基于动态中介中心性的城市道路网实时分层方法

 城市道路网中各路段的出行效率直接决定了公众实时出行过程中对道路的选择差异。本文提出一种动态道路网分层方法,通过引入城市道路实时交通状态信息,结合图论中的中介中心性评价方法,得到与时间相关的城市路网动态中介中心性层级结构。该方法考虑了不同时间段城市交通状态的差异,实现了城市路网层次的动态合理划分,在一定程度上缓解了由于数据空间范围限制引起的路网层级静态划分方法的局限性。本文所提出的方法可作为城市路网动态分层的有效方法,为多用户并发环境下的实时出行路径搜索提供更合理的数据基础,同时也可应用于更多的城市路网研究中。     

顾及空间冲突的等级道路网变比例尺二次规划模型

变比例尺可视化技术被广泛应用于城市路网的地图制图,其基本思想是采用较大比例尺突出显示城区的密集道路,较小比例尺显示并不重要但对路网布局起辅助作用的周边道路。目前,不少研究是通过使用坐标转换公式及参数组合对路网进行变换,以得到较理想的变比例尺效果。然而,这类方法常难以避免路网较大的变形和道路要素的空间冲突。鉴此,本文结合顾及道路等级的形变约束规则和基于支持向量机的线相交约束规则,建立了二次规划算法的等级道路网变比例尺模型,动态优化道路网变比例尺的效果。本文以广州市增城区规划建设的“一核三区”道路网作为试验对象,分别与可调“放大镜”式地图投影和Focus+Glue+Context模型进行比较。实验结果表明,本模型能得到较为理想的变比例尺效果,且具有良好的自适应性和实用价值,为地图变比例尺可视化研究提供一种可控制地图变形过大和解决空间冲突问题的新方法。     

基于网络约束方法的交通事故空间点格局分析

研究一种基于路网约束空间格局方法在交通事故分析中的应用,以武汉市13个区交通事故为研究对象,将交通事故抽象成道路网上的点要素,采用路网约束下的核密度估计方法,讨论其空间分布格局并与平面空间点聚类分析的结果进行对比分析,最后采用局部Moran's Ⅰ方法对道路基本单元网络核密度估计结果值进行判别,揭示0.01显著性水平下的武汉交通事故易发路段。实验结果表明,网络核密度估计算法可直观体现事故沿城市道路网的聚类模式,对核密度结果进行的局部Moran's Ⅰ统计方法能够有效地应用于易发路段的鉴别。     

基于图文法的城市道路匹配方法

提取多源城市路网交叉口节点,每个节点都有唯一的结构模式信息,将城市道路网的节点匹配转化为图匹配中的最大公共子图问题,采用最小图编辑距离衡量两份道路网数据中道路节点的匹配程度,并且加入距离和方向统计,寻找结构形态最为相似的道路节点。实验表明,相对于传统的点线匹配方法,当两份数据存在不均匀偏移时,基于图论的匹配方法可以更完全地利用拓扑信息,使用上下文相关的拓扑分析方法帮助提高几何和语义的匹配结果,该方法不依赖于任何非空间语义信息,原则上可以应用于各种数据源,有效提高匹配准确度。     

不同模式道路网交通便捷性比较

道路网在城市发展中起着关键作用。交通便捷的城市,往往与其他城市经济贸易等交流频繁,在区域中能够获得更好的发展机会,并能有效节约社会资源。城市道路网呈多种模式,不同模式道路网独有的几何和结构特征导致其交通便捷性差异明显,但对这种差异缺乏定量分析和比较。本文基于目视观察大量城市数字地图,认为真实道路网基本呈格网、环形放射、自由3种典型模式。针对以上典型模式,定义用于描述交叉口之间移动难易程度的无效移动系数和通达度指标,结合现有的连接度指标采用网络分析方法分别从几何和结构的角度比较不同模式道路网的交通便捷性差异。结果表明,格网和环形放射模式无效移动系数低,邻近交叉口之间距离多为有效移动,道路网连接度较高,交通便捷性良好。自由模式道路走向任意,难以有效连线构网,相邻交叉口之间无效移动系数较大,连接度相对低,便捷性相对较差。受规模因素的影响,格网模式交叉口之间平均最短路径较大,消除规模因素影响整体道路网具有良好的通达性。     

基于自发地理信息的“一带一路”区域陆路交通状况分析

路网密度的研究是实施“一带一路”愿景之互联互通倡议的基础工作。“一带一路”顺应了世界经济全球化、一体化、多极化、信息化的趋势,牵连着蓬勃发展的亚太和发达的欧洲经济圈,带动中间国家的经济发展。在新形势下,如何通过交通基础设施建设推进丝绸之路经济带沿线区域间的互联互通、促进区域合作和经济发展,具有重要的现实意义。本文利用自发地理信息数据——OpenStreetMap（OSM）道路网数据,运用地理信息系统（GIS）空间分析技术,探究了“一带一路”陆路经济带辐射区域亚欧大陆的路网络密度和通行能力的空间分布格局,并分析了六大经济走廊节点城市的公路可达性空间格局。结果表明：“一带一路”陆路经济带的交通基础设施的发展存在着不平衡现象;路网密度和通行能力均呈现沿海高内陆低的空间格局;中亚、西亚地区和中南半岛地区成为道路水平落后带,限制了丝绸之路经济带资源整合与贸易畅通,建议在建设新跨国公路铁路同时,对原有老旧道路进行加宽加固等升级改造;全区域道路等级级配不合理;节点城市可达性具有明显的分异状况,六大经济走廊中83%的区域可达性在10 h以内。研究产出亚欧大陆1 km分辨率路网密度和通行能力数据集,发现了“一带一路”陆路经济带道路水平的薄弱区域,为“一带一路”陆路经济带的交通基础设施建设以及进一步的道路网研究提供了基础数据。     

基于层次随机图的道路选取方法

 道路选取是道路网自动综合的关键问题之一,这方面已有多年研究,虽已取得很大进展,但尚不能自动完成一定比例尺下道路网的选取。本文提出一种基于层次随机图的道路选取方法,通过构建道路网的层次聚类结构以辅助道路选取。层次随机图是一种复杂网络模型,表现为一个二叉树,它不仅可以将复杂的道路网进行层次聚类,而且在可视化的同时提供了不同粒度的聚类信息。在构建道路网的层次随机图的基础上,本文采用累计权重数来衡量每条道路在整体层次结构中的重要性,并据此进行道路选择。我们将该方法应用到不同模式的实际道路网中进行道路选取试验,包括方格形、方格放射状、环形放射状、自由式路网等,以对应的谷歌地图作为参考进行道路选取符合数量、符合长度的定量评价和观察对比定性评价。试验表明本方法的选取结果与谷歌地图符合度很高。此外,与典型的基于路划长度和基于度中心度(degree centrality)的选取方法相比,本文方法更优。最后给出了本文方法优缺点的讨论和进一步研究的展望。     

基于拓扑结构分形维的道路选取方法

计算了复杂网络中单个节点的信息维数、体积维数和度体积维数,提出一种基于结构分形维的道路选取方法,考虑了道路网连通方式的多样性与差异性特征。实验结果表明,相比基于路划长度、中介中心性、邻近中心性、度中心性4种单指标道路选取模型,该方法能更好地保持路网整体结构、局部关键特征和拓扑连通性;并且与相应标准比例尺地图保持更高的一致性。     

道路网数据变化检测与融合处理技术

道路网数据是导航电子地图的骨架数据,为保征数据的现势性,导航数据生产部门需要参考不同来源的道路数据进行更新,本文针对该种现状和需求,提出了数据匹配、数据抽取、数据整合的路网数据融合技术方法,并以郑州地区为试验,进行了验征,具有重要的理论意义与现实意义.     

基于土地利用强度的城市道路增长模拟模型与案例分析

城市交通与土地利用相互作用、相互影响。传统的城市空间模拟研究多关注交通对土地利用变化影响,缺少土地利用对路网空间形态影响的模拟。已有研究通常使用静态路网,不能表达土地利用与交通间的动态相互作用关系。本文以城市土地利用强度与城市道路网络空间分布间的正向关系,提出了基于城市土地利用强度的城市路网增长模拟模型。以唐山市为例,对其城市环路内的道路增长进行了模拟。结果表明,该模型能以城市土地利用强度的空间分布特征快速生成路网,反映城市土地利用对道路网络扩张的影响。模拟结果与实际路网具有高度的空间分布相似性。该模型可进一步与土地利用模拟模型结合,模拟城市土地利用与交通的动态相互作用。     

基于道路结构特征识别的城市交通状态空间自相关分析

 城市道路交通状态具有空间自相关特征。路段交通状态的变化会很快影响到邻近路段,导致一定空间范围内路段的交通状态发生改变。揭示城市交通状态的空间自相关特征,对交通规划、交通控制与诱导具有重要意义。然而,受到城市路网空间结构和道路拓扑特征的影响,城市道路交通状态的空间自相关并非各向同性,也并非均匀地向上下游扩散,而是有选择性地集中在部分邻近路段上。因此,仅考虑路段地理空间下的上下游邻近性,难以全面度量路段间交通状态的相互影响,识别出交通状态空间相关性强的道路集合。本文借鉴复杂网络分析方法,定量化分析了城市路网的模块化与层次性特征,利用城市路段在空间上的聚集特征和路段在网络中拓扑角色的差异,提出了一种新的交通状态自相关路段邻近性判别规则,即空间邻近且拓扑等价规则,以此规则实现交通状态空间相关路段聚类过程,更好地揭示城市路段之间的交通状态空间相关性。     

利用车辆轨迹数据提取道路网络的几何特征与精度分析

 电子地图数据是各种智能交通系统的基础数据,对方便人们交通出行、解决城市交通拥堵问题具有重要的意义。其中,道路网络数据又是电子地图的重要组成部分。传统的道路网络数据更新方法往往需要耗费大量人力物力,因此,从其他数据源中如遥感影像数据、LIDAR数据等提取道路网络的相关研究,已成为国内外的研究重点。车载定位设备的广泛应用使车辆轨迹数据的大量获取成为可能,轨迹数据是对车辆行驶路径的完整记录,同时也是道路网络几何特征的直接反映。当轨迹数据量足够大时,则可利用其构建路网,用于更新或修正现有地图上的路网空间信息。针对车辆轨迹数据的特点和道路网络的特性,本文提出一种细化的道路网络几何特征提取方法。车辆轨迹数据是矢量数据,将其转换为栅格数据后,就可采用图像细化的方法处理。图像细化可以在保持原图像拓扑结构不变的情况下,快速地提取出图像的中心像元,并且有效去除冗余信息。本文以上海陆家嘴的车辆轨迹数据为例进行了实验,结果表明,利用车辆轨迹数据构建路网不仅可行,而且简单、高效,取得了良好的效果。     

Road impacts on spatial patterns of land use and landscape fragmentation in three parallel rivers region, Yunnan Province, China

The structure and function of network is a central issue in landscape ecology.Road networks with hierarchical structure are crucial for understanding landscape dynamics.In this study,we compared the distribution of national road,provincial road,county road and rural road in the Three Parallel Rivers Region(TPRR)in Yunnan Province of China,and estimated the effect of roads(and other factors)on the spatial patterns of land use and land cover with logistic regression.In addition,we analyzed the land use and land cover change(LUCC)and landscape fragmentation in 1989–2005 along a buffer zone of the primary traffic corridor,national road G214.The results showed that,county and rural roads had much higher percentage of length extending into more natural habitats at higher elevation and steeper slope,compared with the higher level roads in this region.While the distributions of natural land cover types were dominated by environmental factors,human land use types i.e.,building land and farmland types were significantly related with roads,linking more closely with lower level roads.The LUCC dynamics(1989–2005)of the G214 buffer zone showed a general trend of land transformation from conifer forests and valley arid shrubs to building land and farmland,and from ice and snow to alpine shrubs and forests.With the length of G214 unchanged during the time,the overall landscape pattern changed little in the buffer zone,but habitat fragmentation and area decrease had occurred for the natural vegetation types,in contrast to patch mergence and expansion of human land use types,and landscape fragmentation was intensified above 2500 m a.s.l.but declined below the elevation.The results indicated the dynamics of landscape composition and patch type level distribution in spite of the stability of the overall landscape pattern,and implied the potential role of roads,especially the low level roads on landscape changes.     

基于拓扑与形态特征的城市道路交通状态空间自相关分析

城市道路交通状态具有空间自相关特征。某一道路交通状态的变化会对其周边道路产生影响,故把握道路交通状态的空间自相关性是提高交通规划、交通预测水平的基础。然而,城市道路交通状态又具有空间异质性,即道路交通状态的影响扩散并非各向同性,其使得道路交通状态空间自相关性的度量更为复杂,因此仅从地理空间下道路之间的邻近关系出发进行分析有失偏颇。同时,城市道路具有拓扑结构特征和几何形态特征,二者对于交通状态自相关性的影响和制约,却未引起足够重视。本文从城市道路的拓扑结构特征和几何形态特征出发,提出了一种新的交通状态空间自相关路段识别规则,即基于交通状态变化的路段空间识别规则,通过拓扑社区发现方法刻画路段在空间上的聚集特征,同时,基于Stroke跟踪的几何形态概化来描述道路交通状态变化影响的空间异质性。结果表明,利用本文提出的识别规则产生的交通状态自相关路段集合,较仅考虑地理空间邻近或拓扑结构的识别规则更为合理,更好地揭示了城市道路交通状态的空间自相关特征。     

Spatiotemporal patterns of road network and road development priority in three parallel rivers region in Yunnan, China: An evaluation based on modified kernel distance estimate

Road network is a critical component of public infrastructure,and the supporting system of social and economic development.Based on a modified kernel density estimate(KDE)algorithm,this study evaluated the road service capacity provided by a road network composed of multi-level roads(i.e.national,provincial,county and rural roads),by taking account of the differences of effect extent and intensity for roads of different levels.Summarized at town scale,the population burden and the annual rural economic income of unit road service capacity were used as the surrogates of social and economic demands for road service.This method was applied to the road network of the Three Parallel River Region,the northwestern Yunnan Province,China to evaluate the development of road network in this region.In results,the total road length of this region in 2005 was 3.70×104km,and the length ratio between national,provincial,county and rural roads was 1∶2∶8∶47.From 1989 to 2005,the regional road service capacity increased by 13.1%,of which the contributions from the national,provincial,county and rural roads were 11.1%,19.4%,22.6%,and 67.8%,respectively,revealing the effect of′All Village Accessible′policy of road development in the mountainous regions in the last decade.The spatial patterns of population burden and economic requirement of unit road service suggested that the areas farther away from the national and provincial roads have higher road development priority(RDP).Based on the modified KDE model and the framework of RDP evaluation,this study provided a useful approach for developing an optimal plan of road development at regional scale.     

利用双重索引快速构建道路网络连通拓扑

路网拓扑关系的生成是进行最优路径规划的基础。本文针对ISO GDF4.0模型对道路连通拓扑的定义,结合最优路径规划对道路网络连通拓扑的要求,提出一种使用R-tree空间索引和B-tree索引双重索引方式快速生成道路连通拓扑的算法。连通拓扑快速构建算法包括新道路生成和网络拓扑提取两部分,新道路生成过程中,首先,自上而下地打断道路形成直线段集并求交点,然后,自下而上地重构直线段集以生成新道路。在打断道路求交点过程中,对道路建立R-tree空间索引,显著提高了几何要素的查找速度。在网络拓扑提取过程中对序列化数据建立B-tree索引,使得其查找速度大大加快。通过对双重索引算法的时间复杂度分析与验证表明,本文提出的拓扑生成算法具有较高的执行效率。     

基于双注意力残差网络的高分遥感影像道路提取模型

高分辨率遥感影像中,道路光谱信息丰富,且空间几何结构更清晰。但是,基于高分遥感影像的道路提取面临道路尺寸变化大、容易受树木、建筑物及阴影遮挡等因素影响,导致提取结果不完整。此外,高分遥感影像中同物异谱和异物同谱现象较为严重,从而影响道路提取结果连续性及细小道路信息完整性,而且难以区分道路和非道路不透水层。因此,本文提出基于双注意力残差网络的道路提取模型DARNet,利用深度编码网络,获取细粒度高阶语义信息,增强网络对细小道路的提取能力,通过嵌入串联式通道-空间双重注意力模块,获取道路特征图逐通道的全局语义信息,实现道路特征的高效表达及多尺度道路信息的深层融合,增强阴影和遮挡环境下网络模型的鲁棒性,改善道路提取细节缺失现象,实现复杂环境下高效、准确的道路自动化提取。本文在3个实验数据集对DARNet和DLinkNet、DeepLabV3+等5个对比模型进行对比试验和定量评估,结果表明,本文DARNet模型的F1分别为77.92%、67.88%和80.37%,高于对比模型。此外,定性比较表明,本文提出模型可以有效克服由于物体阴影、遮挡和高分影像光谱变化导致道路提取不准确与不完整问题,改善细...     

Relationships between fractal road and drainage networks in Wuling mountainous area: Another symmetric understanding of human-environment relations

Symmetrical relationships between humans and their environment have been referred to as an extension of symmetries in the human geographical system and have drawn great attention. This paper explored the symmetry between physical and human systems through fractal analysis of the road and drainage networks in Wuling mountainous area. We found that both the road and drainage networks reflect weak clustering distributions. The evolution of the road network shared a significant self-organizing composition, while the drainage network showed obvious double fraetal characteristics. The geometric fractal dimension of the road network was larger than that of the drainage network. In addition, when assigned a weight relating to hierarchy or length, neither the road network nor drainage network showed a fractal property. These findings indicated that the fractal evolution of the road network shared certain similarities with fractal distribution of the drainage network. The symmetry between the two systems resulted from an interactive process of destroying symmetry at the lower order and reconstructing symmetry at the higher order. The relationships between the fractal dimensions of the rural-urban road network, the drainage network andthe urban system indicated that the development of this area was to achieve the symmetrical isomorphism of physical-human geographical systems.     

An empirical study on Chinese city network pattern based on producer services

Globalization and informatization have accelerated city networking process over the world, which makes research on city network a hot topic in the fields of urban geography and economic geography. With Chinese economic structure adjustment and city economic growth, producer services have begun to play an increasingly important role in city-region networking. This paper employs the methodology of world city network to analyze and explain the spatial development characteristics of China’s urban network system based on the data of nationwide producer services enterprise network. The research result indicated that the distribution of producer services network has a positive effect on the development of Chinese city networks. City network connectivity is closely related to the significance of city in producer services development, and the former will gradually decline with the drop of the latter. Accordingly, the 64 cities can be divided into the national central cities, regional central cities, sub-regional central cities and local central cities in accordance with their position and role in the nationwide producer services network. It is concluded that high-grade cities with quality producer services dominate the pattern of Chinese city networks and there emerges three spatial agglomerations of producer services enterprises in Changjiang (Yangtze) River Delta, Zhujiang (Pearl) River Delta and Beijing-Tianjin-Tangshan Economical Region. Moreover, the distribution of different producer services industry varies from city to city, which also affects the characteristics of network development.