基于网络Voronoi图的城镇影响域划分——以大冶市为例

城镇影响范围的大小受道路网络、自然地理基底、区域间的空间关联历史等因素影响,科学准确划分城镇影响域对于城乡产业和公共服务设施布局具有重要意义。该文以湖北省大冶市为例,考虑道路网络和自然地理基底因素作用,采用基于道路网络路径距离的Voronoi图和基于道路网络路径时间成本距离的Voronoi图对城镇影响域进行划分,并将划分结果与普通Voronoi图结果进行对比分析。研究结果表明:普通Voronoi图划分的城镇影响域过于粗线条,基于道路网络路径距离的Voronoi图划分的城镇影响域过于精细,而基于道路网络路径时间成本距离的Voronoi图划分的城镇影响域则与实际情况基本相符,是较为科学的空间剖分方法。通过对三种Voronoi图的划分结果进行对比分析,能为城乡统筹规划的空间决策与空间优化提供参考。     

基于互联网信息的城市商业游憩网点空间竞争域划分研究

提出了一种基于互联网信息的空间竞争域划分方法。在Voronoi图的模型中尝试以网络平台数据作加权因子,使空间竞争域体现互联网中的消费者偏好差异,通过对加权Voronoi图的类型划分和地理学解释,描述竞争环境的空间特征。以北京市健身俱乐部为例,选择大众点评网、爱帮等网络平台信息作为权重因子,构建样本网点的传统Voronoi、互联网信息加权Voronoi计算模型并对比边界线、面积等空间特征分析的结果表明:互联网信息对城市商业游憩网点的空间竞争力产生着不同的影响强度,对Voronoi图空间特征的分类和地理解释可以指示商业网点跨越距离阻碍的消费吸引力及竞争差异,弥补传统加权方法未考虑消费者偏好和购物习惯而对竞争域划分表达不足的缺点。     

基于道路网络的商业网点市场域分析

社会经济活动中人们的空间行为往往是基于道路网络来实现的。但是,目前多数研究都假设地理空间是一个均质空间,采用基于平面欧氏距离的空间分析方法,这是有局限的。本文阐述了基于网络距离的网络Voronoi图基本概念和实现方法,以武汉市商业零售连锁企业为例,分别采用基于欧氏距离的普通Voronoi图方法和基于网络距离的网络Voronoi图方法来确定商业零售网点的市场域,结果表明武汉市主城区商业网点市场域较小、主城区外围市场域较大。市场域大小与城市路网密度呈现一定相关关系,路网密度高、市场域小,路网密度低、市场域大。两种方法的计算结果存在一定差异,差异大小与路网密度有关,路网密度大、差异小,路网密度小、差异大。这表明在路网密度大的情况下,可以采用普通Voronoi图粗略地模拟商业网点的市场域。     

一种基于栅格的加权Voronoi图构建普适方法

Voronoi图是空间分析的一个重要工具。该文将Voronoi区域视为流域,将栅格加权距离视为高程,提出一种顾及非空间属性的能够与ArcGIS无缝集成的Voronoi图生成方法。首先,根据Voronoi图的原始定义直接计算栅格的最小生成元加权距离,并仿D8算法思想,确定每个栅格的流向。然后,提取所有只有流出没有流入的栅格,并对栅格边界进行去噪处理和矢量化,得到Voronoi区域公共边,并生成附生成元属性的加权Voronoi图。最后,基于ArcEngine实现了任意生成元的带有非空间属性的加权Voronoi图。通过对比实验表明,该文所提出的方法能够高精度构建包含任意生成元的加权Voronoi图。     

一种多发生元Voronoi图的栅格生成方法

利用距离变换和栅格叠加分析,提出一种实现任意距离定义的2-site Voronoi图生成方法。首先进行距离变换得到距离图,然后通过邻近关系对边界进行划分得到2-site Voronoi图,最后将生成的距离图和2-site Voronoi图叠加。实验表明,该文提出的2-site Voronoi图生成方法可以快速构建多种距离类型和不同邻近关系下的Voronoi图,共生成了21种距离函数下的最远、最邻近和次邻近Voronoi图,解决了Voronoi图的多样性问题。该方法并不局限于点状发生元,可以生成任意形态发生元Voronoi图,并可以扩展生成N-site Voronoi图,生成的广义距离图可用来模拟成组的发生元在诸多约束条件下的区域增长过程。     

基于空间相互作用模型的县域城镇体系结构定量化研究——以科尔沁左翼中旗为例

以空间相互作用模型为基础,GIS为主要平台,通过改进断裂点模型,实现了对科左中旗城镇体系结构的分级以及经济区的划分。首先,提出了以城镇中心性强度代替城镇人口规模并结合加权Voronoi图的模型改进方法。然后,通过引入加权平均距离摩擦指数、成本加权距离等概念,建立并完善了中心性强度计算的指标体系。利用所得的中心性强度值并结合当地实际,将研究区的城镇体系结构划分为中心镇、二级中心镇以及一般镇3个级别。最后,通过比较常规Voronoi图与改进Voronoi图两种空间划分方案,最终确定以各城镇中心性强度的平方根为权重的改进Voronoi图的空间划分方案作为研究区城镇辐射范围的划分依据,再通过逐步合并与搜索,得到科左中旗的经济区划分方案,即以中心镇为主的东、中、西三大经济区。     

基于GIS的任意发生元Voronoi图逼近方法

许多地理问题的空间分析中需要采用Voronoi图,但是目前我们尚缺乏一些简单的易于实现的构建任意发生元Voronoi图的方法,也缺乏一个能直接生成任意发生元Voronoi图的软件,为此我们提出了一种基于GIS的构建任意发生元的未加权Voronoi图的逼近方法。首先用有限点来逼近原始发生元,然后构建这些点发生元Voronoi图,最后消除那些属于同一发生元的顶点和边,即得到原始发生元的逼近的Voronoi图。在该算法的具体实现过程中,充分利用了现有GIS软件可以生成点发生元Voronoi图的特性和处理空间数据的能力。试验结果表明,这种方法可以生成未加权的任意形状发生元的逼近Voronoi图,能满足地理问题空间分析的需要。如地理客体可以是点状地理客体(城市、县城、交通枢纽、商业中心和金融中心等)、线状地理客体(交通运输线、经济地带和河系等)、面状地理客体(经济区、公园和绿地等)或者它们的组合,它们的空间影响范围或空间服务范围都可以采用Voronoi图来界定。     

基于局部聚类的网络Voronoi图生成方法研究

提出一种将网络约束下的Voronoi和空间聚类相结合的方法,通过构造局部的聚类分析方法对网络边进行加权,根据实际的点过程性质可以把权重定义为加权或者乘权,进行标准化后与道路段本身长度融合进行计算,依此生成网络Voronoi图,以期理解城市街道的空间特性。以武汉市江汉区为例,对城市网格管理系统产生的城市事件进行算法验证,结果表明,该方法提供了一种灵活的网络约束下的服务区域划分工具,可用于基于网络空间点过程影响下的服务区划分,也可用于系统性地定量刻画城市管理的动态特性。     

新疆城市经济区划分及影响范围

明确且合理的城市经济区和空间组织是区域内各城市实现功能整合的前提,也是实现城乡统筹、有序协调发展的基础。通过因子分析方法来计算城市的中心性指数,在GIS软件的支持下,利用Voronoi图对地理空间进行分割,逐层递归,确定不同等级的中心城市,并构建城市断裂点理论与倍增加权Voronoi图相融合的GIS空间分析方法,划分城市经济影响范围。结果表明:第一,采用简单Voronoi的递归算法,依据城市的中心性指数,选出不同等级的中心城镇,很好地体现了中心职能在地域空间上的分布;第二,基于城市断裂点理论的倍增加权Voronoi图,不仅考虑了城市的实力,而且考虑了城市之间的空间邻近关系,并且很好地反映城市之间的空间竞争关系。第三,这种技术方法结合自然地理条件和行政区划等人文要素的定性分析,具有一定的科学性和现实意义。本文结合新疆独特的地理环境,探讨了新疆各级中心城镇和影响范围,旨在运用新技术和定量化的方法更科学地划分城市经济区,结合现有的城镇现状和发展战略,为未来新疆的城市与区域规划科学决策提供参考。     

基于马氏距离的多高斯Voronoi图生成方法

Voronoi图作为一种重要的几何结构,不仅是计算几何研究的重要内容,还是地理空间分析的有力工具,在科学与工程领域应用广泛。针对传统欧氏距离条件下Voronoi图生长元权值大小等同、生长元与Voronoi图数据结构一对一关系的局限性,该文以高斯分布的统计距离为切入点,利用马氏距离作为Voronoi图生成距离测度,提出一种新的Voronoi图,即多高斯Voronoi图(MGVD)。MGVD不但囊括了欧氏距离作用下产生的普通Voronoi图与加权Voronoi图,而且将生长元与Voronoi图数据结构的一对一关系拓展为空间的一对多关系,表现出单个空间生长元的多个Voronoi图存在。最后,通过模拟实验验证了该方法的可行性。     

黄土丘陵沟壑区农村居民点空间重构——以榆中县为例

农村居民点空间优化研究是进行农村居民点用地空间重构的依据。以兰州市榆中县为例,运用GIS 空间分析能力,计算农村居民点的影响力来划分居民点类型,应用加权Voronoi图的空间分割功能实现宏观上农村居民点的空间重构,确定各搬迁居民点的安置去向,同时计算各个加权Voronoi 图之中的居民点的相对“居住场势”的大小,实现微观上搬迁农户的空间效用增加。结果表明：榆中县共有中心居民点面积6082.60 hm² （1107 个居民点） 占61.25%;Ⅰ类保留型居民点面积2707.55 hm² （4083 个居民点） 占27.26%;Ⅱ类保留型居民点面积235.68 hm² （679 个居民点） 占2.37%;零星居民点面积905.26 hm² （2854 个居民点） 占9.12%。通过加权Voronoi 图的宏观空间分割结合微观的“居住场势”测算,使得居民点空间重构的方案更加合理。     

沈阳城市应急避难场所的识别、空间格局与服务功能

以沈阳市为例,运用高分辨率遥感影像识别城市应急避难场所,采用空间插值、波段集统计等方法刻画应急避难场所空间分布及其与人口的空间匹配性,通过栅格成本分析和加权Voronoi图等方法测算空间可达性并划分其服务区范围。研究表明:(1)沈阳市应急避难场所分布呈现出"小集聚、大分散"的基本格局,与人口分布的空间匹配性差;(2)应急避难场所可达性表现出空间异质性,大型用地对整体格局起到主要塑造作用;(3)研究区域可划分为14个较为明确的应急避难场所服务区,不同服务范围在空间上存在大小、数量和构成上的差异。最后,从城市安全视角对沈阳市应急避难场所的空间布局提出优化建议,为政府部门决策提供科学依据与政策参考。     

非均质栅格Voronoi图生成方法研究

提出一个非均质栅格Voronoi图的生成方法.假定在Voronoi领域扩张中,经过每个栅格的距离权值不相等.由于非均质栅格Voronoi图生成复杂,提出了一种基于A*启发式空间搜索确定每个栅格的归属来产生Voronoi区域的方法.讨论了非均质栅格Voronoi图的基本定义、启发式函数确定、具体生成方法等.利用C#语言实现了所提出的方法,并分析了该方法的时间复杂度.但该方法仅适合于简单点发生元情况,在面向复杂发生元的情况下,需进一步研究更有效的方法.     

广州市地铁对常规公交出行成本影响及其空间公平性研究

从时间与费用两个角度研究广州市地铁建设对公共交通可达性的影响及其影响的空间公平性。结果表明:① 加权时间与费用可达性均形成“核心-外围”的空间格局。通地铁后,南部郊区加权时间可达性变化率较大,花都区变化率最低;加权费用可达性高变率地区集中在地铁沿线及边缘地区。② 不乘地铁情境下,CBD等时圈呈同心圆状,80％的居民在50 min以及2元钱花费内能到达最近的商业综合体。乘地铁情境下等时圈沿着地铁网络延伸与扩散,80％的居民在30 min以及5元钱以内能到达最近的商业综合体。③ 无论是否乘坐地铁,出行时间的不公平程度都高于出行费用的不公平程度。番禺区的社区从地铁网络中时间可达性获益最多,最不公平的是白云区的社区,其绝对和相对变化较低;中心城区由于常规公交网络发达,地铁缩短的绝对出行时间较少,而变化率高。地铁对城市内中远距离出行性价比的影响最明显。     

道路网络生态干扰测度指数的改进及其空间分异特征——以闽江上游为例

以闽江上游地区为例,在传统指数的基础上,提出并采用改进后的道路网络线密度和道路网络影响域面密度指数,结合空间自相关分析方法,从线上和面上综合探索道路网络对生态干扰的空间分异格局;并分析指数间的相关性。结果表明：① 道路干扰程度具有明显的地区差异,在研究区中部、东部和南部存在空间集聚效应;② 考虑到坡度影响,同等级的道路缓冲带宽度并不是一个固定值;③ 所有指数均呈显著正相关,同类指数相关性大,不同类指数相关性小。若仅采用单一的线密度或面密度指数,则将导致信息不全;虽然同类指数间相关性很大,相互印证,但改进后的指数更加符合客观事实,建议采用。