CN110569580B - 城市街道空间活力模拟方法、系统、计算机设备及介质 - Google Patents

城市街道空间活力模拟方法、系统、计算机设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市街道空间活力模拟方法、系统、计算机设备及存储介质，该方法包括：获取研究范围内的地图影像；创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素；生成设施与街道的近邻表；生成街道交叉口要素；构建设施‑街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离；计算所有街道的平均活力，得到街道活力表；生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格；生成规划与现状街道活力的比较栅格。本发明可以对城市现状街道活力进行模拟，以及按照规划要求对规划街道活力进行模拟，通过现状街道活力与规划街道活力的对比实现规划效果的预测。

Description

城市街道空间活力模拟方法、系统、计算机设备及介质
技术领域
本发明涉及一种城市街道空间活力模拟方法、系统、计算机设备及存储介质，属于城乡规划技术及建筑技术领域。
背景技术
街道是城市物质空间中承载公共功能种类最繁多的场所，也是组织城市各项功能的重要媒介。街道空间的活力包含了人和人活动及生活场所相互交织的过程，体现了城市生活的多样性，是城市活力的一个重要反映。因此街道活力是审视城市规划实施效果的要素，是城市规划领域的重要议题。而决定街道空间活力的各种因素中，最突出的街道环境和功能的吸引力。随着互联网大数据的涌现和计算机技术成熟，街道活力的识别方法有条件从过去的定性感知与小范围人工统计走向了大范围、大数据定量分析。但目前街道活力的测度技术仍停留在现状街道建成环境的分析，缺少对规划实施效果进行模拟，无法预测城市规划方案实施后对建成环境的效果尤其是街道活力变化的效果，无法满足城市规划科学理性的要求。
发明内容
本发明的第一个目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种城市街道空间活力模拟方法，该方法可以对城市现状街道活力进行模拟，以及按照规划要求对规划街道活力进行模拟，通过现状街道活力与规划街道活力的对比实现规划效果的预测。
本发明的第二个目的在于提供一种城市街道空间活力模拟系统。
本发明的第三个目的在于提供一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提供一种存储介质。
本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种城市街道空间活力模拟方法，所述方法包括：
获取研究范围内的地图影像；
创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；其中，所述街道包括现状街道和规划街道；
根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素；
根据街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表；
根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素；
利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离；
根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表；
将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格；
根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
进一步的，所述创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素，具体包括：
在文件地理数据库中创建要素类数据集，选择合适的投影坐标系作为参考坐标系，在要素类数据集中创建街道线要素；
根据地图影像绘制街道网络；
将绘制的街道网络融合成单部件线要素；
将单部件线要素转化为多部件线要素，生成街坊路段线要素。
进一步的，所述根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，具体包括：
获取研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据；
保留设施数据中经度字段、纬度字段以及设施评论数字段，生成设施的数据表格；
根据设施的数据表格，利用设施的地理坐标从XY表生成设施点要素，并将设施点要素加载到地图中；其中，所述生成设施要素的XY表中的x字段和y字段分别选择经度和纬度，输入坐标系选择与街道线要素相同的投影坐标系对应的地理坐标系，空间参考选择与街道线要素相同的投影坐标系。
进一步的，所述利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，具体包括：
将街坊路段线要素参与到网络数据集中，以创建网络数据集；
将网络数据集加载到地图中，创建OD矩阵；
加载设施点要素作为起始点，以及加载街道交叉口要素作为目的地点；
对OD矩阵求解，保留OriginID字段、DestinationID字段和Total_长度字段，输出OD表至文件地理数据库中；
将OD表分别与设施点要素、街道交叉口要素、设施与街道的近邻表连接；
根据街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，在OD表中创建布尔型字段；其中，所述布尔型字段用于记载一条OD表记录中街道交叉口所在的街道对设施而言是否距离最近；
将设施与街道的近邻表移除连接；
保留设施ID字段、评论数字段、街道交叉口ID字段、Total_长度字段和街道ID字段，构建设施-街道交叉口OD表。
进一步的，所述根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，具体包括：
设某条街道上任意点p到该街道第一交叉口EP1的街道网络距离为x，点p到某个设施点poij的街道网络距离为dxj，构建dxj对x的函数f(x)；
设poij评论数为cj，poij与点p的街道网络距离为f(x)，参考重力模型，poij对点p的活力影响为
Figure GDA0002888691460000031
对f(x)设置一个最小值，设置最小值后的dxj对x的函数为g(x)；
利用最小值后的dxj对x的函数为g(x)，计算某个设施点poij对某条街道的总体活力影响，从而得到某个设施点poij对某条街道的平均活力影响；
将研究范围内每个设施点poij对某条街道的平均活力影响相加，计算得到研究范围内所有设施点对该条街道的平均活力影响的总和，从而得到研究范围内所有街道的平均活力。
进一步的，所述构建dxj对x的函数f(x)，具体包括：
若某条记录的街道是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
Figure GDA0002888691460000032
其中，dj1为poij到第一交叉口EP1的街道网络距离；
若某条记录的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且街道中存在一个非交叉口相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
Figure GDA0002888691460000041
其中，l为街道长度，dj2为poij到第二交叉口EP2的街道网络距离；
若某条记录中的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且该街道中第一交叉口EP1相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最近，而该街道中第二交叉口EP2相对于街道中其他各点与poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
f(x)＝x+d1
若某条记录中的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且该街道中第二交叉口EP2相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最近，而该街道中第一交叉口EP1相对于街道中其他各点与poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
f(x)＝-x+d1。
进一步的，所述设置最小值后的dxj对x的函数为g(x)，如下式：
Figure GDA0002888691460000042
所述某个设施点poij对某条街道的总体活力影响，如下式：
Figure GDA0002888691460000043
所述某个设施点poij对某条街道的平均活力影响，如下式：
Figure GDA0002888691460000044
所述研究范围内所有设施点对某条街道的平均活力影响的总和，如下式：
Figure GDA0002888691460000051
本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种城市街道空间活力模拟系统，所述系统包括：
获取模块，用于获取研究范围内的地图影像；
第一生成模块，用于创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；其中，所述街道包括现状街道和规划街道；
第二生成模块，用于根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素；
第三生成模块，用于街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表；
第四生成模块，用于根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素；
构建模块，用于利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离；
计算模块，用于根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表；
第五生成模块，用于将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格；
第六生成模块，用于根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的城市街道空间活力模拟方法。
本发明的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的城市街道空间活力模拟方法。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
本发明通过生成街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，可以构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，从而计算所有街道的平均活力，得到街道活力表，将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，以对城市现状街道活力进行模拟，以及按照规划要求对规划街道活力进行模拟，通过现状街道活力与规划街道活力的对比实现规划效果的预测。
附图说明
图1为本发明实施例1的城市街道空间活力模拟方法流程图。
图2为本发明实施例1的在地图影像上绘制的街道网络示意图。
图3为本发明实施例1的加载起始点的示意图。
图4为本发明实施例1的加载目标地点的示意图。
图5为本发明实施例1的现状街道活力栅格的示意图。
图6为本发明实施例1的规划街道活力栅格的示意图。
图7为本发明实施例1的规划与现状街道活力的比较栅格加载到地图中的示意图。
图8为本发明实施例2的城市街道空间活力模拟系统的结构框图。
图9为本发明实施例3的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种城市街道空间活力模拟方法，该方法通过计算机设备实现，包括以下步骤：
S1、获取研究范围内的地图影像。
本实施例的研究范围为广州市海珠区西北部(广州大道以西，新港路以北)，研究范围内的地图影像可以通过下载获取，具体包括：
S101、加载地图影像。
具体地，打开LocaSpaceViewer软件，点击在【在线地图】菜单中加载合适的地图，并在【操作】菜单中用绘制面工具绘制一个范围略大于且完全包含研究范围的面。
S102、下载研究范围内的地图影像。
选择研究范围内的地图，地图级别设置为16级，地图格式选择Tiff，输出投影保持默认(WGS84-WEB墨卡托)，设置好输出路径后即可下载。
S2、创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素。
本实施例的街道包括现状街道和规划街道，该步骤S2具体包括：
S201、在文件地理数据库中创建要素类数据集，选择合适的投影坐标系作为参考坐标系，在要素类数据集中创建街道线要素。
具体地，在ArcMap软件的目录(Catalog)中，在适当的路径新建一个文件地理数据库(.gdb)，并在文件地理数据库中新建要素类数据集，选择“WGS_1984_UTM_Zone_49N”这个投影坐标系作为参考坐标系，在该要素类数据集中新建街道线要素，用于绘制街道网络。
S202、根据地图影像绘制街道网络。
对于绘制现状街道网络，将步骤S201新建的街道线要素加载到ArcMap的地图中，再将步骤S102下载的地图影像加载到ArcMap中，并对街道线要素进行编辑，以地图影像为依据，沿着地图中清晰可分辨的街道绘制街道线，并确保所有街道线均能通过街道网与其他街道连接，不出现孤立的街道或孤立的小街道网络(又称路网)，绘制完成后保存要素并结束编辑，在地图影像上绘制的街道网络如图2所示。
而对于绘制规划街道网络，除了上述绘制现状街道网络外，还要按照城市规划的要求增加或减少街道。
S203、将绘制的街道网络融合成单部件线要素。
具体地，使用ArcMap工具箱(ToolBox)中的【融合】工具，将步骤S202绘制好的街道线要素作为输入要素，设置好输出路径，输出的结果为将绘制街道网络融合成单部件线要素。
S204、将单部件线要素转化为多部件线要素，生成街坊路段线要素。
具体地，使用ArcMap工具箱中的【要素转线】工具，将步骤S203生成的单部件线要素作为输入要素，设置输出路径为步骤S201创建的要素类数据集。输出的结果为将相交的街道线打断为各自独立的多部件线要素，即街坊路段线要素。
打开街坊路段线要素属性表，添加长整型字段，字段名称设为“SID”，该字段即为街道ID，在该字段下使用字段计算器，选择VB语言，表达式为：SID＝ObjectID。
S3、根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素。
S301、获取研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据。
具体地，对于现状街道，通过网络爬虫获取完全包含研究范围内设施的大众点评POI(Point of Interest，兴趣点)数据；而对于规划街道，除了通过网络爬虫获取完全包含研究范围内设施的大众点评POI数据，还要按照城市规划的要求增加或减少设施，并赋予“lng”(经度)“lat”(纬度)“comment_num”(评论数)字段。
S302、保留设施数据中经度字段、纬度字段以及设施评论数字段，生成设施的数据表格。
具体地，用Excel软件打开评论数据，保留“lat”(经度)、“lng”(纬度)、“comment_num”(设施评论数)字段，其余字段整列删除，另存为csv格式表格待用，该表格为设施的数据表格。
S303、根据设施的数据表格，利用设施的地理坐标从XY表生成设施点要素，并将设施点要素加载到地图中。
具体地，在ArcMap中的目录定位到步骤S302生成的csv格式文件，用此数据从XY表中创建要素，x字段、y字段分别选择字段“lat”、“lng”，“输入坐标的坐标系”选择S201的投影坐标系对应的地理坐标系，“高级几何选项”中的“空间参考”选择S201使用的投影坐标系，并将生成的设施点要素加载到地图中。
S304、输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素。
具体地，在ArcMap的基本菜单中点击“选择——按位置选择”，“目标图层”选择S303生成的设施点要素图层，“源图层”选择步骤S204生成的街坊路段要素图层，勾选“应用搜索距离”，并输入合适的对街道活力产生影响的距离(本实施例以50米为例)，点击“确定”，将经过选择的设施点要素导出至文件地理数据库中，完成设施点要素的筛选。
打开筛选的设施点要素属性表，添加长整型字段，字段名称设为“POIid”，该字段即为设施ID，在该字段下使用字段计算器，选择VB语言，表达式为:POIid＝ObjectID。该属性表只须保留“POIid”、“comment_num”，其余字段可删除。
S4、根据街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表。
具体地，使用ArcMap工具箱中的【生成近邻表】工具，输入要素选择S304生成的设施点要素，近邻要素选择步骤S204生成的街坊路段线要素，设置好输出路径，其他参数保持默认，生成设施与街道的近邻表。
S5、根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素。
具体地，使用ArcMap工具箱中的【要素折点转点】工具，输入要素选择步骤S204生成的街坊路段线要素，点类型选择“BOTH_END”，即只生成每条街道部件的两个交叉口，输出路径设置为文件地理数据库中，点击确定，生成街道交叉口要素。
打开街道交叉口要素属性表，添加长整型字段，字段名称设为“EPid”，该字段即为街道交叉口ID，在该字段下使用字段计算器，选择VB语言，表达式为:POIid＝ObjectID。该属性表只须保留“SID”、“EPid”、“Shape_Length”，其余字段可删除。
S6、利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离。
S601、将街坊路段线要素参与到网络数据集中，以创建网络数据集。
具体地，在ArcMap目录中右击步骤S201的要素类数据集，点击“新建-网络数据集”，将步骤S204生成的街坊路段线要素参与到网络数据集中，在“为网络数据集指定属性”窗口中双击“长度”属性，把“源值”中的“值”均设置为“Shape_Length”，即将街道长度作为该要素在网络分析中的属性，其他参数保持默认，完成网络数据集创建。
S602、将网络数据集加载到地图中，创建OD矩阵。
将S601生成的网络数据集加载到地图中，在NetworkAnalysis工具条中选择“新建OD成本矩阵”。
S603、加载设施点要素作为起始点，以及加载街道交叉口要素作为目的地点。
具体地，打开NetworkAnalysis窗口，右击“起始点-加载位置”，选择步骤S304筛选的设施点要素，“排序字段”选择“POIid”，属性“Name”的字段选择“POIid”，定位位置的搜索容差设置为500米，点击确定，加载起始点如图3所示。
类似地，加载步骤S5生成的街道交叉口要素作为目的地点，“排序字段”选择“SID”，属性“Name”的字段选择“SID”，加载目标地点如图4所示。
S604、对OD矩阵求解，保留OriginID字段、DestinationID字段和Total_长度字段，输出OD表至文件地理数据库中。
具体地，点击NetworkAnalysis工具条中的“求解”，待完成OD矩阵的求解后，打开NetworkAnalysis窗口中“线”图层的属性表，将属性表导出至文件地理数据库中，导出后的表(下称OD表)只须保留“OriginID”、“DestinationID”、“Total_长度”，其余字段可删除。
S605、将OD表分别与设施点要素、街道交叉口要素、设施与街道的近邻表连接。
1)OD表与设施点要素连接：在ArcMap打开OD表的属性表，点击“表选项-连接和关联-连接”，连接内容选择“某一表的属性”，该图层字段选择“OriginID”，连接到该图层的表选择处理好的设施点要素，此表中的连接字段选择“POIid”，点击确定。
2)OD表与街道交叉口要素连接：在ArcMap打开OD表的属性表，点击“表选项-连接和关联-连接”，连接内容选择“某一表的属性”，该图层字段选择“DestinationID”，连接到该图层的表选择处理好的设施点要素，此表中的连接字段选择“EPid”，点击确定。
3)OD表与近邻表连接：在ArcMap打开OD表的属性表，点击“表选项-连接和关联-连接”，连接内容选择“某一表的属性”，该图层字段选择“OriginID”，连接到该图层的表选择步骤2.2.4生成的近邻表，此表中的连接字段选择“InFID”，点击确定。
S606、根据街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，在OD表中创建布尔型字段。
具体地，在OD表中新建布尔型字段，“POIinS”，用于记载一条OD记录中终止点(街道交叉口)所在的街道对该起点(设施)而言是否距离最近(距离最近应为TRUE，否则为FALSE)，点击“表选项-按属性选择”，条件为：【交叉口点要素表】.SID＝【近邻表】.NearFID，点击应用，在字段“POIinS”下使用字段计算器，选择VB语言，表达式为:POIinS＝TRUE；关闭字段计算器，在属性表中点击“切换选择”，在字段“POIinS”下使用字段计算器，选择VB语言，表达式为:POIinS＝FALSE。
S607、将设施与街道的近邻表移除连接。
具体地，在“表选项-连接和关联-连接”中设施与街道的近邻表移除连接。
S608、保留设施ID字段、评论数字段、街道交叉口ID字段、Total_长度字段和街道ID字段，构建设施-街道交叉口OD表。
具体地，把经过上述操作后的OD表只须保留“POIid”、“comment_num”、“EPid”、“Total_长度”、“SID”、“Shape_Length”、“POIinS”字段，其余字段可关闭，将该表导出为csv格式待用。
S609、生成所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离表格。
具体地，将OD表中POIid与SID重复而EPid不同的记录合并为一条，则生成了所有设施(POIid)与所有街道(SID)的两个交叉口的街道网络距离表格。
S7、根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表。
S701、设某条街道上任意点p到该街道第一交叉口EP1(某一街道中的第一交叉口和第二交叉口顺序随机，不影响结果)的街道网络距离为x，点p到某个设施点poij的街道网络距离为dxj，构建dxj对x的函数f(x)，针对OD记录中的四类情况，应分别构建四种f(x)：
1)若某条记录的街道是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
Figure GDA0002888691460000111
其中，dj1为poij到第一交叉口EP1的街道网络距离；
2)若某条记录的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且街道中存在一个非交叉口相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
Figure GDA0002888691460000112
其中，l为街道长度，dj2为poij到第二交叉口EP2的街道网络距离；
3)若某条记录中的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且该街道中第一交叉口EP1相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最近，而该街道中第二交叉口EP2相对于街道中其他各点与poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
f(x)＝x+d1
4)若某条记录中的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且该街道中第二交叉口EP2相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最近，而该街道中第一交叉口EP1相对于街道中其他各点与poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
f(x)＝-x+d1
S702、设poij评论数为cj，poij与点p的街道网络距离为f(x)，参考重力模型，poij对点p的活力影响为
Figure GDA0002888691460000121
考虑到当f(x)过小时，
Figure GDA0002888691460000122
会过大，因此对f(x)设置一个最小值(本实施例的最小值设置为50米)，设置最小值后的dxj对x的函数为g(x)：
Figure GDA0002888691460000123
S703、利用最小值后的dxj对x的函数为g(x)，计算某个设施点poij对某条街道的总体活力影响，从而得到某个设施点poij对某条街道的平均活力影响。
1)某个设施点poij对某条街道的总体活力影响，如下式：
Figure GDA0002888691460000124
2)某个设施点poij对某条街道的平均活力影响，如下式：
Figure GDA0002888691460000125
S704、将研究范围内每个设施点poij对某条街道的平均活力影响相加，计算得到研究范围内所有设施点对该条街道的平均活力影响的总和，从而得到所有街道的平均活力。
1)研究范围内所有设施点对某条街道的平均活力影响的总和，如下式：
Figure GDA0002888691460000126
2)根据研究范围内所有设施点对某条街道的平均活力影响的总和，计算得到所有街道的平均活力。
上述过程可以通过打开代码编辑器sublime3，输入如下代码并保存为street_vitality.py：
Figure GDA0002888691460000127
Figure GDA0002888691460000131
Figure GDA0002888691460000141
Figure GDA0002888691460000151
双击运行street_vitality.py，完成计算。
S705、生成街道活力表。
具体地，完成所有街道的平均活力计算后，将各街道活力以“SID”、“sv”(代表街道平均活力)字段的csv格式表格储存。
S8、将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格。
S801、将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接。
在ArcMap中打开步骤S204生成的街坊路段线要素的属性表，点击“表选项-连接和关联-连接”，连接内容选择“某一表的属性”，该图层字段选择“SID”，连接到该图层的表选择步骤S704中导出的街道活力表，此表中的连接字段选择“SID”，点击确定，把连接后的街道要素导出到文件地理数据库中。
本步骤中，现状街道和规划街道都按照上述方式处理，即现状街道的街坊路段线要素与现状街道活力表连接，规划街道的街坊路段线要素与规划街道活力表连接。
S802、生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格。
对于现状街道，使用ArcMap工具箱中的【线密度分析】工具，输入要素选择步骤S801导出的街坊路段线要素，Population字段选择“sv”，像元大小和搜索半径按可视化需要设置合适数值，并在“环境”中设置好范围，设定好输出路径后点击“确定”，生成现状街道活力栅格，如图5所示。
对于规划街道，以同样的方式设置像元大小、搜索半径、处理范围，生成规划街道活力栅格，如图6所示。
S9、根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
具体地，使用ArcMap工具箱中的【减】工具，“输入栅格数据或常量值1”选择步骤S802生成的规划街道活力栅格，“输入栅格数据或常量值2”选择步骤S802生成的现状街道活力栅格，设置好输出路径后点击“确定”，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
打开该栅格图层进行的属性面板，进入“符号系统”页面，选择“拉伸”，设置好色带后点击“确定”，完成规划效果与现状活力比较及可视化表达，如图7所示。
应当注意，尽管以特定顺序描述了上述实施例的方法操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
实施例2：
如图8所示，本实施例提供了一种城市街道空间活力模拟系统，所述系统包括获取模块801、第一生成模块802、第二生成模块803、第三生成模块804、第四生成模块805、构建模块806、计算模块807、第五生成模块808和第六生成模块809，各个模块的具体功能如下：
所述获取模块801，用于获取研究范围内的地图影像。
所述第一生成模块802，用于创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；其中，所述街道包括现状街道和规划街道。
所述第二生成模块803，用于根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素。
所述第三生成模块804，用于根据街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表。
所述第四生成模块805，用于根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素。
所述构建模块806，用于利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离。
所述计算模块807，用于根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表。
所述第五生成模块808，用于将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格。
所述第六生成模块809，用于根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
需要说明的是，本实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
实施例3：
本实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是计算机，如图9所示，其包括通过系统总线901连接的处理器902、存储器、输入装置903、显示器904和网络接口905，该处理器用于提供计算和控制能力，该存储器包括非易失性存储介质906和内存储器907，该非易失性存储介质906存储有操作系统、计算机程序和数据库，该内存储器907为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境，处理器902执行存储器存储的计算机程序时，实现上述实施例1的城市街道空间活力模拟方法，如下：
获取研究范围内的地图影像；
创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；其中，所述街道包括现状街道和规划街道；
根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素；
根据街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表；
根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素；
利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离；
根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表；
将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格；
根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
进一步地，所述创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素，具体包括：
在文件地理数据库中创建要素类数据集，选择合适的投影坐标系作为参考坐标系，在要素类数据集中创建街道线要素；
根据地图影像绘制街道网络；
将绘制的街道网络融合成单部件线要素；
将单部件线要素转化为多部件线要素，生成街坊路段线要素。
进一步地，所述根据设施的评论数据，生成设施点要素，具体包括：
获取研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据；
保留设施数据中经度字段、纬度字段以及设施评论数字段，生成设施的数据表格；
根据设施的数据表格，利用设施的地理坐标从XY表生成设施点要素，并将设施点要素加载到地图中；其中，所述生成设施要素的XY表中的x字段和y字段分别选择经度和纬度，输入坐标系选择与街道线要素相同的投影坐标系对应的地理坐标系，空间参考选择与街道线要素相同的投影坐标系。
进一步地，所述利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，具体包括：
将街坊路段线要素参与到网络数据集中，以创建网络数据集；
将网络数据集加载到地图中，创建OD矩阵；
加载设施点要素作为起始点，以及加载街道交叉口要素作为目的地点；
对OD矩阵求解，保留OriginID字段、DestinationID字段和Total_长度字段，输出OD表至文件地理数据库中；
将OD表分别与设施点要素、街道交叉口要素、设施与街道的近邻表连接；
根据街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，在OD表中创建布尔型字段；其中，所述布尔型字段用于记载一条OD表记录中街道交叉口所在的街道对设施而言是否距离最近；
将设施与街道的近邻表移除连接；
保留设施ID字段、评论数字段、街道交叉口ID字段、Total_长度字段和街道ID字段，构建设施-街道交叉口OD表。
进一步地，所述根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，具体包括：
设某条街道上任意点p到该街道第一交叉口EP1的街道网络距离为x，点p到某个设施点poij的街道网络距离为dxj，构建dxj对x的函数f(x)；
设poij评论数为cj，poij与点p的街道网络距离为f(x)，参考重力模型，poij对点p的活力影响为
Figure GDA0002888691460000191
对f(x)设置一个最小值，设置最小值后的dxj对x的函数为g(x)；
利用最小值后的dxj对x的函数为g(x)，计算某个设施点poij对某条街道的总体活力影响，从而得到某个设施点poij对某条街道的平均活力影响；
将研究范围内每个设施点poij对某条街道的平均活力影响相加，计算得到研究范围内所有设施点对该条街道的平均活力影响的总和，从而得到研究范围内所有街道的平均活力。
实施例4：
本实施例提供了一种存储介质，该存储介质为计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例1的城市街道空间活力模拟方法，如下：
获取研究范围内的地图影像；
创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；其中，所述街道包括现状街道和规划街道；
根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素；
根据街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表；
根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素；
利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离；
根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表；
将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格；
根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
进一步地，所述创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素，具体包括：
在文件地理数据库中创建要素类数据集，选择合适的投影坐标系作为参考坐标系，在要素类数据集中创建街道线要素；
根据地图影像绘制街道网络；
将绘制的街道网络融合成单部件线要素；
将单部件线要素转化为多部件线要素，生成街坊路段线要素。
进一步地，所述根据设施的评论数据，生成设施点要素，具体包括：
获取研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据；
保留设施数据中经度字段、纬度字段以及设施评论数字段，生成设施的数据表格；
根据设施的数据表格，利用设施的地理坐标从XY表生成设施点要素，并将设施点要素加载到地图中；其中，所述生成设施要素的XY表中的x字段和y字段分别选择经度和纬度，输入坐标系选择与街道线要素相同的投影坐标系对应的地理坐标系，空间参考选择与街道线要素相同的投影坐标系。
进一步地，所述利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，具体包括：
将街坊路段线要素参与到网络数据集中，以创建网络数据集；
将网络数据集加载到地图中，创建OD矩阵；
加载设施点要素作为起始点，以及加载街道交叉口要素作为目的地点；
对OD矩阵求解，保留OriginID字段、DestinationID字段和Total_长度字段，输出OD表至文件地理数据库中；
将OD表分别与设施点要素、街道交叉口要素、设施与街道的近邻表连接；
根据街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，在OD表中创建布尔型字段；其中，所述布尔型字段用于记载一条OD表记录中街道交叉口所在的街道对设施而言是否距离最近；
将设施与街道的近邻表移除连接；
保留设施ID字段、评论数字段、街道交叉口ID字段、Total_长度字段和街道ID字段，构建设施-街道交叉口OD表。
进一步地，所述根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，具体包括：
设某条街道上任意点p到该街道第一交叉口EP1的街道网络距离为x，点p到某个设施点poij的街道网络距离为dxj，构建dxj对x的函数f(x)；
设poij评论数为cj，poij与点p的街道网络距离为f(x)，参考重力模型，poij对点p的活力影响为
Figure GDA0002888691460000211
对f(x)设置一个最小值，设置最小值后的dxj对x的函数为g(x)；
利用最小值后的dxj对x的函数为g(x)，计算某个设施点poij对某条街道的总体活力影响，从而得到某个设施点poij对某条街道的平均活力影响；
将研究范围内每个设施点poij对某条街道的平均活力影响相加，计算得到研究范围内所有设施点对该条街道的平均活力影响的总和，从而得到研究范围内所有街道的平均活力。
本实施例中的存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。
综上所述，本发明通过生成街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，可以构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，从而计算所有街道的平均活力，得到街道活力表，将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，以对城市现状街道活力进行模拟，以及按照规划要求对规划街道活力进行模拟，通过现状街道活力与规划街道活力的对比实现规划效果的预测。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种城市街道空间活力模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
获取研究范围内的地图影像；
创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；其中，所述街道包括现状街道和规划街道；
根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素；
根据街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表；
根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素；
利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离；
根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表；
将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格；
根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
2.根据权利要求1所述的城市街道空间活力模拟方法，其特征在于，所述创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素，具体包括：
在文件地理数据库中创建要素类数据集，选择合适的投影坐标系作为参考坐标系，在要素类数据集中创建街道线要素；
根据地图影像绘制街道网络；
将绘制的街道网络融合成单部件线要素；
将单部件线要素转化为多部件线要素，生成街坊路段线要素。
3.根据权利要求1所述的城市街道空间活力模拟方法，其特征在于，所述根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，具体包括：
获取研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据；
保留设施数据中经度字段、纬度字段以及设施评论数字段，生成设施的数据表格；
根据设施的数据表格，利用设施的地理坐标从XY表生成设施点要素，并将设施点要素加载到地图中；其中，所述生成设施要素的XY表中的x字段和y字段分别选择经度和纬度，输入坐标系选择与街道线要素相同的投影坐标系对应的地理坐标系，空间参考选择与街道线要素相同的投影坐标系。
4.根据权利要求1所述的城市街道空间活力模拟方法，其特征在于，所述利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，具体包括：
将街坊路段线要素参与到网络数据集中，以创建网络数据集；
将网络数据集加载到地图中，创建OD矩阵；
加载设施点要素作为起始点，以及加载街道交叉口要素作为目的地点；
对OD矩阵求解，保留OriginID字段、DestinationID字段和Total_长度字段，输出OD表至文件地理数据库中；
将OD表分别与设施点要素、街道交叉口要素、设施与街道的近邻表连接；
根据街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，在OD表中创建布尔型字段；其中，所述布尔型字段用于记载一条OD表记录中街道交叉口所在的街道对设施而言是否距离最近；
将设施与街道的近邻表移除连接；
保留设施ID字段、评论数字段、街道交叉口ID字段、Total_长度字段和街道ID字段，构建设施-街道交叉口OD表。
5.根据权利要求1-4任一项所述的城市街道空间活力模拟方法，其特征在于，所述根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，具体包括：
设某条街道上任意点p到该街道第一交叉口EP1的街道网络距离为x，点p到某个设施点poij的街道网络距离为dxj，构建dxj对x的函数f(x)；
设poij评论数为cj，poij与点p的街道网络距离为f(x)，参考重力模型，poij对点p的活力影响为
Figure FDA0002888691450000021
对f(x)设置一个最小值，设置最小值后的dxj对x的函数为g(x)；
利用最小值后的dxj对x的函数为g(x)，计算某个设施点poij对某条街道的总体活力影响，从而得到某个设施点poij对某条街道的平均活力影响；
将研究范围内每个设施点poij对某条街道的平均活力影响相加，计算得到研究范围内所有设施点对该条街道的平均活力影响的总和，从而得到研究范围内所有街道的平均活力。
6.根据权利要求5所述的城市街道空间活力模拟方法，其特征在于，所述构建dxj对x的函数f(x)，具体包括：
若某条记录的街道是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
Figure FDA0002888691450000031
其中，dj1为poij到第一交叉口EP1的街道网络距离；
若某条记录的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且街道中存在一个非交叉口相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
Figure FDA0002888691450000032
其中，l为街道长度，dj2为poij到第二交叉口EP2的街道网络距离；
若某条记录中的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且该街道中第一交叉口EP1相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最近，而该街道中第二交叉口EP2相对于街道中其他各点与poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
f(x)＝x+d1
若某条记录中的街道不是该条记录中某个设施点poij的最邻近街道，且该街道中第二交叉口EP2相对于街道中其他各点与某个设施点poij的街道网络距离最近，而该街道中第一交叉口EP1相对于街道中其他各点与poij的街道网络距离最远，则构建dxj对x的函数f(x)如下：
f(x)＝-x+d1。
7.根据权利要求5所述的城市街道空间活力模拟方法，其特征在于，所述设置最小值后的dxj对x的函数为g(x)，如下式：
Figure FDA0002888691450000041
所述某个设施点poij对某条街道的总体活力影响svj，如下式：
Figure FDA0002888691450000042
所述某个设施点poij对某条街道的平均活力影响
Figure FDA0002888691450000043
如下式：
Figure FDA0002888691450000044
其中，l为街道长度；
所述研究范围内所有设施点对某条街道的平均活力影响的总和
Figure FDA0002888691450000045
如下式：
Figure FDA0002888691450000046
8.一种城市街道空间活力模拟系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取研究范围内的地图影像；
第一生成模块，用于创建街道线要素，在地图影像上绘制街道网络，生成街坊路段线要素；其中，所述街道包括现状街道和规划街道；
第二生成模块，用于根据研究范围内带地理坐标和评论数量的设施数据，生成设施点要素，并输入对街道活力产生影响的距离筛选设施点要素；
第三生成模块，用于根据街坊路段线要素和设施点要素的空间位置，生成设施与街道的近邻表；
第四生成模块，用于根据街坊路段线要素，生成街道交叉口要素；
构建模块，用于利用街坊路段线要素、设施点要素、街道交叉口要素以及设施与街道的近邻表，构建设施-街道交叉口OD表，得到所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离；
计算模块，用于根据所有设施与所有街道的两个交叉口的街道网络距离，计算所有街道的平均活力，得到街道活力表；
第五生成模块，用于将现状街道和规划街道的街坊路段线要素与对应的街道活力表连接，分别生成现状街道活力栅格和规划街道活力栅格；
第六生成模块，用于根据现状街道活力栅格和规划街道活力栅格，生成规划与现状街道活力的比较栅格，并加载到地图中。
9.一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现权利要求1-7任一项所述的城市街道空间活力模拟方法。
10.一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1-7任一项所述的城市街道空间活力模拟方法。
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