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Voronoi图的物流配送中心服务范围研究

配送中心服务范围的合理划分是物流配送中心决策的重要前提之一。针对目前按照行政区域界定物流配送中心服务范围的不科学性,引入了Voronoi图并介绍了其基本原理,并分析了在配送中心服务范围划分问题上应用的可行性,然后基于MapInfo软件的Voronoi图生成功能,给出了实际案例,进行了相关的研究和分析。结果表明:Voronoi图在配送中心服务范围划分问题上具有较好的效果,应用Voronoi图可以合理划分物流配送中心的服务范围,比传统的按照行政区域界定物流配送中心服务范围的方法更加符合物流市场的客观情况。     

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。     

基于断裂点理论与加权Voronoi图的京津冀地区城市影响范围研究

城市影响范围的界定是研究城市与周围城市、区域之间相互作用的一个重要内容,对城市和区域的规划有着重要意义。该文选取20项能反映城市影响范围的相关指标,通过主成分分析及数据变换,确定了京津冀三地14个地市的中心性强度。有效结合断裂点理论与加权Voronoi图方法,界定并生成了该地区各地市的影响范围。改进现有的确定区域中心城市和划分城市经济影响区的方法,在分析基于断裂点理论的加权Voronoi图网格包含与邻接关系的基础上,将京津冀地区划分为3个城市群,确定了3个1级中心城市、2个2级中心城市。     

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Voronoi图的新疆塔里木盆地城镇影响范围分析

确定塔里木盆地城镇影响范围,是新疆城镇体系规划、城市经济区划的一项基本工作,具有现实意义.建立城镇综合实力指标体系,运用Voronoi图在空间分割和地图制图应用中的诸多特性,提供一种新的城镇空间影响范围的划分方法,来实现对塔里木盆地城镇空间影响范围的生成和界定.结果表明:综合实力指数较高的城镇的影响范围一般会超过其所在市县的行政范围,较低的则小于其行政范围;盆地北部、西北部城镇密度较大的区域,城镇的辐射半径较小,影响范围绝对面积不大,南部、东南部城镇密度较小的区域,城镇的辐射半径大,影响范围绝对面积较大.此外,塔里木盆地南部县域的中心城镇的辐射范围呈现为竖向的条块状,并与其行政区划基本吻合,反映出塔里木盆地南部绿洲经济相对的独立性和完整性.     

基于网络加权Voronoi图分析的南京市商业中心辐射域研究

道路网络在城市社会和经济活动中发挥重要作用.它是联系商业中心与需求间的桥梁.道路系统的更新与变化必然会对它们的关联产生影响Voronoi图足划分势力空间的有效工具,基于道路网络分析构建的加权Voronoi图可以模拟城市商业中心功能辐射的实际情形.本文给出了基于道路网络分析的Voronoi图和加权Voronoi图构建方法.通过对各种Voronoi图的比较分析,认为基于网络路径时间分析构建的加权Voronoi面域图在商业中心辐射域模拟中最为有效.将空间相互作用和断裂点理论与网络加权Voronoi面域图相结合.模拟不同交通条件下南京市商业中心辐射域空间格局及其需求覆盖变化,并提取了辐射域的覆盖面积、覆盖人口、最远辐射路径距离和平均辐射路径距离等信息.对商业中心的地铁邻近度与其辐射域的扩张面积进行相关分析.采用域邻接矩阵描述空间划分平衡与不平衡之间的相互转变过程,可分析道路系统变更后商业中心之间空间竞争的变化趋势.分析结果表明商业中心的地铁邻近度与辐射域的扩张具有较大的相关性,快速轨道交通在商业中心空间竞争中发挥关键作用.     

基于网络Voronoi图和多目标微粒群的空间选址优化

根据网络Voronoi图对中心设施影响范围的空间划分和多目标微粒群的智能搜索提出了一种空间选址的技术方法。城市功能设施的选址往往受到交通网络的影响,而且涉及多个优化目标和约束条件,利用最短路径分析构建的网络Voronoi图来模拟设施的辐射影响范围,并根据其他优化目标和约束条件,使用经过粒子记忆体和遗传交叉机制改进的多目标微粒群算法智能地搜索设施的空间布局位置。实验结果表明,该方法能够较好地模拟出在交通网络和多个约束条件影响下的有限个功能设施的较优布局方案,具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

基于Voronoi图剖分的区域旅游中心城市体系——以苏浙沪地区为例

在区域范围的城市旅游体系中,引入"中心地的中心性"概念,可以在这种旅游性的空间网络中考察城市地位的相对重要性,划分出城市的等级层次,判断出不同级别的中心城市,更可以进一步得到区域空间的城市旅游构成关系.Voronoi图在地理学中是一种利用中心地的中心性广泛用于空间分割、空间邻域查找的空间剖分方法.引入这种方法,以苏浙沪地区为例,在25个地级以上城市中,利用Voronoi图的空间分割原理,找出不仅具有规模性,而且具有空间组织功能的旅游中心城市.     

基于钻孔点集Voronoi 图的矿产储量新算法

该文在分析平面点集Voronoi图特性及其生成算法的基础上,针对传统矿产储量计算方法的不足,提出了一种新的方法。该法以钻孔平面点集的Voronoi图为基础,利用Voronoi多边形的势力范围特性,实现了任意区域内矿床体积与矿产储量的计算。并给出了以Delphi编程实现的系统界面与计算实例,讨论了基于钻孔三维点集的Voronoi体进行矿产品位与经济可采性分析的前景。     

基于改进Converse断裂点模型和加权Voronoi图的区域城镇体系结构研究——以天水市为例

在对Converse断裂点模型进行改进的基础上,通过构建评价指标体系和计算城镇中心性强度,对天水市城镇体系等级结构进行了划分;通过运用加权Voronoi图,划分了城镇影响范围和城镇经济区。研究表明:1)天水市城镇体系等级分化非常明显,可按中心性值的大小分为3个等级,其中一级城镇主要为天水各县区政府所在地;2)基于加权Voronoi图的城镇经济区打破了行政区划界线,更符合区域"城镇-腹地"相互联系和作用的实际;3)城镇影响空间既受城镇综合实力和区位交通条件的影响,也与地形、资源分布以及历史文化等因素密切相关。在天水市东部和南部,城镇空间影响范围明显大于中部和北部地区。     

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.     

Voronoi tessellation on the ellipsoidal earth for vector data

Voronoi tessellation, and its dual the Delaunay triangulation, provide a cohesive framework for the study and interpretation of phenomena of geographical space in two and three dimensions. The planar and spherical solutions introduce errors in the positional accuracy of both Voronoi vertices and Voronoi edges due to errors in distance computations and the path connecting two locations with planar lines or great circle arcs instead of geodesics. For most geospatial applications the introduction of the above errors is insignificant or tolerable. However, for applications where the accuracy is of utmost importance, the ellipsoidal model of the Earth must be used. Characteristically, the introduction of any positional error in the delimitation of maritime zones and boundaries results in increased maritime space for one state at the expense of another. This is a situation that may, among others, have a serious impact on the financial activities and the relations of the states concerned. In the context of previous work on maritime delimitation we show that the Voronoi diagram constitutes the ideal solution for the development of an automated methodology addressing the problem in its entirety. Due to lack of a vector methodology for the generation of Voronoi diagram on the ellipsoid, the aforementioned solution was constrained by the accuracy of existing approaches. In order to fill this gap, in this paper we deal with the inherent attributes of the ellipsoidal model of the Earth, e.g. the fact that geodesics are open lines, and we elaborate on a methodology for the generation of the Voronoi diagram on the ellipsoid for a set of points in vector format. The resulting Voronoi diagram consists of vertices with positional accuracy that is only bounded by the user needs and edges that are comprised of geodesics densified with vertices equidistant to their generators. Finally, we present the implementation of the proposed algorithm in the Python programming language and the results of two case studies, one on the formation of closest service areas and one on maritime boundaries delimitation, with the positional accuracy set to 1 cm.