基于复杂网络的城市道路重要度评价及路网自动综合方法

利用复杂网络理论,构建城市复杂路网模型,基于该模型从道路的结构和功能特征角度,以连接度、介中心和接近度为度量指标定义道路重要度评价模型,并顾及路网的整体形态及路网的拓扑连通性,提出基于复杂网络理论的路网综合算法。为检验方法有效性,针对成都市道路网络进行实验分析。实验结果表明,该道路重要度评价模型较好地反映道路在整个路网结构和功能上的重要程度,复杂路网综合算法能较好地保持原始路网的整体形态结构特征。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

结合轨迹数据的混合多特征道路网选取方法

道路网选取是制图综合的重要内容,针对现有方法仅考虑道路网静态特征等问题,提出了一种结合轨迹数据的混合多特征选取方法。首先以stroke为基本选取单元,构建对偶图来描述路网的结构关系,采用长度、连通度、接近度和中介度等指标对道路的静态特征进行评价;然后结合轨迹数据特点,采用车流量、车辆速度和道路交叉口附近的车辆密度等指标对道路的动态特征进行评价;最后利用基于相互关系准则的标准重要性方法计算得到各指标的权值及各道路的综合重要性值。同时引入线Voronoi图对道路进行划分,得到道路的密度特征值,并将其作为道路网选取的约束指标。实验结果表明,所提方法能够保持道路的整体结构,同时顾及道路的连通性和密度分布,而且结合了轨迹数据的动态交通特性,选取结果符合实际情况,具有一定的实用性。     

POI辅助下的道路选取

针对已有的道路选取方法主要考虑道路的几何和拓扑信息,而未考虑道路邻接的设施点对道路的重要性影响,该文利用POI数据,提出一种顾及道路的几何、拓扑和邻接设施点信息的道路选取方法.该方法借助德尔菲法为不同类型POI打分构建道路上下文特征指标,将其与描述道路结构特征的指标整合求得道路重要性值,进而按照方根模型选取排名在前的道路组成选取后的路网.实验结果表明本文方法选取的路网在保持了原始路网的整体结构、密度分布及连通性的同时,较好地顾及了道路上下文设施对道路重要性的影响.     

高等级道路网的拓扑自动保持方法

基于道路网的结构分析,提出了一种高等级道路网拓扑自动保持方法,适用于任意提取的高等级路网。首先根据道路的连通关系生成对偶图,利用最小生成树保持道路网的整体连通性;然后使用广度优先搜索和最短路径计算进行悬挂弧段连接和合理路径连接,保持高等级道路网的导航连通性;最后通过实验验证了本文方法所保持的道路网拓扑结构的有效性。实验结果表明,通过本方法保持的拓扑关系能够保持道路网的整体连通性,反映道路网的高等级结构模式特征,而且与基于原始划分的高等级道路网所规划的最短路径相比,拓扑自动保持后的高等级道路网能够合理地反映道路结点之间的导航路径规划。     

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。     

顾及拓扑联通性的互通式立交桥增量更新

由于互通式立交桥错综复杂的拓扑结构特点,使互通式立交桥更新时存在拓扑联通性维护困难的问题,针对该问题提出一种顾及拓扑联通性的互通式立交桥增量更新方法。该方法以21种互通式立交桥类型为基础,通过分析每种类型的拓扑结构特点,用计算匝道数和平面交点数组成的二元组值来识别这21种互通式立交桥;根据不同类型互通式立交桥需要维护的拓扑联通点和空间变化类型,设计66条互通式立交桥增量更新规则;最后在课题组1∶1万全球典型要素增量更新原型系统基础上,开发立交桥增量更新模块,实现互通式立交桥增量更新处理及拓扑联通关系维护的自动化。并以长沙市OSM道路网数据为试验数据,将其转换为1∶1万道路数据,验证本文方法的有效性。     

Road hierarchy with integration of attributes using fuzzy-AHP

Road objects in a network data model are categorised into a hierarchical structure in accordance with their functions and capacities. In this study; five road attributes derived from semantic, geometric and topological properties of network data set (i.e. road class, road length and centralities of degree, closeness and betweenness) are utilised for the creation of road network hierarchy. The relationships with each attributes except road class and their effects on the determination of road importance are analysed by using a distribution graph and the equation of Pearson correlation coefficient. For creating road network hierarchy, integration process is achieved through the application of fuzzy analytic hierarchy process assuming attributes as the fuzzy criteria. The integration process is followed by the calculation of new priority attribute that indicates the importance of road objects. At the end of the process, road class, which is the most important attribute, is also used for the validation of proposed methodology. The results show that the new priority value of a road is superior to its each attribute value in hierarchical organisation.     

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。