考虑道路几何形态和结构特征的路划选取

摘要

城市道路网是社会经济发展、人类日常生活的重要载体，也是城市人流和物流的运输骨架。随着城市化不断推进，一方面，城市道路网规模扩张速度惊人，道路网复杂性日益增加;另一方面，地图用户对于地图现势性和个性化的要求不断提高，客观上要求地图更新速度加快，且能提供多比例尺地图数据。地图多尺度表达和自动综合一直是多学科研究的热点，道路地图多尺度表达中要求对重要的道路予以保留，不重要的道路予以删除，最终所得道路网能尽量保持原始尺度道路网的基本结构与模式。其中的关键在于道路重要性的定义和道路网结构功能的刻画。
　　作为最为常见的道路网表征方法之一，路划遵循了Gestalt空间认知原则中的“良好认知连续性”原则，在道路网制图综合中得到广泛使用。学者们发现，偏角阂值的选取会影响最终提取得到的路划及其网络，40°～60°为最佳偏角阈值区间。然而，不同城市的交叉口夹角分布情况不同，适用的偏角阈值理论上也应不同。如何针对道路网自身情况自动确定合适的路划构建偏角区间？偏角阈值区间与道路网交叉口夹角分布有何关联？这些问题目前鲜有涉及。本文将信息量的概念引入路划构建分析，给出基于路划条数、路划几何信息量和结构信息量随偏角阈值的变化曲线，基于信息量稳定性原则选择合适偏角阈值区间。揭示道路网自身交叉口夹角分布与偏角阈值范围的关联。
　　构建正确的路划是道路多尺度表达的第一步，接下来还需定义并选取重要的路划。当前道路选取中定义路划重要性有单指标和多指标两类模型。其中以多指标线性关联模型最为常见。论文选取长度、度中心性、中介中心性、邻近中心性与集聚系数等最为常见的5种指标，组合构建了八种道路选取线性关联模型。计算得到各路划的重要性指标值并据此对路划进行排序。依次删除一定比例的重要路划，给出网络平均反距离路径长度随路划删除比例的变化曲线。根据道路网自身结构特性和曲线稳定性分布情况，得出基于长度、度中心性和中介中心性的线性关联模型效果最佳。使用该模型进行路划选取，将选取结果与仅使用长度、度、中介中心性的单指标模型的选取结果进行比较，目视判断、平均连通性、路划度值幂律分布系数值等方法和指标计算的结果表明，基于长度、度中心性和中介中心性的线性关联模型效果的可靠性较好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目标和内容

1．4 论文组织结构

第2章 道路网特征刻画与道路选取研究综述

2．1 道路网表征方法

2．1．1 道路网基本表征单元

2．1．2 道路网的图表征

2．2 道路网几何形态特征刻画指标

2．2．1 道路基本形态量化指标

2．2．2 道路网几何形态量化指标

2．3 道路网结构特征刻画指标

2．3．1 复杂网络基本统计指标

2．3．2 网络结构特性

2．4 道路选取基本原理和方法

2．4．1 道路选取内涵

2．4．2 道路选取原则和指标

2．4．3 道路选取方法

2．4．4 选取结果评估

2．5 本章小节

第3章 顾及形态和结构稳定性的路划构建偏角阈值范围的确定

3．1 路划的概念及其构建方法

3．2 偏角阈值对路划构建的影响

3．3 路划的形态和结构特征描述方法

3．4 路划条数和信息量对偏角阈值的敏感性分析

3．4．1 路划条数变化分析

3．4．2 结构信息量变化分析

3．4．3 几何信息量变化分析

3．5 路划构建中的偏角阈值确定

3．5．1 保持信息量稳定偏角阈值范围的确定

3．5．2 稳定偏角阈值与原始路网交叉口偏角分布的关联

3．6 本章小结

第4章 一种反映道路网结构功能的路划选取方法

4．1 路网结构功能定义及描述方法

4．2 路划重要性线性关联模型的建立

4．2．1 路划重要性特征描述

4．2．2 路划重要性的线性关联模型

4．3 不同线性关联模型下路网结构功能分析

4．3．1 路划重要性模型结构功能分析方法

4．3．2 重要性模型评估实验和分析

4．4 基于最佳线性关联模型的路划选取方法

4．5 选取结果与评估

4．5．1 最佳线性关联模型选取与评估

4．5．2 基于路划长度选取对比分析与评估

4．5．3 基于路划度中心性选取对比分析与评估

4．5．4 基于路划中介中心性选取对比分析与评估

4．6 本章小结

总结与展望

总结与结论

不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文