城市道路网络生长模型研究

发布时间：2020-09-30 10:28

　　随着城市化进程加快,城市人口增长和边界扩张现象显著,市内机动车数量迅猛增长,致使城市病(交通拥堵、环境恶化等)现象日益严重,抑制了城市的健康发展和高效运作。城市道路网络由城市内所有道路构成,它构成了城市的基本骨架,是城市中社会经济活动、人员流动、货物运输的载体。城市道路网络的空间布局与各种城市病现象息息相关,其合理性有利于促进社会的高效发展,提高人们的生活质量。因此,如何规划设计科学、合理的城市道路网络,优化路网空间布局,缓解交通压力和环境压力,是交通科学领域研究学者面对的具有挑战性的问题。城市道路网络复杂多样,道路网络的时空演化规律和机制难以发现。鉴于此,本文以复杂网络理论为基本知识储备,借助计算机仿真技术,对城市道路网络生长模型进行了系统研究,主要包括以下几方面:(1)借助已有的城市道路网络生长模型构建机制,提出了两个道路网络生长模型,模型A中随机生成新增节点,结合长度限制、角度偏好、度限制和相对近邻原则进行路段连接。模型B基于模型A进行改进。模型B借助节点的竞争机制选择出新增节点,结合广义长度限制、角度偏好、度限制和相对近邻原则进行路段连接,路段连接过程中考虑路段连接夹角限制。(2)在研究区域内分别使用模型A和模型B模拟道路网络生长,模拟过程中记录不同网络规模下的道路网络拓扑结构信息,使用度、单元格面积和形状因数等指标分析比较模型模拟结果与实际路网的以往实证研究数据,发现模型B在节点度分布、单元格形状因数分布特征都优于模型A,表明模型B的模拟结果更贴近实际路网结构,表明模型B的路网生长机制更接近实际道路网络生长过程。(3)以北京市道路网络为研究对象,首先对道路网络进行实证研究,标定道路网络生长模型(模型B)的参数,模拟北京市道路网络在1969-1978、1978-1990、1990-2000与2000-2008四个阶段的演化过程,将模拟结果和实际道路网络数据对比,发现道路网络宏观指标的相对误差均在10%以下,道路网络微观特征分析中度分布、路段方向角分布、单元格形状因数分布较接近,表明模型B对实际的城市道路网络演化进程有一定的适用性。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU984.191
【部分图文】：

技术框架,论文,道路网络,内容

主要研究内容逡逑文以构建道路网络生长模型为主要研宄内容，实现了不同模型的对际道路网络数据比对的工作。全文内容总共由五章组成，每一章的主介如下。逡逑一章：绪论。从国家实际统计数据出发，阐述了本论文研究的目的和国内外城市道路网络的实证研究和模型研究状况，简要归纳总结了６逡逑

规则网络,随机图,网络演化,随机网络

２．３．２逦随机网络（ｒａｎｄｏｍ邋ｎｅｔｗｏｒｋ）逡逑规则网络形式简单，易于理解和构建，但是随着研究的不断深入，学者规则网络与很多实际网络的结构特性有明显差异，并且无法解释网络演化带有的随机性。１９５９年，由Ｅｒｄｏｓ和ＲｅｎｙｉｔＷ提出的ＥＲ随机图理论对网络演化随机性进行了解释。在随机网络模型中，网络节点数固定，并以固定的率Ｐ连接网络中的任意两个节点。图２－２中给出了随机图的演化进程，分别展示概率ｐ邋＝邋0，邋１０个孤立点见图２－２（ａ）；概率＝邋生成的随机图，见图２－２（ｂ）；率／？邋＝邋０．２５生成的随机图，见图２－２（？：）。随机网络的聚类系数６１邋＝邋／？＝＜灸＞／７＇／《１表明规模大的稀疏的ＥＲ随机图不具备聚类特性。逡逑？

规则网络,节点,构造算法

北京交通大学硕士学位论文逦复杂网络基本理论逡逑同研究提出的ＷＳ小世界网络模型的构造算法如下：逡逑（１）规则网络构造：构造总节点数为Ｗ的最近邻耦合网络，这个节点围成逡逑一个环，网络中每个节点与其左右邻近的Ａ／２邋（Ａ：取偶数）个节点连接；逡逑（２）随机化重连：以固定概率／＾随机地进行网络中每条边的重新连接，即给逡逑定一条边，固定边的一端端点，随机选择网络中的一个节点为边的另一端点。在重逡逑连过程中需遵循任意两个节点之间最多只能存在一条边相连，同时每个节点不能逡逑连接自身。逡逑以上构造算法中连接概率ｐ是一个很重要的参数，当Ｐ＝０时，网络不进行随逡逑机化重连，构成的是完全规则网络；当／＞＝１时，构成的是完全随机网络。完全规逡逑则网络向完全向随机网络的过渡过程可以通过控制Ｐ值的大小来实现。正如图２－３逡逑所示。逡逑

【参考文献】