城市道路复杂网络结构化等级分析

  本文关键词：城市道路复杂网络结构化等级分析，由笔耕文化传播整理发布。

第３ ７卷 第６期 ２ ０ １ ２年６月

武 汉 大 学 学 报 · 信 息 科 学 版 Ｇ ｅ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ 　 　 　 　 　 　 ｙ

Ｖ ｏ ｌ ． ３ ７Ｎ ｏ ． ６

Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０ １ ２ 　

（ ） 文章编号 ： １ ６ ７ １ ８ ８ ６ ０ ２ ０ １ ２ ０ ６ ０ ７ ２ ８ ０ ５ － － －

文献标志码 ： Ａ

城市道路复杂网络结构化等级分析
２ １， ２ １， ２ 栾学晨１， 　 杨必胜 　 张云菲

（ ） １　 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室 ，武汉市珞喻路 １ ２ ９号， ４ ３ ０ ０ ７ ９ （ ） ２　 武汉大学时空数据智能获取技术与应用教育部工程研究中心 ，武汉市珞喻路 １ ２ ９号， ４ ３ ０ ０ ７ ９

摘　要： 根据复杂网络理论提出了一种城市道路网结 构 化 分 析 与 结 构 等 级 建 模 方 法 。 首 先 ， 根据城市道路链 生成对偶图 ； 然后 ， 分析路网几何结构 ， 对由城市道路链 生 成 的 对 偶 图 进 行 中 心 性 测 度 分 析 ； 集成各项结构指 标进行道路等级建模 ， 以保持各个指标的结构信息 ； 最后， 根据集成指标分析城市道路的结构重要性、 划分道 通过所提方法进行的道路结构化等级分析能够反映道路网中 路等级并保持道路网的连通性 。 实验结果表明 ， 包含的等级结构特征 ， 而且与单一指标和现有的道路分级 相 比 ， 集成各项结构指标后划分的道路等级能够更 好地符合道路网固有的等级特点 。 关键词 ： 交通地理信息系统 ； 复杂网络 ； 道路网 ； 道路等级 ； 空间分析 中图法分类号 ： Ｐ ２ ０ ８

其结构布局体 　　 道路网作为 城 市 的 基 础 设 施 ， 现了城市中各种 地 理 要 素 的 分 布 特 征 ， 也具有复 杂网络系统的等级结构特性 。 道路等级分析对于 现代交通分析等具有重要作 道路网多尺度表 达 、 用， 应用复杂网络 理 论 进 行 城 市 道 路 网 拓 扑 结 构 描述和网 络 行 为 理 解 已 成 为 交 通 地 理 信 息 系 统
１， ２］ （ 。在进行道路网结 研 究 的 重 点 之 一［ Ｇ Ｉ Ｓ －Ｔ） 构化等级分析时 应 当 综 合 考 虑 各 个 指 标 ， 多角度

段； 而对偶图中的 每 一 个 结 点 代 表 道 路 网 中 的 一 条道路或道路链 ， 结点间的连接代表道路网中两 条道路之间的连通关系 。 为了能够得到具有无标 度特征的复杂网 络 ， 通常使用长道路链作为对偶 对偶图能够保持城市 图的结点 。 与原 始 图 相 比 ，
］ ３ ７ － 。 的整体形态 ， 反 映 城 市 道 路 网 的 交 通 量 信 息［

通过复杂网络结 构 指 标 计 算 ， 能够直接得到道路 通行效率和重要 链在整个网络中 的 交 通 量 需 求 、 程度 。 ］ 本文使用文献 ［ 提出的方法 ， 首先识别双行 ８ 然后根据道路连接角和道路 道路和复杂交叉 口 ， 道路宽度等语义信息 ， 连接道路网中的长道路 名、 链， 为 道 路 网 的 结 构 化 分 析 提 供 正 确 的 数 据 源。 图 １ 为基于对偶拓扑方法生成的对偶图 。

避免应用单一 分析整个道路网 络 中 的 等 级 关 系 ， 指标分析道路结 构 化 等 级 所 产 生 的 片 面 性 ， 使道 路网的建设 和 改 善 更 具 有 针 对 性 、 科 学 性。本 文 针对城市道路网 的 道 路 结 构 特 点 ， 应用复杂网络 理论对城市所有类型道路综合进行结构化等级分 根据指标信息量对结构化分析指标进行集成 ， 析， 以期获得更全面的道路网结构化等级评价 。

１　 道路网对偶图
复杂网络结构分析首先需要对道路网进行拓 扑结构提取 ， 构 建 网 络 拓 扑 图。常 用 的 网 络 拓 扑 图构建方法有原始图和对偶图两种 。 原始图将道 路交叉口抽象为 原 始 图 中 的 结 点 ， 道路抽象为弧
。 收稿日期 ： ２ ０ １ ２ ０ ４ ０ ８ － － ） ； 项目来源 ： 国家自然科学基金资助项目 （ 中国科学院地理 科 学 与 资 源 研 究 所 资 源 与 环 境 信 息 工 程 国 家 重 点 实 验 室 基 金 ４ ０ ８ ７ １ １ ８ ５ ； ） ； 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 （ 武汉 大 学 精 密 工 程 与 工 业 测 量 国 家 资助项目 （ ２ ０ １ ０ Ｋ Ｆ ０ ０ ０ １ Ｓ Ａ） ３ １ ０ ３ ０ ０ ５ ） ； 测绘地理信息局重点实验室开放基金资助项目 （ 国家教育部博士研究生学术新人奖资助项目 。 Ｐ Ｆ ２ ０ ０ ９ １ ９ －

图 １　 道路网对偶结构 Ｆ ｉ ． １　Ｒ ｏ ａ ｄ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ Ｄ ｕ ａ ｌ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ 　 　 　 ｇ

７ 卷第 ６ 期 　第３

栾学晨等 ： 城市道路复杂网络结构化等级分析

７ ２ ９

） 表示其中经过结点ｉ 的条数 。 在道路网 数； ｎ ｉ ｋ（ ｊ

２　 城市道路结构化等级分析
２． １　 网络中心性特征指标 复杂网络结构特征分析常使用网络中心性测 度作为分析指标
［ ９］

中， 中介中心性越强的道路链 ， 表示最短路径通过 在整个 网 络 中 的 桥 梁 以 及 枢 纽 转 换 作 次数越多 ， 用也就越明显 ， 具有越强的影响力和控制力 ， 道路 越重要 。 ）道路 链 长 度 。 根 据 车 辆 历 史 行 驶 轨 迹 分 ４ 析发现 ， 城市道路 网 中 司 机 经 常 按 照 转 向 较 少 的
１ ０］ 。长直的道路链更易吸引交 次最短路 径 行 驶 ［

。 基于对偶图的网络中心性特

度中 征指标在数学表 达 上 主 要 可 以 归 纳 为 ３ 个 ： 心性 、 接近中心性以及中介中心性。图 ２ 为 ３ 个 中心性的示意图 。 本文在解释各项指标在城市道 路网等级分析中 的 具 体 含 义 时 ，， 还引入道路链长 用于分析 司 机 驾 驶 经 验 习 惯 对 交 通 流 的 度指标 ， 影响 。

通流 ， 符合 司机的 驾 驶 经验， 因 此， 道路链的连接 长度能够反映出道路的交通量信息 。 长度越长的 道路吸引的 交 通 量 越 大 ， 具 有 的 等 级 越 高。其 算 式为 ： （ ， ） （ ） Ｌ ｈ ｏ ｒ ｔ ｅ ｓ ｔ Ｌ ｅ ｎ ｔ ｈ ｔ ４ ｇ ｆ ｉ ＝Ｓ ｎ ｏ ｄ ｅ ｎ ｏ ｄ ｅ ｉ ｉ 式中 ， 是道路段ｉ 的 起 始 结 点 ； 为终止结 ｔ ｆ ｎ ｏ ｄ ｅ ｎ ｏ ｄ ｅ ｉ ｉ 点 。 使用最短路径查找路段链起止结点间的最短 距离作为道路链 的 长 度 ， 避免存在双行道路时分 支车道长度重复计算的问题 。 ２． ２　 基于信息量的多指标集成 上述各指标都能够反映道路网结构等级特征 的一方面 ， 需要建 立 结 构 化 分 析 指 标 与 道 路 结 构 等 级 的 关 联 模 型， 全 面 评 价 道 路 的 结 构 化 等 级。 本文综合考虑各 种 指 标 的 影 响 ， 结合道路链的长 度， 构建道路结构等级的线性关联模型 ：
４

图 ２　 中心性指标最大值示意图 Ｆ ｉ ． ２　Ｅ ｘ ａ ｍ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ｔ Ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｇ ｒ ａ ｈ 　 　 　 　 　 ｇ ｐ ｙ ｐ 　

）度中心性 ， 是指网络中与某一结点直接相 １ 连的结点数 。 其算式为 ：
ｎ

Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ＝ 　
ｉ ｊ

Ｃ ＝

Ｄ ｉ

ｊ＝１

∑δ

（ ） １

∑αＸ
ｉ ｉ ＝１

ｉ

（ ） ５

式中 ， 如果 ｉ 相 交， δ ｉ ｊ 表示道路链ｊ 是否 与 道 路 链 ， 则δ 否 则 为 ０。 在 道 路 网 结 构 化 分 析 相交 ， ｉ ｊ ＝１ 过程 中 ， 度 中 心 值 越 大， 连接的 道路越 多， 这条道 路的连通性越强 ， 在整个城市道路网中所起的重 要程度越大 。 ）接近中心性 ， 是指网络中一个结点到其他 ２ 所有结点的最短路径之和的倒数 。 其算式为 ：
ｎ Ｃ ／ Ｃ ｉ ＝１ ｊ ∑ ｎｉ ｉ ｊ＝１， ｊ≠

） 其中 ， 为离差标准化的度中心 Ｘ ｉ ＝ １， ２， ３， ４ ｉ（ 接 近 中 心 性、 中 介 中 心 性 与 道 路 链 长 度， 值范 性、 ］ 。 由于缺少可靠的城市交通流信息 ， 围均为 ［ ０， １ 参量α 使模型 ｉ的估计值 多 采 用 多 重 共 线 性 分 析 、 信息量最大的原则 。 本文分析各结构化指标内部 与指标间的信息 量 ， 使用基于相互关系准则的标 准重要性 （ 方法估计等级模型的参数 ， 使 Ｃ Ｒ Ｉ Ｔ Ｉ Ｃ） 得结构等级所包含的信息量达到最大 。 数据的信 ， 息量分为 ： 对比强度） ① 单个指标内部信息量（ 以标准差σ 的 形 式 来 表 现 ， 即在同一指标内各条 道路链取值差距的大小 ； ② 不同指标之间的信息 ， 冲突强度 ） 以指标之间的相关性为基础 ， 指标 量（ 之间相关系 数 绝 对 值 较 大 则 冲 突 性 较 低 。 设 Ｅ ｉ 表示第ｉ 各指标所 包 含 的 信 息 量 ， 则Ｅ ｉ可 表 示 为 对比强度与冲突性的乘积 ：
ｍ

（ ） ２

式中 ， ｎ ｉ ｊ 是交通 流 由 道 路 链ｊ 转 向 道 路 链ｉ 所 经 过最短路径的道路条数 。 接近中心性是一个全局 测度 ， 能够揭 示 城 市 的 中 心 。 高 等 级 道 路 与 城 市 中其他道路应具有较好的可达性 。 与度中心性相 比， 接近中心性指 标 可 进 一 步 描 述 道 路 链 与 非 直 接连接道路的接近程度 ， 指标值越大 ， 表明该道路 链的影响及服务范围越广 ， 道路链等级应当越高 。 ）中介中心性 ， 其算式为 ： ３
ｎ Ｂ Ｃ ｉ ＝

Ｅ １－ｒ ｉ ＝σ ｉ· ｉ ｊ） ∑（
ｊ＝１ ｍ

（ ） ６

式中 ， 第ｉ 个 指 标 ｉ 个 评 价 指 标 的 标 准 差； σ ｉ为第 （ ） ３ 与其他指标冲突性的量化指标为 ， 其 １－ ｒ） ∑（
ｉ ｊ

ｉ ｊ≠ｋ≠

ｉ／ ｎ ｋ （） ｋ ｊ ∑ｎｊ

ｊ＝１

式中 ， ｎ ｋ 表示结点ｊ 与ｋ 之 间 最 短 路 径 的 道 路 条 ｊ

中ｒ ｉ ｉ越 ｊ 为 评 价 指 标ｉ 和ｊ 之 间 的 相 关 系 数 。Ｅ

７ ３ ０

武汉大学学报·信息科学版

２ ０ １ ２年６月

大， 第ｉ 个评价指标所包含的信息量越大 ， 该指标 的相对重要 性 就 越 大 。 因 此 ， 第ｉ 个 指 标 的 参 量

将武汉市的道路 低 。 根据分布曲 线 上 的 转 折 点 ， 分成 ３ 级并保持每一等级道路网的整体拓扑连通 关系 ， 选取 ７ ０ 条一级 道 路 链 、 ３ ６ ９ ０ 条 二 级 路 段、 　 如 图 ４ 所 示， 黑 色 粗 线、 灰 ２ ６ ４ 条三级悬 挂 路 段 ， 色粗线和黑色细 线 路 段 分 别 为 划 分 的 一 级 、 二级 和三级 道 路 ， 虽然一级道路链只有７ 但已能 ０ 条， 反映出道路网的整体骨架结构 。

α ｉ为 ： α ｉ ＝ Ｅ ｉ
ｍ ｊ＝１

（ ） ７
ｊ

∑Ｅ

　　 此方 法 既 考 虑 了 指 标 变 异 大 小 对 权 重 的 影 响， 又考虑了各指标间的冲突 。 当标准差一定时 ， 指标 间 的 冲 突 越 小 ， 权 重 越 小； 冲 突 越 大， 权重也 越大 。 对于道路 网 结 构 化 等 级 分 析 来 说 ， 若不同 的指标间 存 在 较 高 的 相 似 性 ， Ｃ Ｒ Ｉ Ｔ Ｉ Ｃ 方法可以 降低权重使之不会降低其他指标的作用 。 ２． ３　 等级拓扑一致性保持 上述道路网结构化等级计算与等级划分方法 不能保证划分的每一等级道路的连通性 。 本文将 每条道路在整个 道 路 网 中 的 连 通 作 用 ， 转化成对 偶图中结点连接度的计算来保持道路等级拓扑的 一致 性 ， 具 体 步 骤 为： ① 将对偶图中的高等级道 ， 路标记为 “ 保留道路 ” 低等级道路标记为 “ 待删除 。 拓扑一致 性 保 持 可 以 抽 象 为 选 取 最 少 的 道路 ” “ ， 待删除道路 ” 使图中全部的“ 保 留道路” 仍能保 保留道路” 之间边的 持整体连通 。 ② 对 偶 图 中 “ 权重为 ０， 其 他 边 根 据 通 达 性 赋 予 相 应 权 重。 采
１ １］ 计 算 最 小 生 成 树， 此时“ 保 用克鲁斯卡 尔 算 法 ［

图 ３　 综合指标分布图 Ｆ ｉ ． ３　 Ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ 　 　 　 ｇ ｙ 　

图 ４　 道路等级选取结果 Ｆ ｉ ． ４　 Ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ Ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ 　 ｇ ｙ 　

留道路 ” 全部连 接 。 无 法 直 接 相 连 的 “ 保留道 路” 会通过 “ 待删 除 道 路 ” 连 接。 ③ 从 最 小 生 成 树 的 待删除道 叶子结 点 中 迭 代 删 除 连 接 度 为 １ 的 “ ， 路” 最后 保 留 的 是 起 到 连 通 “ 保 留 道 路” 作用的 “ ， 待删除道路 ” 即连通路径 。

为了比较综合指标与单指标道路等级划分上 图 ５ 列出 了 根 据 综 合 指 标 道 路 等 级 排 序 的不同 ， 前５ ０ 条道路的道 路 长 度 以 及 中 心 性 测 度 等 指 标 的计算结果 。 图 中 圈 出 的 是 单 指 标 突 降 的 道 路 ， 表示单指 标 没 有 能 够 正 确 反 映 该 道 路 的 结 构 等 级 。 图 ６ 列举了图 ５ 中道路长度和度中心指标突 、 降的 ２ 号道路 （ 长江二桥 ） 中介 中 心 性 突 降 的 １ ２ ， 号道路 （ 白沙洲大桥 ） 以及接近 中 心 性 突 降 的 １ ７ 。 其 中， 号道路 （ 解放 大 道 ） 两座长江大桥对区域 道路有重要的连 通 作 用 ， 长江二桥道路由于长度 较短和连接道路 数 较 少 被 漏 选 ， 而白沙洲大桥所 处的位置 由 于 道 路 较 为 稀 疏 使 得 中 介 中 心 性 过 低； 解放大道则是汉口地区重要的交通贯线 ， 却由 于到武昌地区距离较远而具有较低的接近中心性 指标 。 分析表 明 ， ４种单指标在道路等级划分上 均存在不足之处 ， 而使用综合的结构化指标作为 等级选取标准 ， 较之单一指标的方法具有较好的 综合性 。 道路网结构同样可以揭示现有的一些道路分 级 的 不 足。 以 综 合 的 结 构 化 指 标 与 武 汉 市 Ｇ ｏ ｏ ｌ ｅ Ｍ ａ ｓ 城 市 主 干 道 信 息 进 行 对 比 分 析。 ｇ ｐ

３　 实验与分析
实验数 据 为 武 汉 市 的 四 维 图 新 城 市 电 子 地 图 。 计算生成道路链的长度 、 度中心性 、 接近中心 性、 中介中心性 ， 对指标进行归一化并计算各指标 的标准差和指 标 间 的 相 关 系 数 ， 根据 Ｃ Ｒ Ｉ Ｔ Ｉ Ｃ方 法， 指标 的 综 合 权 重 分 别 为 α 道路段长 ． １ ２（ １＝ ０ ， ， 度 中 心 性） 接近中心 度） ． １ １（ ． ６ ５（ α α ２＝ ０ ３＝ ０ ， （ 。 性） 中介中心性 ） １ ２ α ４ ＝０． 道路结构化综合等级指标统计结果如图 ３ 所 示 。 图中道路等级分布 反 映 了 一 种 近 似 “ 形分 Ｌ” 布的特征 。 极少 数 道 路 具 有 很 高 的 道 路 等 级 值 ， 反映了道路网的 骨 架 线 与 整 体 形 态 特 征 ； 绝大部 分道路具有相似的等级指标 ， 区分度较小 ， 是道路 网中的普通道路 ； 曲线尾部具有明显的下降 ， 表示 道路网中的少量 悬 挂 道 路 ， 使得等级指标迅速降

７ 卷第 ６ 期 　第３

栾学晨等 ： 城市道路复杂网络结构化等级分析

７３１

４　 结 　 语
本文在网络结 构 指 标 计 算 的 基 础 上 ， 提出了 一种综合的道路 结 构 化 等 级 评 价 方 法 ， 并在道路 网对偶图上进行道路结构化等级分析 。 实验结果
图 ５　 综合指标与各单一指标对比图 Ｆ ｉ ． ５　Ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ Ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ｅ ｓ 　 　 　 　 　 ｇ ｐ

本文方法能 够 计 算 出 道 路 链 所 具 有 的 多 种 表明 ， 网络结构特征 ， 多指标集成方法得到的综合指标 相对于单一指标能更好地保持道路的形态和反映 道路等级 。 但是 ， 道路段等级分析的结果与道路 整体的结构化指标上存 网的辐射范围存 在 关 联 ， 在与局部 区 域 形 态 交 通 量 等 级 分 析 不 一 致 的 问 题， 如何保持结合 道 路 网 整 体 与 局 部 形 态 的 多 尺 随 度道路网分 析 是 后 续 的 研 究 方 向 之 一 。 另 外 ， 将实时交通 着Ｇ Ｐ Ｓ 浮动车数据获取技术的发展 ， 流信息与道路网的语义信息同结构指标一起对道

图 ６　 单一指标误判等级道路 Ｆ ｉ ． ６　 Ｉ ｎ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ 　 　 　 　 ｇ ｙ ｇ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ Ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ 　

路网进行综合分析是后续研究工作的重点 。 参　考　文　献
［ ］ １ 　 杨必胜 ，孙丽 ．导航电子地图 的 自 适 应 多 尺 度 表 达 ［ ］ ： Ｊ ．武 汉 大 学 学 报 · 信 息 科 学 版 ， ２ ０ ０ ８， ３ ３（ ４） ３ ６ ３ ３ ６ ６ － ［ ］ ２ ３ Ｓ 技术与智能交通 　 李德 仁 ，李 清 泉 ，杨 必 胜 ，等 ． ［ ］ ： Ｊ ．武 汉 大 学 学 报 · 信 息 科 学 版 ， ２ ０ ０ ８， ３ ３（ ４） ３ ３ １ ３ ３ ６ － ［ ］ ３ 　 李清泉 ，曾喆 ，杨 必 胜 ，等 ．城 市 道 路 网 络 的 中 介 ］ 中心 性 分 析 ［ Ｊ ．武 汉 大 学 学 报 · 信 息 科 学 版， （ ） ： ２ ０ １ ０， ３ ５ １ ３ ７ ４ １ － ［ ］ ４ ｏ ｒ ｔ ａ Ｓ， Ｃ ｒ ｕ ｃ ｉ ｔ ｔ ｉ Ｐ， Ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ａ Ｖ． Ｔ ｈ ｅ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ Ａ ｎ ａ ｌ 　Ｐ 　 　 　 　 　 － ： ［ ］ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｕ ｒ ｂ ａ ｎ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ ｓ ａ Ｄ ｕ ａ ｌ Ａ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ Ｊ ． Ｐ ｈ ｓ ｉ ｃ ａ 　 　 　 　 　 ｙ ｐ ｐ ｙ ， ｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｎ ｄ ｔ ｓ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ａ： Ｓ 　Ｍ 　ａ 　ｉ 　Ａ ｐ ｐ （ ） ： ２ ０ ０ ６， ３ ６ ９ ２ ８ ５ ３ ８ ６ ６ － ［ ］ ５ ｉ ａ ｎ Ｂ，Ｃ ｌ ａ ｒ ａ ｍ ｕ ｎ ｔ Ｃ．Ａ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ａ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ ｔ ｏ 　Ｊ 　 　 　 　 ｇ ｐ ｐ 　 Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｎ Ｕ ｒ ｂ ａ ｎ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ Ｎ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ 　 　 　 　 　 　 　 － ［ ］ ， （ ） ： ｗ ｏ ｒ ｋ Ｊ ． Ｇ ｅ ｏ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ２ ０ ０ ２， ８ ２ １ ５ ７ １ ７ １ － ［ ］ ６ ｏ ｍ ｋ ｏ Ｍ， Ｗ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｓ，Ｃ ｌ ａ ｒ ａ ｍ ｕ ｎ ｔ Ｃ．Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ 　Ｔ 　 　 　 ｐ ［ ］ ， ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ ｓ Ｊ ． Ｃ ｏ ｍ ｕ ｔ ｅ ｒ ｓ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｅ ｓ 　 　 ｐ ， （ ） ： ａ ｎ ｄ Ｕ ｒ ｂ ａ ｎ Ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ２ ０ ０ ８， ３ ２ １ ４ １ ５ ２ 　 　 － ｙ ［ ］ ７ 　 邓亚娟 ，杨云峰 ，马 荣 国 ．基 于 复 杂 网 络 理 论 的 公 ］ ： 路网结 构 特 征 ［ Ｊ ．中 国 公 路 学 报 ， ２ ０ １ ０， ２ ３（ １） ９ ８ １ ０ ４ － ［ ］ ８ ｔ ｒ ｏ ｋ ｅ生 成 方 　 栾学晨 ，杨必胜 ．城市复杂道路网的 Ｓ ］ （ ） ： 法［ Ｊ ．地理与地理信息科学 ， ２ ０ ０ ９， ２ ５ １ ４ ９ ５ ２ － ［ ］ ： ９ ｒ ｅ ｅ ｍ ａ ｎ Ｌ Ｃ． Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ｔ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｌ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ Ｃ ｏ ｎ 　Ｆ 　 　 　 　 － ｙ 　 ，１ ｃ ｅ ｔ ｕ ａ ｌ Ｃ ｌ ａ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ［ Ｊ］ ．Ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｌ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ９ ７ ９， 　 　 ｐ （ ） ： １ ３ ２ １ ５ ２ ３ ９ － ［ ］Ｄ ：Ａ １ ０ ｕ ｃ ｋ ｈ ａ ｍ　 Ｍ，Ｋ ｕ ｌ ｉ ｋ Ｌ． ″ Ｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ｓ ｔ ″Ｐ ａ ｔ ｈ ｓ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ 　 － ｐ ／ ／ ｔ ｅ ｄ Ｒ ｏ ｕ ｔ ｅ Ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｎ ａ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ［ Ｍ］ Ｋ ｕ ｈ ｎ　 Ｗ， 　 　 　 　 ｇ Ｗ ｏ ｒ ｂ ｏ ｓ Ｍ　 Ｆ， Ｔ ｉ ｍ ｆ Ｓ． Ｓ ａ ｔ ｉ ａ ｌ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｈ ｅ ｏ 　 　 　 　 － ｙ ｐ ｐ

车道数设 Ｇ ｏ ｏ ｌ ｅ Ｍ ａ ｓ主 要 根 据 道 路 设 计 宽 度 、 ｇ ｐ 定， 反映了现有的道路等级状态 。 比较结果表明 ， 结构化道路等级和实际的主干路有差距 。 图 ７ 所 示的 ４ 条 道 路 是 结 构 分 析 等 级 较 高 而 没 有 列 入 武金堤 Ｇ ｏ ｏ ｌ ｅ Ｍ ａ ｓ主 干 道 的 部 分 道 路 。 其 中 ， ｇ ｐ 现有的 路是通往白沙洲 快 速 路 的 重 要 连 通 道 路 ， 道路设计级别难 以 应 对 较 大 的 交 通 需 求 ， 导致道 加剧了道路损坏 ， 目前该路已进行 路被过度使用 ， 全面改造 ； 珞狮路同样具有连通南湖 －街道口与洪 山的重要作用 ， 也是经常发生拥堵的区域 ， 目前已 提升了道路等级 ， 缓解交通压 经初步建立高架桥 ， 力， 东湖南路由于 Ｇ ｏ ｏ ｌ ｅ Ｍ ａ ｓ中尚未 更 新 等 级 ； ｇ ｐ 路宽设计较窄 ， 但是所起的道路网连通 毗邻东湖 ， 作用却十分明显 ， 需要予以关注 ； 而青王路是连接 光谷与青山 、 武汉火车站的一条重要枢纽 ， 所承担 的交通压力越来 越 大 ， 目前已建成的东三环便是 沿此路的延伸方向修建的高等级道路 。

图 ７　Ｇ ｏ ｏ ｌ ｅ Ｍ ａ ｓ道路等级差异分析 ｇ ｐ Ｆ ｉ ． ７　 Ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ Ｄ ｉ ｓ ｃ ｒ ｅ ａ ｎ ｃ ｔ ｏ Ｇ ｏ ｏ ｌ ｅ Ｍ ａ ｓ 　 ｇ ｙ ｐ ｙ ｇ ｐ 　 　

７ ３ ２

武汉大学学报·信息科学版

２ ０ １ ２年６月

： ｒ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｒ ａ ｈ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ． 　 　 　 　 ｙ ｇ ｐ ： ， Ｂ ｅ ｒ ｌ ｉ ｎ Ｓ ｒ ｉ ｎ ｅ ｒ ２ ０ ０ ３ ｐ ｇ ［ ］Ｋ １ １ ｒ ｕ ｓ ｋ ａ ｌ Ｊ Ｂ． Ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｅ ｓ ｔ Ｓ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ Ｓ ｕ ｂ ｔ ｒ ｅ ｅ ｏ ｆ ａ 　 　 　 　 　 　 　 ｐ ｇ 　 ］ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｉ ｎ Ｓ ａ ｌ ｅ ｓ ｍ ａ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ［ Ｊ ． Ｔ ｈ ｅ Ｇ ｒ ａ ｈ 　 　 　 　 ｇ ｐ 　 ， （ ） ： Ａｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｎ Ｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ １ ９ ５ ６， ７ １ ４ ８ ５ ０ 　 　 － ｙ
第一作者简介 ： 栾学晨 ， 博士生 ， 主要研究方向为 城 市 道 路 网 数 据 分析 、 建模和多尺度表达 。 ： Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｘ ｕ ｅ ｃ ｈ ｅ ｎ． ｌ ｕ ａ ｎ ｈ ｕ． ｅ ｄ ｕ． ｃ ｎ ＠ｗ

Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ ｓ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ 　 　 　 　 ｙ ｙ 　 ｏ ｎ Ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｘ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ 　 　 　 ｐ ｙ
１ ２ １ ２ １ ２ Ｌ ＵＡＮ 　 Ｘ ｕ ｅ ｃ ｈ ｅ ｎ Ｙ ＡＮＧ　 Ｂ ｉ ｓ ｈ ｅ ｎ Ｙ ｕ ｎ ｅ ｉ 　 ｇ 　ＺＨＡＮＧ　 ｆ ， ， ，

（ ，Ｍ ， １　Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｉ ｎ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｉ ｎ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｍ ｏ ｔ ｅ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ 　 　 　 　 　 　 ｙ ｙ ｇ ｇ ｙ ｇ ｐ ｐ ｇ ｇ 　 　 　 　 ， ，Ｗｕ ） Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ １ ２ ９Ｌ ｕ ｏ ｕ Ｒ ｏ ａ ｄ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ 　 　 　 ｙ ｙ ， （ ２　Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ Ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｔ ｅ ｍ ｏ ｒ ａ ｌ Ｄ ａ ｔ ａ Ｓ ｍ ａ ｒ ｔ Ａ ｃ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 　 　 － 　 　 　 　 　 ｇ ｇ ｐ ｐ ｑ ｐ ｐ 　 ， ，Ｗｕ ） Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ １ ２ ９Ｌ ｕ ｏ ｕ Ｒ ｏ ａ ｄ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ 　 　 　 ｙ ｙ

：Ａ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｘ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｕ ｒ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － ｐ ｐ ｐ ｙ ｂ ａ ｎ ｒ ｏ ａ ｄ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｄ ｕ ａ ｌ ｒ ａ ｈ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｋ ｅ ｓ ｏ ｆ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｇ ｐ ｇ ｙ 　 ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｏ ｋ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏ ｆ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ． Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｙ ｐ ， ｒ ｏ ａ ｄ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｖ ｉ ａ ｅ ａ ｃ ｈ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ａ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｃ ｒ ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｉ ｎ 　 　 　 　 　 　 　 　 － 　 － ｐ ｙ ｐ ｄ ｉ ｃ ｅ ｓ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｉ ｎ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － ｇ ｇ ｐ 　 ｄ ｅ ｘ． Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｏ ｋ ｅ ｓ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｐ ｙ 　 ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｆ ｌ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｒ ｏ ａ ｄ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ．Ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｐ ｇ ， ｃ ｒ ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｒ ｏ ａ ｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｓ ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｖ ｉ ａ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｃ ｒ ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｆ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｌ ｅ ｏ ｆ ｅ ｒ ｃ ｅ ｔ ｕ ａ ｌ ｒ ｏ ｕ ｉ ｎ ． 　 　 　 　 　 　 　 　 ｇ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｐ ｇ ： ； ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｇ Ｉ Ｓ ｏ ｍ ｌ ｅ ｘ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｒ ｏ ａ ｄ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓｒ ｏ ａ ｄ ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｅ ｓ ｓ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ －Ｔ ｃ 　 　 　 　 ｐ ｐ ｙ ｙ 　

： ， ， ， Ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ Ｌ Ｕ Ａ Ｎ Ｘ ｕ ｅ ｃ ｈ ｅ ｎ Ｐ ｈ ． Ｄ ｃ ａ ｎ ｄ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｍ ａ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ Ｌ ｏ Ｄ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｒ ｏ ａ ｄ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ． 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｊ ｙ ｇ ｐ 　 ： Ｅ ａ ｉ ｌ ｘ ｕ ｅ ｃ ｈ ｅ ｎ ． ｌ ｕ ａ ｎ ｈ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ －ｍ ＠ｗ

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏

下期主要内容预告
等 ? 多传感器组合导航系统的多尺度分布式滤波算法 　　　　　 林雪原 ， ， 观测值的压缩方法研究 李英冰 等 Ｓ Ｓ ? ＧＮ ? 一种利用镜像理论的射线跟踪改进算法 ＡＲ 影像边缘检测 ? 利用自适应最优极化对比增强的 Ｓ ＥＭ 上径流长度计算误差的定量分析 ? 格网 Ｄ ? 一种平面散乱点集的自适应空间划分算法 ? 利用目标规划与模拟退火算法的土地分区优化 李朝奎 ， 等 李平湘 ， 等 刘学军 ， 等 王结臣 ， 等 刘耀林 ， 等

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 殏



  本文关键词：城市道路复杂网络结构化等级分析，由笔耕文化传播整理发布。