【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间规划优化方法的，尤其涉及一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法。
技术介绍
1、随着城市化的不断推进，城乡空间规划的核心理念逐渐转向以人为本。在这一过程中，家庭普遍关注的焦点之一便是孩子的教育问题。教育不仅占据了青少年成长过程中的大部分时间，更是提升城市文化素质和创新能力的关键，也为社会的持续繁荣与进步提供了坚实的支撑。随着义务教育的普及，义务教育阶段的孩子大部分时间都是在上学，我们需要从家庭、上学路线和学校这三个关键环节入手，共同打造一个对学生友好的区域环境。其中，学生上学过程主要分为家庭一点、上学路线一线和学校一点三部分，为了更好地助学和益学，打造学生友好型区域，应当在城乡空间规划过程中，优化规划方案，围绕学生上学路线，考虑设置相当多的学生友好设施，例如游乐设施、运动区、休息区、公共厕所等，由此应该在目前常规的城乡空间规划中，引入优化后的学生友好设施规划。
技术实现思路
1、为了克服上述
技术介绍
所述的技术问题，本专利技术提供一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，着眼于教育兴城的规划目标，在城乡空间规划中引入学生友好设施规划，方便上学的学生，也就是通过构建出学生上学路线端点数据集，在以测绘数据为基础构建的gis系统中，构建出学生上学路线端点数据集，将所有学生的上学路线进行叠加筛选得到超过阈值的交集点和重合线段，进而得到设置学生友好设施的候选地点，通过多准则决策分析进行综合评分后，确定出最终用于学生友好设施建设的区域。
2、本专利技术的技术方案在于：
3、s1、从教育部门获取当前行政区域内义务教育阶段及之前的学生家住小区地址和就读学校地址，完成数据脱敏和数据清洗，构建出学生上学路线端点数据集；
4、s2、根据测绘数据构建出当前行政区域内gis系统，对学生上学路线端点数据集中的家住小区地址和就读学校地址进行地理编码，通过最短路径搜索算法，构建出每个学生的上学路线；
5、s3、将所有学生的上学路线进行叠加，使用gis空间分析工具计算上学路线的交集点和重合线段，交集点和重合线的属性值为经过的学生数量；
6、s4、根据预设的经过学生数量的阈值q，提取出超过阈值的交集点和重合线段，并在gis系统中高亮显示出来；
7、s5、根据gis系统中可建设区域与提取出的超过阈值的交集点和重合线段的交集，提取出候选地点；
8、s6、基于多准则决策分析（mcda）方法，使用gis的多准则决策分析工具，对候选地点进行综合评分，选择综合评分最高的规划预定数量m个区域，这也就是确定出最终用于学生友好设施建设的区域。
9、进一步地，预设的经过学生数量的阈值q的计算公式为：,其中，μ为均值，σ为标准差，是对所有路线的学生经过数量进行统计，计算其分布得到均值 μ和标准差σ，k是一个控制参数，通常在1到3之间调整，代表希望选择的路线占据多大比例，若希望集中规划少数高频路线区域，可以设定较大的k；若希望覆盖更多路线，可以设定较小的k。
10、进一步地，在步骤s2中，将最短路径搜索算法替换为改进后的a星算法，a星算法主要改进包括以下步骤：
11、s201、构建改进后的多因素综合代价函数，代替传统的单一代价函数，，，其中、、分别为距离因素、安全因素、舒适因素的权重系数，且满足，为反映从起点到节点n的实际距离的距离代价，为反映路线的安全风险的安全代价，为反映路线的步行舒适度的舒适代价；
12、s202、改进通常使用直线距离的传统启发式函数，考虑安全性和舒适性，构建改进后的启发式函数，，其中、、分别为距离因素、安全因素、舒适因素的权重系数，且满足，为节点n到目标节点的欧氏距离，为节点n周边区域的平均安全风险估计，为节点n周边区域的平均舒适度估计。
13、进一步地，在步骤s201中，距离代价的计算公式为：，其中，k为从起点到节点n的边数，为边的长度，能够由gis系统根据路网的拓扑结构自动计算得出。
14、进一步地，在步骤s201中，安全代价的计算公式为：，其中，k为从起点到节点n的边数，为边的安全评分，范围通常为[0, 1]，值越大表示越安全。
15、进一步地，边e的安全评分的计算公式为：,其中，为边e上的事故或事件频率，和分别为所有边的事故频率的最小值和最大值。
16、进一步地，边e上的事故或事件频率的获取通过以下步骤：
17、s701、通过公安部门获取当前区域内的历年交通事故和治安事件的档案数据；
18、s702、利用自然语言处理技术进行分词，完成交通事故和治安事件的时间识别、地名识别和方位识别；
19、s703、对提取的地名、方位和时间信息进行数据清洗与标准化，去除无效数据和重复项，确保数据格式一致；
20、s704、采用地理信息系统（gis）中的地理编码技术，将标准化后的地名、方位信息转化为对应的经纬度坐标；
21、s705、将经纬度坐标与gis系统中的路网数据进行空间匹配，利用空间关联分析将事故和事件发生地点映射到相应的道路、路段或交叉口；
22、s706、利用gis系统统计边属性中事故和事件的累计发生次数，并将累计发生次数除以全部的事故和事件的累计发生次数，得到边e上的事故或事件频率，将频率数据写入边e的属性字段。
23、进一步地，在步骤s201中，舒适代价的计算公式为：，其中，k为从起点到节点n的边数，为边的舒适度评分，范围为[0,1]，值越大表示越舒适。
24、进一步地，边e的舒适度评分的计算公式为：，其中，、、、分别为人行道宽度、绿化、噪声、空气质量的权重系数，且，为人行道宽度评分，为绿化评分，为噪声评分，为空气质量评分。
25、进一步地，人行道宽度评分和绿化评分分别是基于已有规划数据通过归一化处理获得，噪声评分和空气质量评分分别是基于环境监测部门的监测数据通过归一化处理获得。
26、本专利技术由于采用了上述技术，产生的有益效果有如下几条。
27、1、本专利技术提高了城乡空间规划中的学生友好性，通过综合考虑学生的上学路线、家庭住址和学校位置，能够为城乡规划提供更具针对性和优化的学生友好设施规划，促进学生在上学过程中的安全与便利。
28、2、本专利技术通过引入gis系统和最短路径搜索算法，可以对学生的上学路线进行精确的地理编码和可视化呈现，确保规划过程中对路线交集点和重合线段的准确识别和标记。尤其是对经过学生数量超过阈值的路段与交集点的高亮显示，使得规划人员能够快速识别重要节点，优先考虑这些区域的设施建设。
29、3、本专利技术通过对学生密集的上学路线进行叠加和空间分析，有助于集中有限的公共资源在学生需要的地方进行建设，如公共厕所、休息区等设施，提升了资源的利用效率和设施的使用率。
30、4、本专利技术在计算学生上学路线时，采用了改进的a星算法，考虑到距离因素、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：预设的经过学生数量的阈值q的计算公式为：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：在步骤S2中，将最短路径搜索算法替换为改进后的A星算法，A星算法主要改进包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：在步骤S201中，距离代价的计算公式为：
5.根据权利要求3所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：在步骤S201中，安全代价的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：边e的安全评分的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：边e上的事故或事件频率的获取通过以下步骤：
8.根据权利要求3所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：在步骤S201
9.根据权利要求8所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：边e的舒适度评分的计算公式为：，
10.根据权利要求9所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：人行道宽度评分和绿化评分分别是基于已有规划数据通过归一化处理获得，噪声评分和空气质量评分分别是基于环境监测部门的监测数据通过归一化处理获得。
...【技术特征摘要】
1.一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：预设的经过学生数量的阈值q的计算公式为：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：在步骤s2中，将最短路径搜索算法替换为改进后的a星算法，a星算法主要改进包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：在步骤s201中，距离代价的计算公式为：
5.根据权利要求3所述的一种基于测绘数据的城乡空间规划优化方法，其特征在于：在步骤s201中，安全代价的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的一种基于测...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡铭，许士栋，许为伟，
申请(专利权)人：聊城市城乡规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：
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