIS最优路径分析技术对路径进行优化处理,生成了线路矢量数据集,建立了数字化的线路规划评价方案。(2)研究了城市群规划线网评价指标选取的原则和方法,在此基础上,针对我国城市群发展程度和高速铁路线网特性,从“线网结构合理性”,“运营效果角度”,“工程建设实施性”以及“适应与引导城市群发展角度”四个方面,建立了一套适合我国城市群高速铁路线网规划方案GIS评价指标体系,并在GIS模型中对定量指标进行了计算与标准化。(3)总结分析了常见线网评价方法的优缺点及适用范围,针对复杂客观环境下评价指标信息的非二元性,提出了基于区间直觉模糊集的城市群高速铁路线网评价模型。该模型从区间直觉模糊数的几何意义出发,基于熵值最大化原理,求出指标的权重,得到每个决策者对每个方案的评价值,最后综合每个决策者意见得出每个方案的评价值,并对方案排序。该评价模型在保证评价指标具有全面性的同时,也保证评价结果更加符合客观性。(4)以辽中南城市群高速铁路线网规划为例,进行了线网路径优化与方案评价研究。首先,使用高分遥感影像数据和GIS路径优化方法对规划方案进行数字化,得到评价方案地理空间数据集。其次,根据建立的城市群高速铁路线网规划方案GIS评价指标体系,对选取的定性与定量指标进行了计算与标准化。最后,使用区间直觉模糊集评价模型对方案进行了评价,进而比选出了最优规划方案,为决策部门提供了科学依据。
【图文】：

递阶层次结构,层次分析法

地物条件和环境因素Ｍ等。指标层（最底层）：准则层的影响因素，包括：逡逑坡度［５９】、坡向、土地利用、植物群落ｌ６Ｑ］、水域和湿地、道路、文物古迹和建筑用逡逑地。递阶层次结构模型，如图２－１所示。逡逑：目标层：逦Ａ逡逑．．＾，，．．邋—邋—邋—邋—邋—邋—邋—逡逑：ｉｔ则层：逦Ｂｉ邋……邋Ｂ？逡逑．指标层：逦Ｃｌ逦逦邋Ｃｎ邋Ｃ（ｎ＋１）逡逑图２－１层次分析法递阶层次结构图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑２．１．２构建判断矩阵逡逑由于准则层、指标层中各因素代表的意义不一样，，因素的重要程度也不同，逡逑各个因素对评价结果的影响程度也相应的不同。因此，各个ｊａ素在目标决策中所逡逑占的比例也不一定相同。对此我们使用Ｔ．Ｌ．Ｓａａｔｙ提出的卜９比例标度，以数字１－９逡逑及１／１－１／９作为标度来构建判断矩阵Ａ＝（ｂｕ）ｍｘｍ、Ｂｋ＝（Ｃｉｊ：）＿。人们通常使用不同的逡逑等级评判多个指标之间的重要程度，将这些重要程度不同的指标以数字形式表达逡逑出来，就形成了比例标度；其中以数字的形式评判客观事物的主观感受时，人们逡逑的心里承受极限通常是９，具体标度定义如表２－１所示。逡逑表２－１逦１－９标度定义逡逑Ｔａｂ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋１－９邋ｓｃａｌｅ逡逑

示意图,缓冲区,示意图,成本因素

标层因素成本值取１、３、５、７、９储存在环形缓冲区域内，表示在该区域内布线逡逑成本的高低，即值越高表示在此像元内布线综合成本越高；值越低表示在此像元逡逑内布线综合成本越低。缓冲区示意图，如图２－２所示。逡逑ｒ－Ｐ＇邋－邋ｐ％逡逑面要素逦缓冲区逦多环缓冲区逡逑图２－２缓冲区示意图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｂｕｆｆｅｒ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑２．２．２基于ＧＩＳ图层线性加权叠加方法逡逑在处理多准则决策问题的时候，由于各指标重要程度不相同，所以每个指标逡逑图层的优先级不一样。当图层归－化的时候，就必须将多个指标图层按照一定比逡逑例融合成一个图层。基于ＧＩＳ图层线性加权叠加过程就是将多个指标ＧＩＳ栅格图逡逑层按照相应权重合并成一个栅格图层的过程。线性加权叠加方法是ＧＩＳ中最常用逡逑的叠加分析方法之一，多用来解决多准则问题。线性加权叠加方法的计算公式如逡逑下：逡逑ｎ逡逑Ｃｉ邋＝邋＾］（Ｓｋｘ邋Ｗｉ（ｋ，）逦（２－４）逡逑ｋ＝ｌ逡逑其中，ｉ为栅格图层中像元编号，ｋ为成本因素的编号，ｎ为成本因素总数，逡逑Ｃ，为栅格图层中第ｉ个像元的成本因素综合值，Ｓｋ为第ｋ个成本因素的权重，Ｗｉ（ｋ）逡逑为第ｉ个像元的第ｋ个成本因素的分级赋值。在ＧＩＳ模型构建器中线性加权叠加模逡逑型，如图２－３所示。逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U238;P208

【参考文献】