[发明专利]一种基于ArcGIS的城市地铁路径规划方法

摘要

一种基于ArcGIS的城市地铁路径规划方法，包括以下步骤：A1、获取矢量地图；A2、对高程数据进行坡度提取与处理生成坡度图；A3、对河流数据进行分析和处理生成河流分布图；A4、对人口密度进行处理生成人口密度图；A5、对河区图进行重分类；对坡度图进行重分类；对人口密度图进行重分类；A6、对高程图进行领域分析，然后对领域图进行重分类；A7、对生成的重分类坡度图，重分类河区图和重分类人口密度图进行合并，生成最终成本数据图；A8、在两个或多个输入区域之间生成成本最低的连通性网络；A9、生成最小成本路径。本发明结合GIS，基于实际地形、河道以及人口密度状况，提高地铁路径规划的准确性和决策的有效性。

主权项

1.一种基于ArcGIS的城市地铁路径规划方法，其特征在于：所述城市地铁路径规划方法包括以下步骤：A1、获取矢量地图，包括坐标文件、索引文件和属性文件，坐标文件用于记录空间坐标信息，坐标文件由头文件和实体信息两部分构成；索引文件包含文件的索引信息，文件中每个记录包含对应的坐标文件，记录距离坐标文件的文件头的偏移量；属性文件包含一个记录的feature的特征，文件中包含的数据包括高程数据、河流数据、人口密度数据、路径源点数据和路径终点数据；A2、对高程数据进行处理，因为山地，坡度以及河流的分布对地铁的路径规划影响较大，所以首先要创建数据集，坡度、坡向属一阶地形因子，在ArcGIS Pro中的Spatial Analyst Tools下拉表框选择Surface Analysis并单击slope，对高程数据进行坡度提取与处理，生成坡度图；A3、对河流数据进行处理，在ArcGIS Pro中的Spatial Analyst Tools下拉表框选择Surface Analysis并单击hydrologic analysis，对河流数据进行分析和处理，生成河流分布图；A4、对人口数据进行处理，人口密度对地铁路径规划的影响也较大，因此，需要创建人口密度的数据集，在ArcGIS Pro中的Spatial Analyst Tools下拉表框选择density，对人口密度进行处理，生成人口密度图；A5、利用ArcGIS Pro中Spatial Analyst Tools下拉表框的Reclassify，对河区图进行重分类，按4级等间距分类；对坡度图进行重分类，重分类基本原则是采用等间距分为15级，坡度越高分级值越大；对人口密度图进行重分类，按4级等间距分类，人口越多级值越大；A6、利用ArcGIS Pro中Spatial Analyst Tools下拉表框中的Neighborhood Statistics对高程图进行领域分析，然后对领域图进行重分类，按15级等间距分类；A7、在Spatial Analyst Tools下拉表框选择Raster Calculator，对生成的重分类坡度图，重分类河区图和重分类人口密度图进行合并，生成最终成本数据集，最终的成本数据图由如下公式生成：成本数据图＝重分类坡度图*a+重分类河区图*b+重分类人口密度图*c+重分类领域图*d，其中a、b、c和d是权重值，根据实际需求可以选取不同的权重值，在Spatial Analyst Tools下拉表框选择Distance中的Cost Weighted对最终成本数据集图进行成本距离和成本方向的处理，在ArcGIS的路网分析中，采用的是Dijkstra方法实现最短路径分析和最短时间分析，Dijkstra方法的处理过程为：从任意一点vs(vs∈Vc∪Vd)出发，逐步向目标节点vd(vd∈Vc∪Vd且vd≠vs)寻找最短路径或最短时间，在执行过程中，给每个顶点予以标号：P标号表示从vs到该点的最短路径或最短时间的权，也称永久性标号，即一旦某点vs得到P标号，其值在整个求解过程中不再改变；T标号表示从vs到该点的最短距离或最短时间的权的上界，也被称为临时性标号或试探性标号，并把某一点的T标号改为P标号，最多经过k‑1步(k为图中的顶点数)，可求解出从vs到各点的最短路径或最短时间；A8、在Spatial Analyst Tools下拉表框选择Distance中的Cost connectivity，Cost connectivity可以在两个或多个输入区域之间生成成本最低的连通性网络；A9、在Spatial Analyst Tools下拉表框选择Distance中的Cost Path，生成最小成本路径。