[发明专利]基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法

权利要求书

1.一种基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：绘制路网图并确定路网图中相关信息

选择待评价的n个轨道站点，n为大于等于2的整数，确定n个所述的轨道站点在路网图上的位置，n个所述的轨道站点的位置按百度地图上显示的位置为准，分别以每个轨道站点为中心，结合百度地图，利用软件AutoCAD描绘出其周围0.7km的圆形范围内不同等级道路的主干路、次干路和支路，并在各主干路、各次干路和各支路上将其通向两侧建筑区域的开口描绘出来，其中不同等级道路利用不同的宽度表示，从百度地图上获取以第i个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的步道节点位置信息以及第i个轨道站点的出入口位置信息，其中步道节点包括人行信号灯节点即信号交叉口、无人行信号灯节点，在路网图上标定第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点以及第i个轨道站点的出入口，完成路网图绘制；

从路网图中分别获取第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的人行信号灯节点、无人行信号灯节点的数量，将人行信号灯节点即信号交叉口的数量记为P_i，将无人行信号灯节点的数量记为P_i′；从路网图中获取第i个轨道站点的出入口的数量，将其记为n_i′；从公安部交通管理部门获取每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内每个人行信号灯节点即信号交叉口的相位数，将第i个轨道站点周围0.7km的圆形区域内第δ_i个信号交叉口的相位数记为δ_i＝1,2,…,P_i；

步骤2：微区划分及微区信息确定

根据最新的国标《土地利用现状分类》，结合百度地图以及百度地图里面的街景地图确定路网图中以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，或者直接从地级市的国土资源部获取以每个轨道站点为圆心，半径为0.7km的圆形区域内的土地利用情况，在路网图上分别将每个轨道站点周围0.7km的圆形区域内的土地利用情况按照住宅区、商业区、工业区和公共管理及服务区四种类别进行划分，划分得到的每个区块即为一个微区，在路网图中划分微区过程中，当遇到百度地图以及百度地图里面的街景地图中某一建筑的一部分对应在圆形区域内，另一部分在圆形区域外的情况时，将此建筑物忽略不计，圆形区域内该建筑物所处位置处标注为空地，当遇到空地时也不计入所在划分的微区内，直接标注为空地，最终，划分后的每个微区或者呈现为规则四边形，或者呈现不规则的四边形，或者呈现由一条边为圆弧且另外三条边为直线的图形；

将划分得到的每个微区的对角线的交点作为该微区的质心，并在各微区上标注其质心；

确定各微区的出入口，具体方法为：对于有围墙或以其他形式围挡的微区，该微区的出入口通过百度地图里面的街景地图直接判断位置并在微区对应位置处标注其出入口，对于没有围墙或以其他形式围挡的微区，获取该微区周边的主干路、次干路或者支路上通向该微区的开口，将获取的开口作为该微区的出入口；

在路网图中将每个微区的质心及其出入口进行连接；

统计每个轨道站点周围圆形区域内的微区数量，将第i个轨道站点周边的微区数量记为s_i，并随机对s_i个微区按照1～s_i的序号进行排序，将住宅区的表示符号记为Z，公共管理区及服务区的表示符号记为G，商业区的表示符号记为S，工业区的表示符号记为I，在路网图中每个微区处添加其序号加上其土地利用情况的表示符号的标注；

步骤3：评价指标的选取

选取综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度作为四个评价指标，其中，综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离是由微区权重系数分别与各微区的步行时间、绕行系数、空间直线距离综合计算获取；

步骤4：确定每个轨道站点周围区域的各微区的权重系数

将第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区的权重系数记为J_i＝1,2,…,s_i，采用公式(1)计算

其中，表示第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区的建筑容积率，从地级市的国土资源部获取；

步骤5：评价指标值的确定

5.1 确定每个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合步行时间

5.1.1 将第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区到第i个轨道站点的步行时间记为设定由第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区到第i个轨道站点沿道路行走时间第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区到第i个轨道站点经过的信号交叉口等待时间和第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间三部分组成，即：

由于每个微区至少具有一个出入口，将第J_i个微区的出入口的数量记为那么由第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区到第i个轨道站点沿道路行走的路线有个；将从第J_i个微区的质心出发沿道路行走经由该微区的第个出入口到达第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口距离最短的路线作为第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区到第i个轨道站点的第个路线，将第J_i个微区到第i个轨道站点的第个路线的路程记为

从路网图中获取个路线的路程，然后计算个路线的平均路程，将该平均路程作为第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区的质心出发沿道路行走至第i个轨道站点的离该微区质心最近的一个出入口的最短距离，记为采用公式(3)计算得到

5.1.2 将计算得到的代入公式(4)中计算得到

式(4)中，v代表步速，取值为1.5m/s；

5.1.3 人行信号灯节点等待时间

从路网图中获取第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区到第i个轨道站点的第个路线中人行信号灯节点即信号交叉口的数量，将其记为并且从公安部交通管理部门获取这个信号交叉口的信号配时，即每个信号交叉口的周期、相位数和红灯时间，将第个路线中第个信号交叉口的相位数记为将第个路线中第个信号交叉口的周期记为将第个路线中第个信号交叉口的第个相位的红灯时间记为采用公式(5)计算第J_i个微区到第i个轨道站点经过的人行信号灯节点等待时间：

5.1.4 逗留电梯和楼梯时间

从地级市的国土资源部获取第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区内建筑物设置电梯的情况，存在三种情况：第一种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区内所有建筑物都设有电梯；第二种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区内所有建筑物都只有楼梯；第三种情况：第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯；

第一种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区内所有建筑物都设有电梯时，采用公式(6)计算第J_i个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯时间：

式(6)中，t₁代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t₂代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，代表第J_i个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第J_i个微区内设有电梯的建筑物的总楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；

第二种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区内所有建筑物都只有楼梯时，采用公式(7)计算第J_i个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯时间：

式(7)中，t₃代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s；代表第J_i个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第J_i个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；

第三种情况：当第i个轨道站点周围圆形区域的第J_i个微区内部分建筑物设有电梯，部分建筑物只有楼梯时，将第J_i个微区内设有电梯的建筑物的栋数记为将只有楼梯的建筑物的栋数记为采用公式(8)计算第J_i个微区到第i个轨道站点所经历的逗留电梯和楼梯时间：

式(8)中，t₁代表电梯在相邻楼层间的运行时间，为常数3s；t₂代表电梯停靠时供乘客出入电梯的时间，为常数5s，t₃代表从上一层沿楼梯走到下一层所用的时间，取12s，表示第J_i个微区内设有电梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第J_i个微区内设有电梯的建筑物的楼层之和除以设有电梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；表示第J_i个微区内只有楼梯的建筑物的平均楼层数，其取值等于第J_i个微区内只有楼梯的建筑物的楼层之和除以只有楼梯的建筑物总数量，每栋建筑物的楼层数从街景地图里面获取或直接在地级市的国土资源部获取；

5.1.5 将第i个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合步行时间记为T_i，采用公式(9)计算T_i：

5.2 综合绕行系数

将第i个轨道站点到周围圆形区域内微区的综合绕行系数记为ζ_i，采用公式(10)计算ζ_i：

式(10)中，表示第i个轨道站点的第J_i个微区的质心到该轨道站点所处位置的空间直线距离，即第J_i个微区的质心与第i个轨道站点的直线距离，该直线距离从路网图中测量获取；

5.3 综合空间直线距离

将第i个轨道站点的圆形区域内的各微区到轨道站点的综合空间直线距离记为D_i，采用公式(11)计算D_i：

5.4 步道节点密度

将第i个轨道站点的圆形区域内的步道节点密度记为λ_i，采用公式(12)计算λ_i：

λ_i＝N_i/S_zi (12)

式(12)中，N_i代表第i个轨道站点的圆形区域内步道节点的总数量，即人行信号灯节点的个数P_i与无人行信号灯节点的个数P_i′的和；S_zi代表第i个轨道站点周围整个圆形区域的面积，为1.539km²；

步骤6：基于待评价的每个轨道站点的综合步行时间、综合绕行系数、综合空间直线距离以及步道节点密度，采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论。

2.根据权利要求1所述的基于微区的轨道站点辐射区步行可达性评价方法，其特征在于所述的步骤6中采用TOPSIS评价模型对待评价的每个轨道站点辐射区内的可达性进行评价，得到评价结论的具体过程为：

6.1 构建轨道站点集合，将其记为A,A＝{A₁,A₂…A_n},A_i表示待评价的第i个轨道站点；

6.2 将综合步行时间作为第1个指标，综合绕行系数作为第2个指标，综合空间直线距离作为第3个指标，步道节点密度作为第4个指标，构建指标集H，H＝{H₁,H₂,H₃,H₄}，H_h表示第h个指标，h＝1,2,3,4；

6.3 采用n个待评价的轨道站点的指标值构成的第一决策矩阵F：

6.4 将第一决策矩阵F中的第i行的第j列的指标值记为y_ij，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,4，将第一决策矩阵F转变成由y_ij构成的第二决策矩阵Y，即：

6.5 对第二决策矩阵Y进行标准化处理，具体过程为：

6.5.1 设置与y_ij'对应的高优指标，将其记为x_ij'，j'＝1,2,3，设置与y_i4对应的高优指标，将其记为x_i4，采用公式(15)计算x_ij'以及采用公式(16)计算x_i4：

x_ij'＝1/y_ij' (15)

x_i4＝y_i4 (16)

6.5.2 采用x_ij构建趋同化矩阵X:

6.5.3 用最小最大归一化方法进行标准化处理，处理公式如下所示：

式中，r_ij代表第i个轨道站点第j个指标的标准化值；x_min(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最小值；x_max(j)代表趋同化矩阵X的第j列数据中的最大值；

采用标准化值构建标准化决策矩阵R:

6.6 熵权法确定指标权重

将第j个指标的熵权记为ω_j，采用公式(20)计算ω_j：

式(20)中，f_ij为第i个轨道站点第j个指标的数据值比重，ln代表对数函数符号；

6.7 构建加权标准化决策矩阵

将标准化决策矩阵R和指标权重相结合构造加权标准化决策矩阵Z_z，将加权标准化决策矩阵Z_z采用公式(21)表示为：

令z_ij＝r_ijω_j，将z_ij的取值代入公式(21)中，得到：

6.8 确定正理想解和负理想解

将正理想解记为负理想解记为分别采用公式(23)计算正理想解，采用公式(24)计算负理想解：

其中，maxZ_i1为加权标准化决策矩阵Z_z第1列数据中的最大值，maxZ_i2为加权标准化决策矩阵Z_z第2列数据中的最大值，maxZ_i3为加权标准化决策矩阵Z_z第3列数据中的最大值，maxZ_i4为加权标准化决策矩阵Z_z第4列数据中的最大值，minZ_i1为加权标准化决策矩阵Z_z第1列数据中的最小值，minZ_i2为加权标准化决策矩阵Z_z第2列数据中的最小值，minZ_i3为加权标准化决策矩阵Z_z第3列数据中的最小值，minZ_i4为加权标准化决策矩阵Z_z第4列数据中的最小值；

6.9 计算相近贴近度

将待评价的第i个轨道站点的评价解到正理想解的距离记为待评价的第i个轨道站点的评价解到负理想解的距离记为采用公式(25)和公式(26)分别计算和

将待评价的第i个轨道站点的评价解到理想解的贴近度记为C_i:

6.10 评价结果分析

将待评价的n个轨道站点的贴近度按照从大到小的顺序排列，贴近度越大，表明该轨道站点的可达性越高。