[发明专利]一种地域功能核心-边缘结构的拟合方法

摘要

本发明涉及一种地域功能核心‑边缘结构的拟合方法。首先按照地域功能对区域进行分区；然后以城市化类型区为主，构建最大拟合椭圆；接着，构建多重特征椭圆，计算各圈层椭圆不同功能区比例关系，并根据多重特征椭圆，内插城市化比重为2/3的特征椭圆；最后，提取或计算核心‑边缘结构多重椭圆特征值，包括特征点、线、面、向量，定量化拟合地域功能核心‑边缘结构，并对区域结构类型进行分类。该方法能够精确拟合某一区域的核心‑边缘结构的整体格局与内部特征，对揭示不同自然本底、不同发展阶段和发展水平的空间分异规律以及进行空间开发强度的管制发挥重要作用，能够应用于各级尺度的城市与区域规划中。

主权项

1.一种地域功能核心‑边缘结构的拟合方法，包括以下步骤：步骤1：研究范围内具有N个区域，每个区域包含M种功能区，M种功能区至少包括有城市化类型区；步骤2：以城市化类型区构建区域的最大拟合椭圆，主要包括以下步骤：a1、计算各城市化类型区的多边形质心；其中，xk(j)和yk(j)表示第k个区域中第j个城市化类型区的多边形的横纵坐标，xi和yi分别表示该多边形第i个节点的横坐标和纵坐标；nj表示该多边形的节点数；a2、计算各区域内城市化类型区质心的加权平均中心，作为椭圆圆心：其中，分别表示第k个区域内城市化类型区的加权平均中心的横坐标和纵坐标，w_k表示该区域内城市化类型区的面积权重或人口权重；n_k表示该区域内城市化类型区的数量；a3、以各区域的城市化类型区加权平均中心坐标为原点坐标构建新坐标系，依次计算坐标轴的旋转参量，第k个区域的坐标轴的旋转参量为θk；a4、确定各区域的最大拟合特征椭圆的长轴和短轴,式中，amax(k)和bmax(k)分别表示第k区域最大拟合特征椭圆的x轴和y轴的轴长，nk表示该区域内城市化类型区的数量；a5、生成各区域的最大拟合特征椭圆；以a_max(k)长度为初始长轴，以b_max(k)长度为初始短轴，以为椭圆圆心，以θ_k为方位角，生成第k个区域的最大拟合特征椭圆Φ_max(k)；步骤3：针对每个区域构建多重特征椭圆，计算各多重特征椭圆内各功能区的面积占比，主要包括以下步骤：b1、以a_max(k)×1/w长度为初始长轴，以b_max(k)×1/w长度为初始短轴，以为椭圆圆心，以θ_k为方位角，生成第k个区域的初始特征椭圆Φ_1(k)，w是预设的对应区域的多重特征椭圆数量；b2、分别以amax(k)×1/w和bmax(k)×1/w为长轴和短轴的单位长度累加值，其他参数保持不变，依次生成第i个特征椭圆Φi(k)，i＝1,2,...,w；b3、针对每个区域，分别计算所有多重特征椭圆内各功能区面积的比例关系，并据此形成空间矩阵：第k个区域的第i个特征椭圆内各功能区面积的比例关系为：pi1(k):pi2(k):...:piM(k)，第k个区域的空间矩阵为该矩阵中，矩阵元素pij(k)代表第k个区域第i个特征椭圆内第j功能区的面积与第i个特征椭圆的面积比，其中，第1功能区为城市化类型区；步骤4：分别针对每个区域，内插城市化比重约为Z的特征椭圆，具体步骤如下：c1、提取所有特征椭圆内的城市化类型区面积，计算其占该区域内城市化类型区总面积的比重，即为特征椭圆的城市化比重，确定城市化比重位于Z两侧的两个特征椭圆；c2、采用二分法不断逼近获得城市化类型区比重约为Z的特征椭圆；步骤5：计算核心‑边缘结构多重椭圆特征值：1)、提取各区域特征椭圆的圆心作为特征点，计算其到对应区域重点城市的距离d0(t)；2)、提取各区域的特征线：城市化类型区比重约为Z的特征椭圆的长轴aZ和短轴bZ；3)、统计各区域的特征面：城市化类型区比重约为Z的特征椭圆面积SZ＝aZ×bZ×π；4)、多重特征椭圆第j功能区的比重特征向量[p1j(k),p2j(k),...,pij(k),...,pwj(k)]。