【创新应用】一种等时圈构建方法、装置、电子设备和存储介质
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2024-11-04 21:56
广东
来源 | 广东省城乡规划设计研究院
科技集团股份有限公司
撰稿 | 时空数字技术应用研究院 张经度
审核 | 规划三所 詹龙圣
时空数字技术应用研究院 魏冀明
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当前，以信息技术为代表的新一轮科技革命方兴未艾，在科研前沿领，信息技术与生物技术、新能源技术、新材料技术等交叉融合，正在引发以绿色、智能、泛在为特征的技术突破。在城乡规划领域，规划人员同样积极拥抱信息技术，通过在规划理论框架、技术体系、分析方法等方面引入信息技术来提升城乡规划编制的准确性、便捷性和智能化水平。在城乡规划编制中，评估某类设施在特定时间内服务范围是一项重要工作，在判断设施服务效果、评估设施供给水平、优化设施布局方案等方面有重要作用。过去，这类工作通常采用缓冲区分析法，即以设施为中心，设定缓冲半径来构建缓冲区，将缓冲区范围作为设施的服务范围，但由于该方法对真实环境进行了过度简化，对设施可达性的表征较为粗糙。介于此，本专利提出一种新的等时圈分析方法，通过批量调用网络地图服务供应商的路径规划服务生成等时圈，该方法能大幅提升等时圈分析的准确性和时效性，同时，本专利通过软件开发将其集成至GIS软件平台，在提升了等时圈分析准确性的同时，还降低了等时圈分析的使用门槛。
现有等时圈构建方法主要包括缓冲区法和网络分析法，缓冲区法对起始点周围环境进行同质化假设，再基于预估的单位速度和预设的通行时间测算可达距离，网络分析法是通过模拟交通路网确定等时圈范围，在交通路网基础上，通过Dijkstra算法进行路径求解，然而，缓冲区法对城市交通环境进行了过度简化，准确性和合理性较低，同时，由于真实交通路网获取难度较大，导致网络分析的现势性较低，只适用于精度要求较低的分析研究。网络地图供应商制作的路网数据质量高、覆盖广、现势性强，且提供了便捷的路径规划调用接口，方便用户调用，目前已有研究通过循环调用网络地图服务接口的方式构建等时圈，但是现有方法存在一定问题，一是仅采用单线程方式调用接口，调用速度慢，无法适用服务调用量大的场景；二是仅以单一起始点确定等时圈，无法支撑实际规划业务中测算多个服务设施点可达性的需求；三是现有等时圈测算方法未与GIS软件较好集成，非专业人员使用该方法门槛较高，难度较大。介于此，亟需本专业领域技术人员解决相应技术问题。
（1）采用多线程调用网络地图服务平台。引入多线程技术，同时向网络地图服务接口发送多个请求，提高数据获取速度，引入负载均衡策略，确保每个线程的工作量均衡，提升接口调用的稳定性。（2）开发多起始点等时圈分析算法。首先确定多个等时圈起始点和目标点，获取各起始点与目标点之间通行耗时，将最小的通行耗时设为起始点至目标点通行时间，从而精准反映多起始设施的服务范围。（3）通过二次开发将算法集成进GIS软件。利用GIS软件平台提供的二次开发接口，将等时圈构建方法集成进GIS软件，并提供交互式界面。以某交通枢纽为起始点，利用插件分析生成的等时圈如图1所示。图1 某交通枢纽等时圈分析结果示意图
专利特色和亮点
通过多线程调用方式，实现程序运行效率大幅提升，使得大范围、高精度的等时圈分析能够在可接受的时间完成。
通过算法设计，程序能够进行多起始点等时圈分析，使得程序适应多场景等时圈分析需求。
通过二次开发，将程序与GIS软件平台进行集成，降低程序使用门槛，同时，该插件通过提供线程数量、通行方式等选择接口，为用户提供了灵活多样的输入可能性，提高了程序的适用性。
应用场景与效益
基于本专利设计的等时圈分析工具以其便捷的操作界面，强大的分析能力以及丰富的输入接口，在公共服务设施规划、国土空间规划、区域发展策略研究等场景中均可发挥作用。
公共服务设施评价是公共服务专项规划的重要步骤，通过分析区域住宅用地对公共服务设施的可达性，可获知区域公共服务设施供给不足空间，从而支撑公共服务设施布局规划。等时圈分析是可达性分析的重要支撑，通过提高等时圈分析精度，本专利可有效提升可达性分析的准确性。区位条件评价是国土空间规划的重要内容，通过分析研究区对中心城市、交通枢纽可达性来评价研究区区位，基于研究区区位评估情况，规划人员可开展设施规划布局。利用本专利技术，规划人员可实现区位条件快速评价，提升规划工作效率。交通枢纽辐射范围分析是发展策略研究的重要内容，通过分析交通枢纽辐射范围可以分析外地人口往来的便捷程度，可支撑相关设施布局规划。运用本专利技术可以实现区域级的高精度等时圈分析，使规划人员获取高时效性、高精度的区域级空间知识，从而支撑区域发展策略研究。
综上，基于本专利开发的等时圈分析工具，具有较强的适用性和实用价值。后续通过提供接口服务等方式，有望将其推向市场，不仅能够创造经济效益，也可产生一定的社会效益。
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图2 发明专利证书
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