[发明专利]一种时间地图的绘制方法

权利要求书

1.一种时间地图的绘制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：绘制区域内地理点位置信息的采集，选定所需要绘制的区域范围，确定该区域内所需要在地图上显示的地理点，采集显示的地理点的位置信息；

采集的方式包括调用百度地图API对数据库中的地理位置信息进行读取，或采用“国家地理基础信息中心”提供的相关数据；

地理位置信息的表示形式，包括采用经纬度表示；

S2：绘制区域内地理点之间通行时间信息的采集，在S1选定绘制区域内所需要显示的地理点之后，选择各个地理点之间通行采用的交通方式；

选定采用的交通方式后，对不同的交通方式采用不同的时间信息采集方法；

S3：地理位置信息及通行时间信息的预处理，地理位置信息及通行时间信息的预处理在Excel中进行；

设绘制区域内需要显示的地理点有n个，地理点的位置信息由经纬度表示，经度为横坐标，纬度为纵坐标，则横坐标构成1×n的矩阵，纵坐标也为1×n的矩阵；

设绘制区域内需要显示的地理点有n个，绘制区域内需要显示的地理点之间的通行时间信息以n×n的矩阵表示，这里假定出发地与目的地往返的时间一致，因此该n×n矩阵以上三角矩阵或下三角矩阵的形式表示，特别地，出发地与目的地相同时，通行时间为0；

S4：时间地图模型的建立，一个地理点可能与多个地理点存在通行通道，对应多个通行时间，但在二维平面地图上，任意三点间关系便可确定三点的相对位置，当待定点与超过两点存在时间距离关系时，便无法实现对所有关系的精确描述，只能使尽量满足所有关系，因此时间的绘制便转化成了最优化问题；所述时间地图模型采用非线性最小二乘法问题进行表示，表达式如下：式中，i和j为地理实体的编号；L为所有地理实体所构成的集合；tij为编号i和编号j两地的通行时间，假设tij＝tji；xi，yi为地理点在时间地图上的横纵坐标；

S5：时间地图模型的求解基于Matlab平台，借助添加保角规则的优化的Leverberg－Marquardt方法进行编程，实现对时间地图模型的求解；算法对目标函数的变量给出近似值并线性化，以近似解的变量最小化作为正则条件，对导入的经纬度坐标进行反复迭代计算，直至满足精度要求的坐标配置，将满足精度要求的坐标在二维平面展示，即为绘制的时间地图；

S6：时间地图绘制结果的精度分析如S4所述，绘制的时间地图无法精确保证地图上任意两点间的距离即为两点间的通行时间，但只要保证足够的精度，对使用者不会产生大的认知障碍；因此，需要对绘制的时间地图进行精度分析，以确保时间地图的准确性，所述时间地图模型包括绘制前后任意两点间通行时间的相关性的算法，认为当绘制后时间地图上90％的地理点之间的通行时间与真实的通行时间的相关性达到90％时即为满足要求；

S7：时间地图上行政边界的添加绘制区域内行政边界的坐标数据可以通过调用百度地图API对数据库中的地理位置信息进行读取，在时间地图显示的地理点绘制完成的基础上，将绘制后已完成坐标变换的地理点的坐标，以及未完成变换的行政边界坐标进行归一化处理，并将两张图放置于同一图层，进行拉伸变换，即可得到该区域内带有行政边界的时间地图。

2.根据权利要求1所述的一种时间地图的绘制方法，其特征在于：在S2的步骤中的交通方式包括公路、铁路、航空，只能选取一种交通方式。

3.根据权利要求2所述的一种时间地图的绘制方法，其特征在于：选用公路交通时，以绘制区域内的道路网络为基础，由百度地图APP获取最快速通行的道路路径，将该路径下的通行时间作为两地的通行时间。

4.根据权利要求2所述的一种时间地图的绘制方法，其特征在于：选用铁路交通时，以绘制区域内的铁路网络为基础，通过“中国铁路客户服务中心”网站查询获取，对于有直达列车地理点，直接查询两地理点间的车次，以所需最短时间的车次行程时间为地理点的时间；对于无直达列车的地理点，在“换乘查询”下查询列车换乘方式，以出发时间和到达时间的时间间隔最短的时间作为两地理点间的通行时间，这种情况下的通行时间包括了列车行驶时间以及换乘等待的时间。

5.根据权利要求2所述的一种时间地图的绘制方法，其特征在于：选用航空交通时，以绘制区域内的航线图为基础，通过各个航空公司的售票信息获取直飞两地的最短的时间作为两地理点的通行时间，对于需要通过中间地换机的，以出发时间和到达时间的时间间隔最短的时间作为两地理点间的通行时间，这种情况下的通行时间包括了飞行时间以及换机等待的时间。