一种基于GIS计算路网网格中人口密度的方法技术

本发明专利技术公开一种基于GIS计算路网网格中人口密度的方法。该方法是通过对路网数据进行挖掘分析，获得每个人对应的路网网格信息，然后计算每个人对应的路网网格的面积，从而可以计算各个路网网格中人的个数，最后计算出各个路网网格中的人口密度。本发明专利技术通过计算每个人对应其所在地图网格的面积大小，以此计算出每个路网网格中的人口密度，这对公交车线路的设计、公共厕所的选址、药店布局、公共自行车站的选址等提供数据支持使其相比较传统方法更加科学化，更加符合人们生活所需。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GIS计算路网网格中人口密度的方法
本专利技术属于数据挖据
，具体涉及到城市道路围成的网格空间的面积计算方法以及其中人口密度的计算方法。
技术介绍
GIS(地理信息系统)的出现使人们能够更有效地利用现有地理数据，并从中挖掘更有价值的数据。通过把GIS提供的数据的地理属性提取出来，将数据保存至数据库中，这样就可以通过查询数据库对地理信息的数据进行挖掘分析。目前，数据挖掘技术在很多领域提供了有益的帮助，使我们的生活水平有了显著地提升。例如在医疗方面，数据挖掘技术可以通过利用各种采集人们身体健康指数的设备收集数据，对数据进行分析，这对医疗技术带来了极大地提高。如何通过数据挖掘技术为人们工作生活提供更好的服务是大数据当前研究的热点和重点。在人们的日常生活中，存在着以下问题：公交车线路的设计、公共厕所的选址、药店布局、公共自行车站的选址等。对于上述的问题，现在的方法主要是针对地区的平均距离来进行相应的设计与选址。然而，此方法缺乏对实际情况的分析，其对于人口区域密度以及老龄人口的分布和出行情况考虑不周到。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于GIS计算路网网格中人口密度的方法。该方法是通过对路网数据进行挖掘分析，获得每个人对应的路网网格信息，然后计算每个人对应的路网网格的面积，从而可以计算各个路网网格中人的个数，最后计算出各个路网网格中的人口密度，为上述问题提供数据支持。本专利技术的技术构思为：根据人所在位置的经纬度以及路网数据，获取人所对应路网网格的四个经纬度坐标点，然后求其对应路网网格的面积大小，最后求出每个路网网格中的人口密度。本专利技术方法的具体步骤是：步骤(1).读取地图数据，地图数据包括路段编号(LDID)、路段起点的经纬度(QD_JD,QD_WD)、路段终点的经纬度(ZD_JD,ZD_WD)，将地图网格化得到“网格—路段编号”数据表；步骤(2).通过百度地图API和人的居住地获取人的地理信息数据，数据包括经度(jd)和纬度(wd)；步骤(3).通过方向判断以及闵可夫斯基距离获取人所对应路网网格的四个经纬度坐标点；步骤(4).对四个经纬度坐标点按逆时针方向进行排序；步骤(5).将排序好的经纬度坐标对应至xy坐标轴上，利用多边形面积计算公式计算每个人对应的路网网格的面积；步骤(6).通过步骤(3)和步骤(5)获取的每个人对应路网网格的经纬度坐标和面积计算出各个路网网格中的人口密度。因此，与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)精确性：本专利技术根据GIS提供的数据的地理属性获取到路段数据，能够精确地计算出每个人对应路网网格的面积。(2)科学性：本专利技术通过计算每个人对应其所在路网网格的面积大小，以此计算出每个路网网格中人口密度，这对公交车线路的设计、公共厕所的选址、药店布局、公共自行车站的选址等提供数据支持使其相比较传统方法更加科学化，更加符合人们生活所需。附图说明图1是人对应路网示意图。图2是计算路网网格中人口密度的具体实施步骤流程图。具体实施方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，如图2所示，本专利技术方法包括如下步骤：步骤(1).地图数据预处理：读取地图数据，地图数据包括路段编号(LDID)、路段起点经纬度信息(QD_JD,QD_WD)、路段终点经纬度信息(ZD_JD,ZD_WD)，将地图网格化得到“路段编号-经纬度”数据表(如表1所示)。表1LDIDQD_JDQD_WDZD_JDZD_WD步骤(2).通过百度地图API和人的居住地址获取人的地理信息数据，数据包括每个人对应的经度(jd)和纬度(wd)：读取每个人的居住地址，通过百度地图提供的API将地址转换成对应的经纬度得到“人编号-经纬度”数据表(如表2所示)。表2peopleIDjdwd表2中的peopleID代表人的编号。步骤(3).通过方向判断以及闵可夫斯基距离获取人所对应路网网格的四个经纬度坐标点：3-1.通过在步骤(1)中获取到路网每个路段起点和终点的经纬度值，根据图1可知每个人的上下左右方向各有一个路段，且每个路段是有方向的。所有首先判断这个路段在人所对应路网网格的哪个方向，即上下左右四个方向。又因路段存在方向之分，所以每个方向要考虑两种情况。3-2.根据路段的起点经纬度坐标和终点经纬度坐标来判断其对于人的经纬度坐标的方向，判断公式如下，FX右代表方向为右，FX左代表方向为左，FX下代表方向为下，FX上代表方向为上，因为路段是有方向的，所以每个方向有两种情况，即：3-3.根据闵可夫斯基距离的定义计算点(jd,wd)到点(QD_JD,QD_WD)和点(ZD_JD,ZD_WD)之间的距离和。两个n维变量h(x11,x12,…,x1n)与f(x21,x22,…,x2n)间的闵可夫斯基距离定义为：p值的选择需根据具体的场景而选择，d代表两个向量之间的距离。对此场景，p应等于2，即求解欧式距离，然后根据公式计算点(jd,wd)到点(QD_JD,QD_WD)和点(ZD_JD,ZD_WD)之间的距离和。3-4.通过上述计算每个方向的最小距离和得到每个人对应每个方向的路段编号，并记录其四个方向的经纬度坐标点，即其对应路网网格的四个经纬度坐标点。步骤(4).对四个经纬度坐标点按逆时针方向进行排序。对于不规则的多边形，可以通过分割三角形法来实现多边形面积的求解。在求解前需要做一下排序的预处理，即将多边形的所有顶点按逆时针排序，避免叉积法求三角形面积时符号的正负上出问题。4-1.人对应路网网格的四个顶点经纬度坐标分别记为a(j1,w1),b(j2,w2),c(j3,w3),d(j4,w4)，计算出其重心g(j0,w0)4-2.从g点平行x轴构造一个单位矢量求出下面四个矢量与单位矢量之间的夹角关系：对四个矢量分别进行讨论：4-3.求解上述的三角方程，计算出从到的逆时针旋转角到的逆时针旋转角到的逆时针旋转角到的逆时针旋转角按角度从小到大排序获取到4个点的逆时针排序。步骤(5).将排序好的经纬度坐标对应至xy坐标轴上，利用多边形面积计算公式计算每个人对应的路网网格的面积。5-1.求解每个人对应的路网网格面积需要将经纬度转换为xy坐标。先通过每个人所对应路网网格的四个坐标点获取在xy坐标轴上对应四边形的四条边和两条对角线的长度，另地球半径记为r，r＝6371km。l1,l2,l3,l4是四边形四条边的长度，l5,l6是两条对角线的长度，即：5-2.通过将上一步中获取到的四边形的四条边和两条对角线的长度对应到xy坐标轴上，因为已知四条边和两条对角线的长度可以确定该四边形，故可以画出符合的四边形，按逆时针方向将该四边形的四个顶点坐标记为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4)。5-3.路网网格面积记为area，根据路网网格面积(area)计算公式计算路网网格的面积，即：步骤(6).利用步骤(3)和步骤(5)获取的每个人对应路网网格的经纬度坐标和面积计算出各个路网网格中的人口密度。6-1.利用步骤(3)和步骤(5)获取的每个人对应路网网格的经纬度坐标和面积构造“人编号-对应路网网格经纬度坐标-面积”数据表(如表3所示)。表3peopleIDa(j1,w1)b(j2,w2)c(j3,w3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GIS获取路网网格中人口密度的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)、获取地图数据，包括路段编号、路段起点的经纬度、路段终点的经纬度；步骤(2)、获取人的地理信息数据，包括每个个体的经度(jd)和纬度(wd)，并进行编号；步骤(3)、根据步骤(1)获取的各路段经纬度，以及每个个体i的经纬度，获得每个个体i在上下左右四个不同方向上最短距离的路段，从而得到该个体i对应的路网网格的四个经纬度坐标点；步骤(4)、对步骤(3)获得的四个经纬度坐标点按逆时针方向进行排序：步骤(5)、将步骤(4)排序后的经纬度坐标对应至xy坐标轴上，利用多边形面积计算公式计算个体i对应的路网网格的面积；步骤(6)、利用步骤(3)和步骤(5)获取的每个人对应路网网格的经纬度坐标和面积计算出各个路网网格中的人口密度。

【技术特征摘要】
1.一种基于GIS获取路网网格中人口密度的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)、获取地图数据，包括路段编号、路段起点的经纬度、路段终点的经纬度；步骤(2)、获取人的地理信息数据，包括每个个体的经度(jd)和纬度(wd)，并进行编号；步骤(3)、根据步骤(1)获取的各路段经纬度，以及每个个体i的经纬度，获得每个个体i在上下左右四个不同方向上最短距离的路段，从而得到该个体i对应的路网网格的四个经纬度坐标点；步骤(4)、对步骤(3)获得的四个经纬度坐标点按逆时针方向进行排序：步骤(5)、将步骤(4)排序后的经纬度坐标对应至xy坐标轴上，利用多边形面积计算公式计算个体i对应的路网网格的面积；步骤(6)、利用步骤(3)和步骤(5)获取的每个人对应路网网格的经纬度坐标和面积计算出各个路网网格中的人口密度。2.如权利要求1所述的一种基于GIS获取路网网格中人口密度的方法，其特征在于步骤(4)具体是：4-1根据步骤(3)获得的四个经纬度坐标点，从而获得上述四个经纬度坐标点构成的个体i对应的路网网格的重心g(j0,w0)：4-2.从g点平行x轴构造一个单位矢量个体i对应路网网格的四个顶点经纬度坐标分别记为a(j1,w1),b(j2,w2),c(j3,w3),d(j4,w4)；求出下面四个矢量与单位矢量之间的夹角关系：对四个矢量分别进行讨论：

【专利技术属性】
技术研发人员：袁友伟，鲍泽前，吴应贵，李万清，鄢腊梅，俞东进，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33