基于GDF的道路网完全拓扑生成算法

拓扑关系生成是导航空间数据库构建的一个关键环节。该文根据IS0GDF4．0的要求和道路网拓扑关系的特点，研究了一种道路网完全拓扑关系的生成算法，即根据点的几何坐标生成结点—边拓扑关系的算法，以及从标识点出发利用Qj算子生成部分非传统面拓扑关系的算法。实验表明，此算法的时间效率较高，特别是部分面拓扑关系的定义及生成算法能满足实际导航应用的需要。     

基于GDF的道路网完全拓扑生成算法

拓扑关系生成是导航空间数据库构建的一个关键环节。该文根据ISOGDF4.0的要求和道路网拓扑关系的特点,研究了一种道路网完全拓扑关系的生成算法,即根据点的几何坐标生成结点—边拓扑关系的算法,以及从标识点出发利用Qi算子生成部分非传统面拓扑关系的算法。实验表明,此算法的时间效率较高,特别是部分面拓扑关系的定义及生成算法能满足实际导航应用的需要。     

城市复杂道路网的Stroke生成方法

传统连接stroke的方法在处理表达较为详细的城市道路网数据时,会产生双行道分离和环岛处截断等错误.为能够在城市复杂道路网中正确生成stroke,针对道路网中的双行道和道路交叉口模式提出一种新的stroke生成方法.该方法采用道路街区几何形态分析、基于连通关系的层次聚类等算法自动识别出道路网中的双行道和道路交叉口模式,并使用穷举stroke配对组合算法连接截断的stroke,从而保证stroke的连续性.以武汉市NAVIN-FOTM导航电子地图数据为例验证该方法的实用性,生成的stroke符合stroke感知归组原则中平滑连贯的要求.     

中国城市群多中心网络的拓扑结构

在既有理论基础上扩展了城市群多中心网络的度量工具,考察中国12个城市群总部—分支机构的企业关联网络,比较梳理了地级城市空间联系的拓扑结构。实证研究发现：①包括长三角、珠三角和京津冀三大典型城市群在内,中国城市群内部网络系统的拓扑结构依然发育不完善,在联系数据方面均呈现出一定的稀疏矩阵特征,空间组合关系均为树状结构。②总部区位(出度)的层级性差异均高于分支机构区位(入度)的层级性差异,显示出城市群内部空间“流”的不对称性。③针对12个城市群内部网络的拓扑结构聚类分析表明：长三角、珠三角、京津冀、山东半岛、海峡西岸地区的城市群内部网络联系较为紧密,呈现出一定程度的一体化网络特征;其中三大典型城市群存在明显的企业总部集聚核心,其余城市群内部的网络联系松散,跨城企业联系比重较低,在拓扑结构上大多呈现出以省会或副省级城市为指向的向心式联系。     

武汉城市圈城乡道路网分形的时空结构

构建加权长度-半径分维模型,基于武汉城市圈城乡道路网空间数据,运用GIS空间分析方法,探讨武汉城市圈城乡道路网的密度分形特征及其时空演化规律。武汉城市圈城乡道路网不同程度表现出分形性即具有结构自相似性;不同等级路网的密度分维值普遍遵循距离衰减规律,路网具备较大的扩展潜力;高等级路网发育相对迟缓,由中心向边缘的密度衰减较快,且在分布形态上围绕圈域核心武汉市呈强凝聚态展布;低等级道路则相对发育成熟,分布均匀,覆盖效果较好;不同等级路网的普通和加权长度-半径维数均表现为圈层式结构,遵循中心-外围的距离衰减律;不同时段城乡道路网的分维值不断上升,路网结构渐趋优化,且存在明显的双标度区的双分形结构。     

基于复杂网络聚类的最优选址模型

最优选址在社会经济活动中非常重要。传统的网络聚类分析以空间两点之间的直线度量距离,而不是以空间最短网络路径作为聚类条件,无法找到复杂网络的最优选址中心。基于最短路径的复杂网络聚类模型,探索复杂道路网络中的最优选址。模型通过迭代法获取近似最优解,二分邻域分割法逼近最优解分布区,应用邻域下降法达到最优选址点。实验结果表明:本模型与穷举-Dijkstra算法相比,计算精度相当,计算速度提高了约23倍以上。模型以复杂网络聚类为基础推导,为复杂网络选址、聚类提供了一种新的理论与方法。     

一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法

在GIS的众多应用中,多边形数据的自动生成和多边形数据拓扑关系的构建与维护都是一种高频率的操作。该文在分析和总结已有多边形数据自动生成算法和拓扑关系生成算法基础上,提出了一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法(PG-TI)。介绍了该算法的数据结构以及弧段邻接关系确定、多边形搜索和拓扑关系确定3个核心过程,重点探讨了使用多边形搜索过程中建立的拓扑信息来提升拓扑关系确定过程性能,在此基础上与传统算法和ArcGIS中对应算法的时间复杂度进行了对比分析和验证。     

基于复杂网络理论的城市路网结构特性分析

复杂网络理论为研究网络的拓扑结构和统计特征提供了新途径.该文将复杂网络理论应用于城市路网,首先探讨了复杂网络的统计分析方法,选择特征路径长度、聚类系数、节点的度分布、网络同配/异配性、网络弹性作为度量指标.在总结分析现有路网建模方法基础上,采用基于角度综合的对偶方法进行路网建模.最后以长沙市路网为例,利用ArcGIS和MatLab分别处理路网空间数据和计算统计指标,分析其小世界特性、无标度特性以及同配异配性、网络弹性等结构特性,得出了一些有益的结论.     

复杂城乡道路网异质性的空间演化分析——以武汉城市圈为例

基于1989—2011年武汉城市圈城乡道路网拓扑空间数据库,引入复杂网络统计特征量对武汉城市圈城乡道路网系统结构的空间异质性及其演化规律进行实证研究。武汉城市圈城乡道路网各拓扑指标值差异日益缩小,节点关联作用存在明显的空间异质化:节点度值空间分布较均匀,呈现点状特征和弱集聚性,表现出一定的"中心—边缘"和"等级圈层"的复合结构;节点紧密度值差异日益缩小,空间渐趋均衡化和离散化,也呈现典型的等级圈层格局;节点介数分布向心极化明显,但存在一定离心化趋势,呈侧"N"形伸展;节点平均路径长遵循距离衰减律,具有明显的时间惯性,与圈域城镇体系空间"靶形分布"一致;网络的集聚性空间差异显著,高簇系数节点空间弱集聚成半月形展布,低簇系数节点分布则较为离散,整个网络在空间上社团性比较明显,社团的等级规模差异较大。     

基于空间句法的泉州城区道路网形态研究

根据空间句法理论对泉州城区道路网进行量化描述,并利用量化后的泉州城区道路网的形态变量对其空间特征形态进行研究分析.结果表明,泉州中心城区总体呈格网状特征,空间智能性较高,道路网形态较合理,同时也存在智能值与集成度均与交通实际不符的道路空间.最后在此形态基础上提出泉州道路网的优化建议,为城市的空间扩展、规划建设提供参考依...     

基于Space-P复杂网络的南京市轨道交通换乘可达性研究

针对轨道交通特殊的站点换乘方式,该文结合Space-P复杂网络模型与Python语言,借助ArcGIS网络分析模块设计出一种换乘可达性算法,并对南京市现状和二期建设轨道进行实证研究。结果表明:Space-P网络可以弥补ArcGIS网络分析无法添加站点换乘时间的不足;南京现状轨道、二期轨道的平均可达性值分别为36.99 min、34.81 min,二期轨道的建设使得站点30 min可达性圈层扩大,且向东西方向延伸;现状轨道中,1号线可达性最好,S8号线最差,二期轨道的建设整体上提高了线网的可达性;现状轨道、二期轨道的站点平均换乘指数分别为1.0428、1.3114,二期新增站点为乘客出行提供了更多的换乘选择。     

基于复杂网络的官厅水库流域土地利用/覆被变化

以北京西北部的官厅水库流域为研究区,以1978-2009 年之间的6 期Landsat 系列遥感影像为基础数据解译土地利用图。将土地利用/覆被变化(LUCC) 过程中的转移矩阵作为一种网络进行分析,土地利用类型是网络中的节点,不同地类之间的相互转化是网络的连线(边)。应用度、介数、网络平均最短路径等复杂网络方法,从土地利用系统整体的角度识别LUCC过程中的关键变化地类,评价土地利用系统的稳定性,分析生态环境变迁。研究结果表明：① 在近30 年的时间尺度上,旱地、天然草地和人工水域始终是转移矩阵中3 种关键变化地类,LUCC主要围绕这3 种地类进行;② 5 期转移矩阵网络的平均最短路径值均小于1.5,土地利用系统的活动性强、稳定性差,但五期网络的平均最短路径值总体上呈现增大趋势,土地利用系统向稳定方向发展;③ 近30 年来,自然生态系统不断被人工生态系统取代,自然生态系统中的天然草地面积减少了62.1%,未利用地的面积减少了65.1%。     

复杂体目标之间三维拓扑关系描述模型

三维空间拓扑关系是空间关系研究领域的重要问题。该文分析了三维空间拓扑关系的研究进展和存在的问题,以点集拓扑理论为基础,提出用于描述复杂体目标之间三维拓扑关系的点邻域模型,以15种点邻域结构涵盖三维空间中两个体目标之间任意一点的归属关系,基于点邻域结构设计了描述体目标之间三维拓扑关系的编码。典型三维拓扑关系实例的比较分析表明,对于9IM模型所能区分的三维拓扑关系,点邻域模型均可区分;对于一些复杂的9IM模型无法区分的三维拓扑关系,点邻域模型仍然给出了唯一的描述结果。因此,点邻域模型区分出的复杂体目标之间拓扑关系的种类更多,对三维拓扑关系的描述更加精确。     

基于分形维数测算的西安古城道路网研究

基于人类尺度营建的古城道路网经过历史演化具有分形结构.在汽车成为道路设计导向的背景下,立足于分形连接的古城道路网应回归人性化出行的视角,应用Hausdorff维数简化分析法,长度--半径维数分析法及分枝数目--半径维数分析法,对1735年,1893年,1949年及2014年四个时期西安古城道路网进行了分形维数的测算,揭示了道路网分形演化趋势和不同时期的分形特征,探讨了演化原因并确定了分形演化过程中的三个阶段(不断向更高层次演化阶段;演化到较高等级,但外部因素对道路网产生逆向扰动;处于较高层级,但交通方式变革使基于人类尺度的道路网在结构和功能上发生局部蜕变),指出目前西安古城道路网在结构和功能上的局部蜕化趋势不容忽视,并针对问题提出应推崇适宜步行和自行车出行的模式典范,对古城道路网保护乃至整个古城的可持续发展具有重要意义.     

基于复杂网络的快速公交-轨道交通站点分级研究

为研究大运量交通站点精细化管理问题,构建复杂网络,分析站点分级。通过构建Space-L有向加权复杂网络模型,并基于站点客流提取节点强度、加权介数中心性、加权接近中心性以及加权PageRank4项指标,运用系统聚类方法进行站点分级。以厦门快速公交（BRT）-轨道双模式网络系统为研究对象,从复杂网络视角分析站点网络特征和层级关系。结果表明：1）在复杂网络模型下,网络站点可分为核心枢纽型、局部联系型、网络中转型、强网络传导型、弱网络传导型和网络尽端型6类。2）各类换乘站点呈现不同特点,单模式换乘站具有调节网络客流的能力,双模式换乘站具有吸引网络客流的能力,单-双模式结合的换乘站具有辐射网络客流的能力。3）在BRT-轨道交通网络的单模式站点中,岛内的BRT站点发挥效果优于轨道站点。文章提出的站点分级指标和方法能很好地揭示站点网络特性,有助于提高城市BRT-轨道网络系统运营效率。     

“一带一路”贸易网络与全球贸易网络的拓扑关系

共建“一带一路”倡议致力于建设开放型经济、确保自由包容性贸易。本文基于社区发现法、拓扑网络可视化等方法,对比分析“一带一路”贸易网络与全球贸易网络的拓扑关系,明确其贸易在全球的地位,以期为“一带一路”自由包容性贸易体系建设提供科学支撑。研究发现：①全球贸易网络可以识别出5个组团,其核心节点分别是中国、美国、德—荷—法—英等欧洲发达国家、俄罗斯、印度—阿联酋。②“一带一路”沿线可以识别出3个主组团及2个次组团,其中,亚欧大组团以中国为核心、俄罗斯为次核心,南亚—西亚组团以印度、阿联酋、沙特阿拉伯为核心。③在全球贸易网络中,大部分沿线国家仍被中国、俄罗斯、印度—阿联酋等核心节点所吸引,且与“一带一路”沿线的贸易联系较强;中东欧国家主要被德—荷—法—英等西欧国家核心节点所吸引,是“一带一路”低渗透国家;部分东南亚国家虽然被吸纳到以中国为核心的亚澳—南非组团,但与“一带一路”贸易联系还需加强。     

武汉城市圈城乡道路网的空间结构复杂性

以武汉城市圈为研究区,借助ArcGIS9.3、Pajek2.7和SPSS16.0等软件,从节点重要性、可达性、集聚性3个方面定量揭示了复杂城乡道路网的空间异质性:①高度节点重要性呈幂律分布,表现出无标度性,低度节点重要性则基本呈钟型泊松分布,呈现一定的随机性,导致整个圈域节点的重要性分布曲线既不遵循钟型泊松分布也不遵循幂律分布,出现"涌现"性;节点度值空间分布较均匀,呈现点状特征和弱集聚性,具有明显间断性和跳跃性,表现出一定的"中心-边缘"和"等级圈层"的复合结构;②节点的可达性主要由网络平均路径长度、紧密度和介数指标表达,其中道路网平均路径长度较大,节点交通联系呈线状组织,遵循距离衰减律,成等级圈层分异,但受快速干道影响明显,空间收敛减慢,发生"摄动"变形,形成两条以南北京珠高速和东西宜黄高速为轴的城市交通走廊;节点的紧密度系数较随机网络小,但高紧密度节点在空间分布上较为集中,呈现出一定的"中心-边缘"空间格局;节点的介数指标相对较高,呈现指数分布,空间分布较均匀,但仍呈现出一定的"等级圈层"分异;③网络的集聚性空间差异显著,形成多个大型网络社团,网络的聚类系数近似为零,局部呈现耦合性质,高聚类系数节点集聚成"半月形"展布,低聚类系数节点分布较为离散。     

流域地形景观系统的复杂网络描述

人工作用下流域地形景观系统研究是流域地貌水文研究的重要内容。该文采用复杂网络理论研究黄土高原丘陵沟壑区小流域系统,借助数字地形分析方法从DEM数据中提取网络要素,建立流域地形景观复杂网络模型;选取度、平均路径长度、集聚系数等指标,分析得到网络具有小世界特征,网络中度-度关联性呈现负相关性,负地形中沟谷网络呈现无标度特征;地理尺度对流域地形景观网络拓扑结构影响不大,在人工作用下的地形景观网络呈现平均度减小、集聚系数增大;网络中关键节点的变化影响着网络拓扑结构,改变了小流域系统的地貌水文特征。复杂网络理论为研究流域地形景观系统演化提供了一种新方法。     

广州城市道路网的社会分异——基于轨迹大数据的出行分布性别差异

社会空间分异是人文地理学研究的重要议题,以往研究主要聚焦基于居住地和活动地的分异现象,缺乏对道路网社会空间分异的关注。本文以广州市中心区域为例,结合日常活动空间理论和空间分析方法,基于手机轨迹大数据,研究不同性别群体日常出行的城市道路网社会空间分异现象及其影响因素。结果显示：基于性别差异的城市道路网社会隔离指数高于居住地、低于就业地,在14:00—15:00时段达到峰值;不同性别群体在路网中的分布总体呈现不均衡的集聚特点,其中女性集聚程度更高;不同性别群体的出行分布和分异受到路网周边建成环境因素的影响;物流运输业就业密度的提高、小学数量的增多或道路等级的提高都会显著提高男性相对出行量,而社会服务业就业密度的提高、菜市场数量或公交站点数量的增多以及到市中心距离的减少都会显著提高女性相对出行量,这些与个体家庭和职业分工的性别差异有一定的关系。本文通过理论假设和实证分析,验证了家庭和职业的分工决策是影响道路网出行分布性别分异的深层次原因,也是解释社会空间分异的重要理论视角。研究结果有助于认识和挖掘基于城市道路网的社会分异现象及其影响机制,并为完善道路网络及周围设施的布局与建设提供借鉴。     

直航背景下海峡两岸集装箱港口体系空间结构——基于复杂网络的视角

自1997 年以来,两岸集装箱港口体系在“间接通航”、“试点直航”以及“全面直航”特殊政策的影响下,先后经历了直航萌芽期、直航发展期及直航成熟期三个阶段。以国家交通部发布的台湾海峡两岸集装箱海上运输航线为主干数据,基于复杂网络的分析视角,利用网络分析软件GEPHI和GIS技术,对直航背景下海峡两岸集装箱港口体系空间联系格局、中心性空间分异和区域集散效应的演化特征进行定量测度,并进一步探究两岸集装箱港口体系空间结构演化的动力机制。结果表明：① 两岸集装箱港口体系空间结构总体呈现“特定转运港集中—枢纽港集中—区域网络化发展”的三阶段演变过程,主要表现为航线联系范围的扩大和干线权重的减弱,中心性功能在枢纽港弱化、在次级港口增强,以及新兴小型港口呈现“小世界”区域集聚的现象,体现了重要的复杂网络特性。② 两岸直航前,港口区域集聚性主要分布于珠三角及环渤海地区,两岸直航后,区域集聚现象主要分布于珠三角地区与海峡西岸经济区。③ 两岸航运网络的空间演化机制受制度、市场及技术三方面因素共同驱动,特殊的通航政策是港口体系形 成、演化的重要社会制度环境,两岸经贸联系和ECFA的全面推进在很大程度上重塑了中国沿海四大经济区主要港口与台湾港口间的航运联系,而基于技术革新的港口竞争机制影响了两岸航运企业的航线配置。