城市道路网的度相关性及其与网络鲁棒性的关系研究

以世界范围内50个城市道路网作为数据样本,运用Newman同配性系数和Litvak-Hofstad同配性系数对以Stroke对偶形式表达的道路网的度相关性进行了度量;同时,由于"可塑性线性单元问题",分析了同一路网不同Stroke集对度量结果的影响;最后,分析了度相关性与鲁棒性的关系。研究发现:(1)以Stroke对偶形式表示的城市道路网的度相关性绝大多数呈现异配和不相关,且Newman同配性系数和Litvak-Hofstad同配性系数会出现度量不一致的情况;(2)同一路网的不同Stroke集对Newman同配性系数的度量产生了一定影响,但对Litvak-Hofstad同配性系数没有影响,总体而言对度相关性的度量影响较小;(3)运用Litvak-Hofstad同配性系数度量时,路网的度相关性与鲁棒性呈现正相关。     

城市道路网的度相关性研究

目的 研究了基于stroke相交关系表示的道路网对偶图中的节点度的相关性。运用同配性系数,对美国40个城市道路网进行了实验,发现这些道路网既是同配的,又有异配的。同配性道路网具有易流通性和抗破坏性,这一点在城市规划领域具有潜在应用。本研究与前人的研究结论不同,对可能的原因进行了讨论。     

城市道路网元胞模式分析的网络景观指数分析法

道路网元胞的组成及其配置构成了特定的网络景观,受启发于元胞和景观格局中斑块的相似性,借鉴景观格局分析中的景观指数分析法,提出了一种城市道路网元胞模式分析的新方法——网络景观指数分析法。该方法基于道路类型生成不同类别的元胞,计算网络景观指数,并通过相关分析与因子分析挖掘主要因子,进而解释主要因子及代表指数在道路网模式分析中的含义。应用该方法计算了中国34个城市街道网络的24个指标,发现了4个主要因子:元胞的空间分布与多样性、元胞最大尺寸与延展性差异、元胞平均延展性和元胞平均尺寸与形状复杂度。反映到道路网中,描述了道路的集聚与分散特征、道路类型的多样性、道路网的规则程度等特征。     

基于GIS的城市道路网无级比例尺信息提取

阐述了无级比例尺矢量数据信息处理技术的基本原理、流程与方法,研究了城市道路网信息提取的实现方法,概括了无级比例尺信息提取过程中要素选取的"取舍"原则,提出了面向对象的城市道路网分类体系,并运用层次分析法对同级别城市道路进行重要性排序,从而实现了将各级别城市道路的重要性进行总体排序,为城市道路网无级比例尺信息的内容选取提供了前提.     

基于GIS的城市道路网无级比例尺信息提取

阐述了无级比例尺矢量数据信息处理技术的基本原理、流程与方法,研究了城市道路网信息提取的实现方法,概括了无级比例尺信息提取过程中要素选取的“取舍”原则,提出了面向对象的城市道路网分类体系,并运用层次分析法对同级别城市道路进行重要性排序,从而实现了将各级别城市道路的重要性进行总体排序,为城市道路网无级比例尺信息的内容选取提供了前提。     

城市道路网评价体系探讨

目前我国城市道路网的评价没有一套较为系统的城市道路网评价体系,对于不同规划方案需要选择相应的评价方法并建立评价指标体系进行分析。以徐州为例,通过道路网技术评价方法建立指标体系,利用模糊评价模型,对徐州市道路网进行评价,得出结论：徐州市道路网处于好的水平,但在道路网规模等方面应进一步改善。     

高等级道路网的拓扑自动保持方法

目的 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。     

道路网约束下的城市兴趣点选取

针对道路对城市内部兴趣点数据分布有密切的约束关系,故城市内POI数据往往呈现出沿着道路分布的特征这一现象,提出一种在道路网约束下城市内部POI数据的选取算法。通过建立道路网的拓扑结构,根据POI数据的分布位置分为道路周边分布的和远离道路分布的两大类,对道路周边的点使用"间苗法"选取,对远离道路分布的点根据其分布模式决定采用"随机法"或其他方法选取。算法采用实际数据进行实验,切实可行,并得到了合理的结果。     

运用主成分分析识别道路网中的网格模式

提出了基于主成分分析的网格模式识别方法。首先利用形状参量和关系参量描述道路网中的网眼;然后生成网眼数据的主成分;最后,根据主成分分析构造参量权重的思想,导出网眼属于网格模式隶属度,根据该参数识别网格模式。实验结果表明,识别结果与肉眼识别类似。     

运用图论进行道路网网格模式提取

提出了一种基于图论的网格模式提取方法。该方法根据道路之间的关系生成关系图,运用交、联、提取连通分量和极大完全子图等图论算子完成模式的提取。实验结果表明,该方法能有效地进行网格模式的提取。     

Transport Capacity Limit of Urban Street Networks

Network transport is an important aspect of geographical information science, transportation, complex networks, etc. Previous studies have shown that the transport capacity of street networks can be enhanced by improving routing algorithms. However, the upper throughput limit of street networks is unknown in detail. This article studies the transport process of networks and finds that any connected network has a maximum throughput depending on the topological and structural properties of the network. Based on this, the maximum throughput of street networks is obtained. Experiments show that when the street network remains unchanged, the maximum throughput of the street network is limited and is dependent on road capacity and average path length, regardless of adopted routing algorithms. Our findings suggest that the throughput of networks can be improved by increasing node capacity or decreasing average path length, but the maximum transport capacity of the network cannot be greater than the ratio of the sum of all the nodes' capacities to the average path length of the network, no matter what routing strategies are adopted. This study is expected to be a starting point for more sophisticated research in network transport, such as evaluating the inherent throughput of an urban street network.     

基于复杂网络的中国航空网络鲁棒性评估

本文基于复杂网络的理论与方法,测算了中国航空网络的静态几何特征,综合利用节点度、加权度、介数中心性和特征向量中心性对节点的重要性进行排序,设计了随机和蓄意攻击实验,并借助最短路径长度、聚类系数及网络破碎度来评估航空网络的鲁棒性。结果表明:航线分布东密西疏,少数核心城市拥有大量航线及航班;航空网络在面对随机攻击时具有较强的鲁棒性,在移除大部分节点后,并不影响局部区域的运输效率;在面对蓄意攻击时则比较脆弱,在移除约21%的节点后,局部运输效率便迅速下降至0,网络结构也迅速瓦解,但直至移除约80%的节点后,整体运输效率才完全丧失。     

一种从SAR图像中提取城市道路网络的方法

提出一种从高分辨率SAR图像中提取城市道路网络的算法.在高分辨率SAR图像中,道路在空间结构上表现为一细长的且宽度基本恒定不变的均匀区域.利用模糊C均值聚类方法对高分辨率SAR图像进行聚类分析,将道路类像素从原始图像中分离出来.为突出道路形状特征,减少冗余信息,对聚类结果进行细化,同时利用跟踪算子消除短线段;以提取道路中心线二值图的像素值作为图像能量,应用Snakes模型检测道路网络.通过实际SAR图像验证,该算法可以准确提取复杂的城市道路网络.     

网络RTK内插模型抗差性分析

空间相关误差精确建模是网络RTK技术的关键,定量分析内插模型抗差性对网络RTK内插模型的选择和优化具有重要意义。以现有内插模型为研究对象,根据误差传播定律提出误差影响因子以评价内插模型的抗差性,通过理论结合实验的方法探究不同内插模型抗差性的空间分布特征。结果表明:不同内插模型抗差性空间分布有较大差异,三角形解算单元内,不同内插模型的抗差性均满足要求。      

利用GPS轨迹二次聚类方法进行道路拥堵精细化识别

针对当前在精细识别道路拥堵时空范围方面研究的不足,提出一种利用GPS轨迹的二次聚类方法,通过快速识别大批量在时间、空间上差异较小且速度相近的轨迹段,反映出道路交通状态及时空变化趋势,并根据速度阈值确定拥堵状态及精细时空范围。首先将轨迹按采样间隔划分成若干条子轨迹,针对子轨迹段提出相似队列的概念,并设计了基于密度的空间聚类的相似队列提取方法,通过初次聚类合并相似子轨迹段,再利用改进的欧氏空间相似度度量函数计算相似队列间的时空距离,最后以相似队列为基本单元,基于模糊C均值聚类的方法进行二次聚类,根据聚类的结果进行交通流状态的识别和划分。以广州市主干路真实出租车GPS轨迹数据为例,对该方法进行验证。实验结果表明,该二次聚类方法能够较为精细地反映城市道路的拥堵时空范围,便于管理者精准疏散城市道路拥堵,相比直接聚类方法可以有效提升大批量轨迹数据的计算效率。     

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。     

运用基于熵的多属性决策方法进行街道选取

街道选取是城市大比例尺地图综合的重要研究内容。提出了基于熵的多属性决策方法进行街道选取。首先,对离散街道弧段通过Stroke构建方法进行连接处理,将弧段连接成的Stroke作为选取单元;其次,根据街区概括的一般原则,选定若干评价指标,定量评价Stroke重要性资格;最后,利用方根模型计算街道选取数量,完成街道定额选取,最终实现街区形状概括。该方法把属性和几何方法的结合,将几何因素的考量内化于属性,可避免赋权的主观性,提高其客观性和准确性。实验验证了本方法的科学性。