基于道路栅格网络的POI分析方法研究

发布时间：2020-07-11 20:16

【摘要】：兴趣点(Point of Interest,POI)是探究城市内部经济发展空间规律及行业性布局特征的一种重要数据源,隐藏在海量空间位置点中的信息仍待进一步发掘。而在传统的二维平面空间中对POI进行点模式分析难以顾及到空间要素的差异,无法从更深层次对其分布规律进行探究,与此同时,道路交通网络作为连通城市不同区域的脉络,在城市内部信息及物质流通中起着至关重要的作用。在此背景下,采用网络距离替代传统的欧氏距离,在一维道路网络视角下探究POI的空间分布规律,分析行业分布格局凸显出独特的研究价值。本文以郑州市区为研究区,以市区内的道路网络以及多种类型的POI作为研究数据,基于改进的道路网络构建理论建立了郑州市道路网络栅格模型,以此模型为基础分别研究了POI在道路空间环境下的网络核密度分布及网络Voronoi划分情况,并就当前产业空间分布格局的形成原因及分布合理性做了初步探讨,为产业空间布局调整优化、新建选址规划、智慧城市建设等提供重要参考依据。具体而言,本文主要从以下四个方面进行研究:(1)道路网络模型改进研究。结合经典道路网络模型构建理论及基本要素,针对传统的结点--弧段道路模型在表达细粒度空间层次能力较弱的缺点加以改进,引入道路栅格的概念,通过加密弧段实现道路弧段内部细节的丰富化表达。基于空间场思想,建立道路网络栅格模型,通过栅格单元之间的邻域运算实现路网运算过程中的逻辑操作,并通过赋予每段道路栅格属性信息来记录、保存最终的运算结果,满足参数的动态计算及静态存储要求。(2)基于道路栅格网络的POI的密度分布格局研究。借鉴二维平面点模式分析中核密度计算的方法,采用网络距离代替欧氏距离表示两地之间的距离,并根据道路等级、通达方向、设施规模的差异及限制性条件在密度计算过程中赋以相应的权重,根据多次实验结果求出较为适宜的带宽范围,最终计算得出POI在道路空间中的核密度分布情况。通过颜色及高度两种可视化参量,将计算结果以可视化的方式呈现,便于直观获取POI在路网中的分布情况,并以此分析行业空间布局规律等。(3)基于水流扩展算法的道路网络Voronoi图划分研究。采用了顾及到多种网络约束条件的水流扩展算法,采用栅格邻运算避免了网络空间的竞争性划分。以不同位置的POI作为水源在道路栅格网络模型中模拟水流过程,将道路网络划分为不同POI所辖的子道路网,并与平面Voronoi划分结果进行了对比研究。此外,分别在郑州市区全域以及中心城区两个尺度下对八种不同类型POI的服务域进行了划分,满足不同空间分布特点的POI服务域划分的差异化需求。(4)POI行业及区域空间差异性研究。分别选取零售业、物流业、公共设施、休闲娱乐场所等不同类型的POI,并计算出各自的网络核密度分布及网络Voronoi图划分结果,通过对多类型POI的空间整体分布及单类型POI不同地域空间分布差异的横纵向比较,揭示出不同行业之间的空间分布差异及同类型地物在城市内部空间的集聚性差异,特别是在郑州市三环内外的空间分布差异较大,三环可视为当前郑州市中心城区与城郊的边界线。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P208
【图文】：

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6图 1.1 研究路线图1.4 论文结构安排根据文章的研究内容，本文一共分为六个章节，各章节的安排如下：第一章，绪论。主要介绍论文总体研究背景与意义、研究现状，明确论文的主要研究内容技术路线。第二章，研究区与数据。介绍郑州市自然地理、社会经济及交通三个方面的主要情况以及本文在研究中所用到的 POI 及道路数据，以及对原始数据进行处理的主要流程。第三章，POI 栅格网络空间分析方法。对本文所用到的道路模型及分析方法从原理、结构、概念、基本运算法则等方面做了概要介绍及初步研究，为后续章节的深入研究奠定基础。第四章，POI 网络核密度分析与可视化。基于道路栅格模型，就如何在受多

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图 2.1 郑州市区地理位置及行政区划2.1.2 社会经济概况郑州市作为人口大省河南省的省会，人力资源丰富，人口密度达 11140 人/平方公里，在全国省会城市中居首位[46]。2018 年郑州市国民经济和社会发展统计公报发布的数据显示，截止 2018 年末全市拥有总人口 1013.6 万，城镇化率73.4%，地方财政总收入 1903 亿元，人均可支配收入 33105 元，经济总量在全国升至第 16 位。2016 年 12 月国家发改委发布《促进中部地区崛起十三五μ规划》，明确提出支持郑州市建设国家中心城市，突出郑州市的交通枢纽地位，地处全国中心区域的郑州市有着得天独厚的优势，随着信息产业、汽车工业及电子设备制造业的飞速发展，郑州市的产业结构及工业体系也有了较大程度地改善，郑东新区、航空港区、高新区等地也吸引了一大批高新企业的入驻。社科院在 2018 年发布的城市综合竞争力报告中，郑州市高居第 16 位，郑州已经成为全国最具有经济活力的城市之一。

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2 研究区与数据四级道路，以便于根据分级情况进行网络加权。分类情况如表 2.3 所示：表 2.3 郑州市道路分级统计道路等级速度（km/h）总长度（米）占比传导性一级 >40 150557 5.26% 最强二级 25-40 299745 10.48%较强三级 10-25 211325 7.39% 较弱四级 <10 2199315 76.87%最弱由表 2.3 可知，道路中占比最大的是四级道路，达到了 76%以上，一级道最少。郑州市道路网是本研究的基本数据源，是建立道路栅格网络模型的界定了城市道路网络空间的范围，郑州市道路交通图如下所示：

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