基于 SuperMap GIS 的道路網(wǎng)絡(luò)特征分析

0 引 言

近 30 年來(lái)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)( Ge-ographic Information System，以下簡(jiǎn)稱 GIS) 在交通領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外受到了極大重視。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到智能交通與交通運(yùn)輸管理的各個(gè)方面，并正逐步發(fā)展成為一門新興學(xué)科—交通地理信息系統(tǒng)( Geographic Information System for Transportation，即 GIS - T) [1]。交通地理信息系統(tǒng)是 GIS 重要的研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域之一，交通 GIS 是研究現(xiàn)代城市交通問(wèn)題的一種重要技術(shù)手段，主要涉及交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的時(shí)空、拓?fù)浜蛯傩蕴卣鞯墓芾?、分析和服?wù)[2]，現(xiàn)有方法和技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理、可視化和交通網(wǎng)絡(luò)分析，對(duì)于分析和研究日益復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀特征迫切需要在 GIS 平臺(tái)中結(jié)合新的研究視角開(kāi)展交通網(wǎng)絡(luò)的特征分析研究。

1 道路網(wǎng)絡(luò)特征分析概述

城市道路網(wǎng)絡(luò)研究體系比較復(fù)雜，滲透了地理學(xué)，歷史學(xué)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)等眾多領(lǐng)域，不同研究視角對(duì)道路的分析有不同側(cè)重點(diǎn)，例如建筑學(xué)側(cè)重道路景觀[3 - 4]、地理學(xué)重視空間結(jié)構(gòu)與城市屬性[5]、而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究人員偏重統(tǒng)計(jì)規(guī)律[6]，近年來(lái)眾多從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)角度的實(shí)證研究證實(shí)了不同城市道路網(wǎng)絡(luò)體系中許多定量特征存在相似點(diǎn)。在研究中網(wǎng)絡(luò)邊對(duì)應(yīng)實(shí)體道路，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是對(duì)道路交叉口的抽象。

隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究學(xué)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究的關(guān)注度不斷提高，出現(xiàn)了一系列研究成果。英國(guó)倫敦大學(xué)空間分析學(xué)者 Michael Batty，將地理學(xué)與網(wǎng)絡(luò)科學(xué)結(jié)合，首次提出了網(wǎng)絡(luò)地理學(xué)的概念[7]。同時(shí)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的理論方法也為交通網(wǎng)絡(luò)的研究注入了新的動(dòng)力，其中，網(wǎng)絡(luò)中心性的理論方法成為交通地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析的重要方法之一[8]，網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性方法用于分析交通空間格局變化[9]，網(wǎng)絡(luò)分析綜合空間分析技術(shù)，形成了空間網(wǎng)絡(luò)分析體系[10]。因此，引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究方法，進(jìn)行交通網(wǎng)絡(luò)特征分析研究，對(duì)于深化研究交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)際問(wèn)題具有重要意義。

2 研究數(shù)據(jù)

2. 1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究選取數(shù)據(jù)是以國(guó)家科技部 863 課題“動(dòng)態(tài)對(duì)等結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式導(dǎo)航與定位電子地圖服務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)與示范”中北京道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源。

2. 2 道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幚?/h4>

在道路網(wǎng)絡(luò)分析中，通常需要將道路網(wǎng)絡(luò)抽象為雙向道路網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際道路網(wǎng)絡(luò)需要提取道路網(wǎng)絡(luò)中心線[11]、道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幚淼确椒ǖ玫诫p向道路網(wǎng)絡(luò)。本文的研究?jī)?nèi)容北京城市道路網(wǎng)絡(luò)特征分析研究假設(shè)道路網(wǎng)絡(luò)為雙向道路網(wǎng)絡(luò)( 滿足雙向拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)關(guān)系) ，經(jīng)過(guò)對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)的道路網(wǎng)絡(luò)中心線提取、道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幚? 鄰近節(jié)點(diǎn)合并、去除重復(fù)線、合并假節(jié)點(diǎn)等) 過(guò)程，得到雙向北京道路網(wǎng)絡(luò)。最后根據(jù)研究區(qū)域范圍，使用疊加分析方法，分別得到北京六環(huán)內(nèi)道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

3 道路網(wǎng)絡(luò)特征分析

SuperMap GIS 平臺(tái)軟件提供空間數(shù)據(jù)的采集、管理、編輯、瀏覽、查詢、分析、制圖輸出等 GIS 核心功能，并具有強(qiáng)大的海量空間數(shù)據(jù)管理和多源數(shù)據(jù)無(wú)縫集成能力。具有界面友好、易于操作、功能強(qiáng)大、系統(tǒng)穩(wěn)定、性能卓越等優(yōu)點(diǎn)。SuperMap GIS 提供道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建、路徑分析、旅行商分析、物流配送、選址分區(qū)等網(wǎng)絡(luò)分析功能，本文將基于 SuperMap GIS 平臺(tái)選取北京道路網(wǎng)絡(luò)分析道路網(wǎng)絡(luò)特征，其中包括統(tǒng)計(jì)特征、網(wǎng)絡(luò)中心性特征、網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性特征等。

3. 1 道路網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征分析

基于 SuperMap GIS 組件計(jì)算分析北京道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征?；诘缆窋?shù)據(jù)構(gòu)建道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌謩e得到各個(gè)區(qū)域的道路網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)、弧段數(shù)、道路長(zhǎng)度等參數(shù) 。

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