本發(fā)明涉及城市規(guī)劃與管理，具體為一種城市三維空間擴(kuò)張模擬方法、終端設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球城市化進(jìn)程的迅速推進(jìn)，城市擴(kuò)張已成為各國(guó)面臨的重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的城市擴(kuò)張模擬方法往往側(cè)重于單一因素的分析，例如人口增長(zhǎng)或土地利用變化，缺乏對(duì)多維度因素的綜合考慮。這種局限性使得模擬結(jié)果常常無法準(zhǔn)確反映城市發(fā)展的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。在實(shí)際應(yīng)用中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素如經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率、就業(yè)機(jī)會(huì)及公共服務(wù)設(shè)施的覆蓋率，與城市擴(kuò)張之間存在密切關(guān)系；而環(huán)境因素如綠地面積、空氣質(zhì)量和水資源利用等也對(duì)城市擴(kuò)張的可持續(xù)性起著至關(guān)重要的作用。此外，交通參數(shù)如交通流量和事故率直接影響城市的可達(dá)性和人們的生活質(zhì)量。然而，現(xiàn)有的模擬技術(shù)往往忽視了這些多層次因素的相互作用，導(dǎo)致城市規(guī)劃缺乏科學(xué)依據(jù)，難以應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的城市問題。

2、此外，傳統(tǒng)方法在數(shù)據(jù)分析方面也存在不足。很多城市擴(kuò)張研究主要依賴于定性描述和經(jīng)驗(yàn)法則，缺乏系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析和模型構(gòu)建。這使得研究者在探索城市擴(kuò)張與相關(guān)因素之間的關(guān)系時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)定量化的評(píng)估。例如，基礎(chǔ)設(shè)施的適應(yīng)性和城市的發(fā)展?jié)摿νy以量化，且其對(duì)城市擴(kuò)張的影響也未能通過科學(xué)的方法清晰呈現(xiàn)。這種缺乏定量分析的局面使得城市管理者在制定相關(guān)政策時(shí)，常常面臨信息不足和決策盲區(qū)。因此，亟需一種新的模擬方法，能夠綜合考慮多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和交通參數(shù)，通過量化分析揭示城市擴(kuò)張的內(nèi)在機(jī)制，以支持科學(xué)的城市規(guī)劃與可持續(xù)發(fā)展策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種城市三維空間擴(kuò)張模擬方法、終端設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種城市三維空間擴(kuò)張模擬方法，具體步驟包括：

4、步驟1：采集與城市擴(kuò)張相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和交通參數(shù)，所述社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)為人口密度、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率、公共交通覆蓋率和人均通勤時(shí)間，環(huán)境參數(shù)為建筑總面積、總土地面積綠地面積、空氣質(zhì)量指數(shù)、水質(zhì)指數(shù)、噪聲水平以及廢物處理率，交通參數(shù)為交通流量和交通事故發(fā)生率；

5、步驟2：基于無量綱化處理后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和交通參數(shù)，計(jì)算得到該城市的土地可用性指數(shù)、交通便利指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；并根據(jù)上述指數(shù)生成該城市的關(guān)鍵參數(shù)，所述關(guān)鍵參數(shù)為基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性指數(shù)和城市發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)；

6、步驟3：利用皮爾遜相關(guān)系數(shù)方法分別分析基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性指數(shù)與城市擴(kuò)張面積之間的相關(guān)性，城市發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)與城市擴(kuò)張面積之間的相關(guān)性，并結(jié)合相關(guān)性的分析結(jié)果，計(jì)算得到預(yù)測(cè)的城市擴(kuò)張面積。

7、進(jìn)一步地，采集與城市擴(kuò)張相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和交通參數(shù)，所依據(jù)的具體邏輯為：

8、從地方統(tǒng)計(jì)局獲取該城市的人口密度，記作；

9、從地方經(jīng)濟(jì)報(bào)告獲取經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，記作；

10、通過環(huán)保部門、監(jiān)測(cè)站和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集該城市的綠地面積、建筑總面積和總土地面積，依據(jù)如下公式計(jì)算該城市的綠地覆蓋率和建筑密度：

11、；

12、其中，為綠地覆蓋率，為綠地面積，為總土地面積；

13、；

14、其中，為建筑密度，為建筑總面積，為總土地面積；

15、從當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T獲取公共交通運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，包括公交車、地鐵的站點(diǎn)分布和服務(wù)范圍，通過分析運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)得到該城市的公共交通覆蓋率，記作;

16、查詢當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T以及統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的通勤時(shí)間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到人均通勤時(shí)間，記作；

17、依據(jù)如下公式計(jì)算該城市的公共交通可達(dá)性指數(shù)：

18、；

19、其中，為公共交通可達(dá)性指數(shù)，為公共交通覆蓋率，為人均通勤時(shí)間；

20、從當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T以及公安交警部門獲取該城市的交通流量和交通事故發(fā)生率，將交通流量記作，將交通事故發(fā)生率記作；

21、依據(jù)如下公式計(jì)算該城市的交通流量安全指數(shù)：

22、；

23、其中，為交通流量安全指數(shù)，為交通流量，為交通事故發(fā)生率；

24、通過環(huán)保部門、監(jiān)測(cè)站和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集該城市的空氣質(zhì)量指數(shù)、水質(zhì)指數(shù)、噪聲水平以及廢物處理率，所述噪聲水平為早高峰和晚高峰時(shí)間段的平均噪聲水平，廢物處理率為城市垃圾的處理和回收的比值。

25、進(jìn)一步地，所述計(jì)算得到該城市的土地可用性指數(shù)、交通便利指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，所依據(jù)的公式如下：

26、；

27、其中，為土地可用性指數(shù)，為綠地覆蓋率，為建筑密度，為第一常數(shù)修正指數(shù)；

28、依據(jù)如下公式計(jì)算該城市的交通便利指數(shù)：

29、；

30、其中，為交通便利指數(shù)，為公共交通可達(dá)性指數(shù)，為交通流量安全指數(shù)，為第二常數(shù)修正指數(shù)；

31、依據(jù)如下公式計(jì)算該城市的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)：

32、；

33、其中，為環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，為空氣質(zhì)量指數(shù)，為水質(zhì)指數(shù)，為綠地覆蓋率，為噪聲水平，為廢物處理率，、、為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，且，為第三常數(shù)修正指數(shù)。

34、進(jìn)一步地，所述生成該城市的關(guān)鍵參數(shù)，所依據(jù)的具體邏輯為：

35、；

36、其中，為基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性指數(shù)，為人口密度，為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，為交通便利指數(shù)，為土地可用性指數(shù),a、b、c為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，且；

37、；

38、其中，為城市發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)，為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，為交通便利指數(shù)，為環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，m、n為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，且。

39、進(jìn)一步地，所述利用皮爾遜相關(guān)系數(shù)方法分別分析基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性指數(shù)與城市擴(kuò)張面積之間的相關(guān)性，城市發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)與城市擴(kuò)張面積之間的相關(guān)性，所依據(jù)的具體邏輯為：

40、皮爾遜相關(guān)系數(shù)是一種衡量?jī)蓚€(gè)變量之間線性關(guān)系強(qiáng)度和方向的統(tǒng)計(jì)量，其值范圍為：，具體步驟如下：

41、收集一組該城市的歷史關(guān)鍵參數(shù)和對(duì)應(yīng)的城市擴(kuò)張面積，關(guān)鍵參數(shù)為基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性指數(shù)和城市發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)；

42、依據(jù)如下公式計(jì)算皮爾遜相關(guān)系數(shù)：

43、；

44、其中，為皮爾遜相關(guān)系數(shù)，表示第個(gè)樣本的關(guān)鍵參數(shù)，即第i個(gè)樣本中的基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性指數(shù)或是城市發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)，用于分別與對(duì)應(yīng)的城市擴(kuò)張面積進(jìn)行相關(guān)性分析，表示第個(gè)樣本的城市擴(kuò)張面積，為關(guān)鍵參數(shù)x的均值，為城市擴(kuò)張面積的均值；

45、通過計(jì)算得到的皮爾遜相關(guān)系數(shù)值r,來分析各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)與城市擴(kuò)張面積的關(guān)系：

46、當(dāng)時(shí)，表明該參數(shù)與城市擴(kuò)張面積之間存在正相關(guān)關(guān)系，即意味著參數(shù)增加時(shí)城市擴(kuò)張面積也增加；

47、當(dāng)時(shí)，表明該參數(shù)與城市擴(kuò)張面積之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，意味著參數(shù)增加時(shí)城市擴(kuò)張面積反而減少；

48、當(dāng)時(shí)，無相關(guān)性，即意味著該參數(shù)與城市擴(kuò)張面積之間沒有線性關(guān)系；

49、其中，當(dāng)越接近1，意味著相關(guān)性越強(qiáng)。

50、進(jìn)一步地，所述結(jié)合相關(guān)性的分析結(jié)果，計(jì)算得到預(yù)測(cè)的城市擴(kuò)張面積，所依據(jù)的具體邏輯為：

51、；

52、其中，為預(yù)測(cè)的城市擴(kuò)張面積，為基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性指數(shù)，為城市發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)，、為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，具體取值根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果進(jìn)行確定，為第四常數(shù)修正指數(shù)。

53、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

54、本發(fā)明通過系統(tǒng)化的參數(shù)采集與分析，提供了一種綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和交通因素的城市三維空間擴(kuò)張模擬方法。該方法不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)土地可用性、交通便利性和環(huán)境質(zhì)量的定量評(píng)估，還通過相關(guān)性分析明確了基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性與城市發(fā)展?jié)摿?duì)城市擴(kuò)張的影響。這種系統(tǒng)化的模擬方法可以為城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，有效指導(dǎo)城市擴(kuò)張的管理與調(diào)控，降低城市擴(kuò)張對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，提高城市發(fā)展的可持續(xù)性。