可达域分析算法原理

可达域分析（Isochrone）算法原理1.算法简介可达性是在空间分布格局、设施约束等综合条件下的空间决策问题，等时线模型为该决策分析可提供方法支持，它是以时间地理为框架，用时间成本来衡量时空可达性的重要模型。通常，可达性在交通网络上的展现形式为可达域。可达域是基于路网拓扑关系，在明确交通网络阻抗的前提下，计算满足给定时间耗费情形下的可达范围。 本算法基于四维路况数据，满足任何级别道路网络的可达域分析，但通常推荐移除不必要的等级过低的道路（如乡道）。 可达域时间耗费精度可以自定义设置至任何分钟级粒度，2.算法过程可达域分析的过程主要围绕着路网耗费进行。（1）基于某一时刻的路况数据生成全局路网的耗费矩阵。本文使用了迪杰斯特拉算法，基于路况数据计算出每一根link的时间耗费，即阻抗。这是进行基于路况可达域分析的基础（在不同的情形下，可以采用其他的替代检索算法，如A*）。（2）根据用户输入的指定的核心位置为中心检索最近邻道路的节点（最邻近道路的节点优先选取城市内主要道路的节点，或用户指定的节点），以当前最大的路况耗费为半径，绘制可能抵达的范围（放射形、圆形），减少后续进行可达域分析的范围。如下图2.1所示，因为通常进行可达域分析时，是没有必要基于全量路网进行分析的，可达域分析只是利用了城市之中可能抵达的部分，并从中获取备选可达路网节点及其时间耗费用于后续分析，以增加效率，减少不必要的检索耗费，图2.1最大可达范围与实际可达域的关系（3）根据用户给定的时间耗费条件（如小于30分钟），在备选可达路网中符合条件的节点；（4）由于一些不可抗力因素，上述步骤处理出的可达节点构成的凸包中存在路网不可达到的区域（湖泊，山体等等）。图2.2可达节点包裹区域中可能存在的不可达区域如图2.2所示，因此实际的可达域不能是简单的凸包，需要基于路网形状进行一定程度的贴合，去除路网内部中由于不可抗力形成的区块。本文根据道路默认宽度（如15米）使用路网构建buffer，二者求交，去除内部空岛，再构建外部轮廓（ExteriorRing），多边形化（polygonize）平滑轮廓，去除内部水体多边形（如果有对应数据的话），即可得最后的可达域可达域分析伪代码：输入：TimeCostC,Edgee,NodeN,TrafficAVGT,CorePointP输出：IsoChrone/*可达域polygon*/01:findPrelated(closest)nodeCN02:MayReachedCluster={Ni}//03:ReachedCluster={}04:forj=0toi/*findreachednodebyC*/05: if(TimeCostj<06: ReachedCluster∪={Nj07:Convex=convexhull(ReachedCluster)/*确定最小凸包*/08:ExteriorRing=exterior(overlay(Convex,bufferedEdge))//贴合路网轮廓09:IsoChrone=polygonize(ExteriorRing)10:returnIsoChrone