基于路段重要度评价的道路网自动制图综合研究

道路网自动综合是GIS研究的重要基础理论问题。顾及道路重要性对路网制图综合的影响,采用基于对偶拓扑的复杂网络理论构建城市路网对偶拓扑模型,并基于该路网模型建立路段重要度评价方法,进而提出一种基于路段重要度评价的路网自动制图综合方法。实验表明,该方法能够有效地完成不同比例尺下路网的自动综合。     

对偶图节点重要度的道路网自动选取方法

采用对偶拓扑方法构建基于广义路网拓扑的复杂交通网络,通过引入m阶邻居节点概念,考虑复杂交通网络中节点度、介中心及节点间距离等因素,顾及节点自身及1到m阶邻居节点的重要度贡献,定义了节点重要度评价模型,进而提出一种基于m阶邻居节点重要度贡献的道路网自动选取方法,并基于网络最小规模原则保持选取道路的连通性。为检验方法的有效性,引入度分布评价所选取道路对路网整体结构及拓扑特性的保持程度,并采用实际城市路网进行试验,结果表明本文方法选取的路网能较好地保持了原始路网的整体结构、拓扑特性及道路连通性,且算法稳定、可靠。     

基于路划网络功能的道路选取方法

提出以路划为选取单元以路划网络功能为选取指标的道路选取方法,路划网络功能的衡量指标综合考虑了中心度、连接度、长度等因素,由网络分析获得;选取的道路通过基于图论的逐步搜索保持连通性和规模最小;采用多种结构形态的实际城市局部路网、整体路网进行试验,结果表明该方法能较好地保持路网的整体结构、局部典型结构和道路连贯性,适用于各种形态的路网,具有良好的通用性,较常规的基于路划长度的选取方法具有明显优势。     

基于拓扑强度的城市道路网络层次表达

复杂网络理论是进行网络拓扑分析的一个重要工具。现有的研究大多是利用复杂网络理论研究城市道路网络的整体拓扑结构,从而难以衡量每条道路在维持整个路网拓扑连通性方面的能力。本文提出了一种道路网络拓扑强度层次表达模型。首先,研究城市道路网络中每条道路在维持路网拓扑连通性方面的重要程度,提出了一种定量描述指标,即拓扑强度;然后根据拓扑强度对道路网络进行层次表达;最后采用层次表达模型对长沙市道路网络进行实验分析,验证了该模型的合理性和有效性。     

一种改进的道路网信息层次度量方法

针对现有道路网信息量层次度量方法大多侧重于度量道路网的几何特征和整体分布情况,而对其复杂网络特性方面的度量仍有局限性的问题,该文提出了一种基于复杂网络理论的道路网信息量层次度量方法。首先,通过综合考虑道路的几何特征和中心性特征,对其元素层次信息量进行度量;然后,利用集聚系数对邻域层次进行度量;最后,通过考虑路网的空间分布特性,利用网眼密度对整体层次进行度量。从元素、邻域以及整体3个层次出发,较好地顾及了道路网的局部和整体特征,使道路网信息的分层次度量更加合理有效。实验结果表明,本方法不仅能快速准确地挖掘出重要度高的道路,还能够较好地顾及路网的连通性和完整性。     

基于复杂网络理论的城市道路网络自动综合方法

道路网络自动综合是地图综合的主要研究课题。本文通过引入对偶拓扑理论建立了城市道路网络的对偶拓扑结构,并将道路的重要性表达为路网中所有道路的重要度贡献的总和,进而提出了一种道路网络自动综合方法。实验表明,本文方法可以较为合理地选取路网中相对重要的道路,所选路网保持了原始路网的整体形态及拓扑连通。     

复杂网络理论的武汉市路网结构特征

针对武汉市路网的基本结构特征,该文以道路stroke作为路网的基本结构单元,以对偶拓扑图作为路网几何拓扑结构的表达形式,基于复杂网络理论的相关定量分析指标,进行了研究分析。通过对路网节点度分布的统计分析表明:武汉市路网属于无标度网络;通过对网络的平均聚类参数和平均网络距离的计算分析表明:武汉市路网属于小世界网络;以度中心性、中介中心性、接近中心性和长度为基本评价指标,通过加权综合评价,研究了武汉市路网的层次结构特征,表明武汉市路网的结构构成符合"二八分率"的规律。     

加权网页排序算法在道路网自动选取中的应用

针对现有算法在计算道路网节点重要度时忽略节点间的相互影响以及道路密度引起的重要度异常等问题,提出了一种基于加权网页排序算法的道路网自动提取方法。首先将道路连接成路段,以路段为网络节点,道路交叉作为节点连线,路段长度作为边的权重,将道路网抽象成有向有权图;然后利用加权网页排序算法计算有向有权图节点的重要度,并利用链接作弊检测的方法修正由道路密度引起的节点重要度异常,得到道路节点的最终重要度排序,从而完成道路网的提取。通过真实路网数据进行实验分析,结果表明,相对基于网络中心性的方法,该算法的提取结果能够更好地保留原始路网的密度差异和整体结构。     

顾及结构和几何特征的道路自动选取方法

提出了一种顾及结构和几何特征的道路网自动选取方法。综合考虑道路的度中心性、集聚系数和路划的几何长度等道路选取影响因素,提出一种道路重要性评价方法。实验结果表明,本文方法能够很好地保持选取道路网的整体与局部结构、拓扑结构以及路网连通性。基于该方法,由大比例尺地图选取出的小比例尺地图与相应标准比例尺地图保持较高的一致性,表明该方法是稳定可靠的。     

结合道路层次结构的道路网络重叠街区划分方法

重叠街区结构是道路网络重要的拓扑特征之一,有助于分析及理解道路之间的相互作用和交通功能的差异。提出一种结合道路网络层次结构,以路网非重叠街区结构为起点,划分路网重叠街区的方法。把路划作为道路基本单元,把对偶图作为路网的网络模型,先采用蚁群游走和局部优化算法挖掘道路网中的非重叠街区结构;再结合道路网络的层次结构进一步对道路网络的重叠街区进行划分。通过4种典型模式的道路网络实验,并根据目视、扩展模块度指标、连通效率指标对实验结果进行分析评价,本方法适用于挖掘不同模式下道路网络的重叠街区结构。     

道路网层次骨架控制的道路选取方法

提出了基于路网层次骨架控制的道路自动选取方法。首先,该方法以stroke为单位,利用中介中心性值对stroke进行层次结构划分;其次,采用结构特征识别完善道路层次骨架;第三,基于层次骨架间的连通关系建立逐层传递的stroke重要性计算模型;最后,通过该计算模型自上而下的逐层计算,得到stroke重要性,并据此完成道路网选取。采用3种典型道路网数据,对本方法与其他主要常规stroke选取方法进行对比,试验结果表明本方法不但对语义的依赖性极低,同时消除了中介中心性在评价道路重要性时对边缘道路的不利影响,在保持道路网整体结构和层次性上有较为明显的优势,可适用于各种形态的道路网选取。     

结合引力场理论的道路自动选取方法

针对复杂网络模型被广泛应用于道路选取的研究中,少有方法顾及道路网对偶图中多级邻居节点的影响,导致对道路的重要性评价缺乏准确性和可靠性的问题。该文将道路网对偶图节点的结构特征值视作质量,将节点间的最短距离视作距离,结合引力场方程实现道路自动选取,较好地将道路网对偶图中多级邻居节点的影响纳入到道路重要性的计算中,从而实现对道路重要性的准确评估。通过对兰州市城关区的路网进行实验,结果表明本文方法所选取的路网较好地保持了原始道路网的整体结构、覆盖范围、密度分布、拓扑特征和连通性。     

应用复杂网络理论的城市路网可靠性分析

城市路网作为一种关系居民日常生活、社会经济发展的重要网络,在受到暴雨洪水、交通堵塞以及遭遇破坏时,可能局部失效,进而影响整个路网的运输能力和效率。本文针对城市路网的拓扑特点,以复杂网络理论为基础,对两种不同布局结构的路网分别采用主方法和对偶方法建模,分析比较其复杂网络特性,并在此基础上进行了基于节点度和基于节点中介中心性的选择性破坏实验,最后分析了不同结构的路网在不同攻击策略下所表现出来的可靠性。     

城市道路复杂网络结构化等级分析

根据复杂网络理论提出了一种城市道路网结构化分析与结构等级建模方法。首先,根据城市道路链生成对偶图;然后,分析路网几何结构,对由城市道路链生成的对偶图进行中心性测度分析;集成各项结构指标进行道路等级建模,以保持各个指标的结构信息;最后,根据集成指标分析城市道路的结构重要性、划分道路等级并保持道路网的连通性。实验结果表明,通过所提方法进行的道路结构化等级分析能够反映道路网中包含的等级结构特征,而且与单一指标和现有的道路分级相比,集成各项结构指标后划分的道路等级能够更好地符合道路网固有的等级特点。     

基于对偶拓扑结构的路网路段重要性评估方法

现有的路网路段重要性评估方法考虑的是路网中的路段的统计特性或路网的局部结构对重要性的影响。在路段的重要性与路网的全体路段相关联的基础上,提出m阶邻居节点的复杂路网路段重要度评估方法。为验证算法的有效性,实验仿真采用成都市路网的对偶拓扑结构,在1 484个路段中提取10条关键路径对评估方法进行验证。评估结果显示:与度值法、介数法相比,该方法能显著地区分复杂路网中路段之间的重要性差异,准确地确定网络中的关键路径,具有更高的评估准确性。