基于模糊聚類的城市公路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平評(píng)價(jià)研究

基于模糊聚類的城市公路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平評(píng)價(jià)研究

0地理空間信息可視化gis信息系統(tǒng)是一種用于收集、存儲(chǔ)、管理、研究、分析和顯示空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。它具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)綜合管理、地理模擬和空間分析功能。它可以直觀地顯示計(jì)算機(jī)上的地理信息，并進(jìn)行綜合分析和建模。公路交通網(wǎng)絡(luò)分析需要收集、處理、分析和顯示大量的與空間位置相關(guān)的空間信息,其數(shù)據(jù)具有明顯的空間特性,因此以GIS技術(shù)手段處理分析,可以充分發(fā)揮GIS圖形和數(shù)據(jù)信息處理的優(yōu)勢(shì),提高分析的精度。1模糊聚類分析方法本文將聊城市8個(gè)縣市作為分區(qū)樣本,在交通分區(qū)的基礎(chǔ)上,根據(jù)其不同的公路出行供給與需求特性,可以通過(guò)模糊聚類分析方法將研究區(qū)域分為不同的種類。1)選取與公路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供給、需求密切相關(guān)的指標(biāo)作為聚類因子;2)以GIS專業(yè)軟件MapInfo為基礎(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理——聚類因子計(jì)算;3)以指數(shù)相似系數(shù)法建立模糊等價(jià)關(guān)系,進(jìn)行模糊聚類分析;4)在定量分析的結(jié)果基礎(chǔ)上,進(jìn)行定性分析。2北、中巴三大行政區(qū)聊城市地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的山東省,居魯西,臨河南、河北,位于華東、華北、華中三大行政區(qū)交界處。市境地處黃河沖擊平原,轄東昌府區(qū)、臨清市和冠縣、莘縣、陽(yáng)谷、東阿、茌平、高唐6縣1市1區(qū)。本文以聊城市8個(gè)縣市為樣本分區(qū)(如圖2所示),進(jìn)行公路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平分析。2.1確定聚類因子聚類分析方法,是定量研究地理事物分類問(wèn)題和地理分區(qū)問(wèn)題的重要方法,在聚類分析中,聚類因子的選擇是十分重要的,它直接影響分類結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。本文聚類因子的選擇主要考慮以下幾點(diǎn):所選的指標(biāo)有較強(qiáng)的代表性,能較好地反映研究區(qū)域的公路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供給和需求狀況,再者就是所選擇的指標(biāo)容易收集和計(jì)算。因此,最終確定公路網(wǎng)密度、萬(wàn)人擁有的公路長(zhǎng)度、研究區(qū)域人口密度3項(xiàng)指標(biāo)作為聚類因子(如圖3所示)。研究區(qū)公路網(wǎng)密度是指研究區(qū)內(nèi)有公路交通線路經(jīng)過(guò)的道路中心線長(zhǎng)度之和與區(qū)內(nèi)城市用地面積的比值。計(jì)算公式為:Mi=LiAi(1)Μi=LiAi(1)其中,Mi——樣本分區(qū)i的公路網(wǎng)密度(單位:km/km2);Li——樣本分區(qū)i內(nèi)有公路交通線路經(jīng)過(guò)的道路中心線長(zhǎng)度(單位:km);Ai——樣本分區(qū)i的面積(單位:km2)。萬(wàn)人擁有的公路長(zhǎng)度定義為:每萬(wàn)人擁有的公路交通線路長(zhǎng)度,單位km/萬(wàn)人。計(jì)算公式為:Ti=RiPi(2)Τi=RiΡi(2)其中,Ti——樣本分區(qū)i內(nèi)萬(wàn)人擁有的公路交通線路長(zhǎng)度(單位:km/萬(wàn)人);Ri——樣本分區(qū)i內(nèi)公路交通線路長(zhǎng)度(單位:km);Pi——樣本分區(qū)i的人口總數(shù)(單位:萬(wàn)人)。人口密度定義為樣本分區(qū)的人口密度(單位:萬(wàn)人/km2)。2.2mapinfo研磨聊城市公路交通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)分析所需數(shù)據(jù)的處理全部在美國(guó)MapInfo公司開(kāi)發(fā)的桌面地理信息系統(tǒng)MapInfoProfessional平臺(tái)上完成。數(shù)據(jù)處理中主要涉及圖形數(shù)字化、矢量圖層空間疊置以及屬性數(shù)據(jù)的提取和計(jì)算。2.2.1地圖數(shù)據(jù)處理MapInfo具有數(shù)據(jù)采集的功能,圖形數(shù)字化、建立數(shù)據(jù)庫(kù)是進(jìn)行GIS分析的關(guān)鍵步驟。以比例尺1∶175000聊城市地圖為底圖,分辨率600dpi掃描,并在PhotoShop中進(jìn)行角度糾正和數(shù)據(jù)的規(guī)格化處理。處理完后的柵格圖像進(jìn)入MapInfo環(huán)境,建立non-earth投影,單位為km。然后選擇內(nèi)圖廓的4個(gè)角點(diǎn)為控制點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行定位,采用屏幕跟蹤數(shù)字化手段建立矢量數(shù)據(jù)圖層——樣本分區(qū)圖層與道路圖層及相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)(如圖4所示)。2.2.2間疊置分析功能MapInfo中可以通過(guò)“擦除外部”命令間接完成空間疊置分析功能。將道路圖層設(shè)為可編輯狀態(tài),選擇所有的道路并將其設(shè)為目標(biāo),同時(shí)選擇樣本分區(qū),點(diǎn)擊“擦除外部”命令,完成圖形部分的疊置,然后進(jìn)行屬性傳遞。2.2.3mapinfo分析功能聚類分析指標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算同樣在MapInfo中完成;屬性數(shù)據(jù)提取和計(jì)算,是在完成了空間疊置之后進(jìn)行的屬性數(shù)據(jù)的傳遞工作,MapInfo提供了復(fù)雜表達(dá)式的計(jì)算功能。其中樣本分區(qū)的面積以及道路中心線的長(zhǎng)度可以由MapInfo提供的分析功能直接提取。道路密度、人口密度、萬(wàn)人擁有的公路長(zhǎng)度3項(xiàng)數(shù)據(jù)則通過(guò)“更新列”完成。2.3建立模糊等價(jià)關(guān)系是從模糊集的觀點(diǎn)來(lái)探討事物數(shù)量分類的方法。本文采用基于模糊等價(jià)關(guān)系的模糊聚類分析方法,具體操作如下:首先,建立模糊等價(jià)關(guān)系。計(jì)算各個(gè)樣本之間相似性的統(tǒng)計(jì)量,并建立樣本集合U上的模糊相似關(guān)系R;通過(guò)U的“自乘”運(yùn)算,把其改造為模糊等價(jià)關(guān)系R*(見(jiàn)表1)。其中在建立模糊相似關(guān)系R時(shí),采用指數(shù)相似系數(shù)方法。其次,用模糊等價(jià)關(guān)系R*,在不同的截集水平下進(jìn)行聚類,得出聚類結(jié)果(見(jiàn)表2)。3萬(wàn)人和平各類型道路長(zhǎng)度的比較以相似系數(shù)0.85為標(biāo)準(zhǔn),可以把8個(gè)樣本分為高、較高、中等、較低4個(gè)類型區(qū)(如圖5所示)。東昌府、冠縣、莘縣、臨清為A類,其道路密度較高,0.26~0.29km/km2,萬(wàn)人擁有的道路長(zhǎng)度在3.67~4.03km之間,但人口密度最大,屬于綜合服務(wù)水平較低類型;東阿、高唐為B類,其道路密度大于0.34km/km2,萬(wàn)人擁有的道路長(zhǎng)度大于6.5km,人口密度小,屬于綜合服務(wù)水平高類型;茌平單獨(dú)為C類,其道路密度較低,0.24km