道路网结构复杂性定量测度方法研究

发布时间：2017-05-26 19:09

  本文关键词：道路网结构复杂性定量测度方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城市道路网是维持社会经济发展和人类日常活动的重要依托,是物质运输和能量流通的物理基础。随着城市化进程的加快,城市道路网正以惊人的速度扩张,其复杂性也将日益加强。20世纪末兴起的复杂网络理论为理解道路网结构复杂性提供了新视角。然而当前基于复杂网络的道路网研究多局限于形态复杂性及结构共性特征的探讨,缺乏从结构角度描述道路交叉连通方式的多样性、异质性、完整性等特征方面的定量指标。熵理论和分形理论是复杂性研究的代表性方法。学者们提出了拓扑信息熵和数种结构分形维测度方法,然而,当前拓扑信息熵存在方法模型不统一、仅能刻画网络某方面特征等不足：道路网结构分形特征的研究多局限于计盒维数,道路网的体积和度体积维数研究鲜见,其地学机理的解释尚待深入。现有地图拓扑信息测度指标多关注地图符号连通方式的多样性或连通程度的紧密性,缺乏定量刻画地图符号空间格局与结构特征方面的方法,尤其是较少考虑地图符号拓扑结构的紧凑性和异质性特征。论文定义了地图符号拓扑结构紧凑性和异质性信息熵,提出其计算方法,将其分别用于中国成都市、瑞典耶夫勒市和美国旧金山市的部分道路网,结果表明该方法能较为准确地描述道路网的拓扑结构。通过分析不同形态、不同规模、以及多尺度道路网的结构分形特征,并计算其盒覆盖结构分形维、体积及度体积结构分形维。分形维数值的比较分析表明,道路网是典型的结构分形体。其盒覆盖结构分形维数随尺度减小而降低,体积分形维数与网络的紧凑性、异质性等特征密切相关。度体积分形维数与尺度无关。论文还进一步证实了形态影响结构。道路网形态影响道路网结构的完整性、异质性、可达性、紧凑性等,三种结构分形维从不同角度共同刻画了这种影响。论文的相关研究成果不仅有助于理解道路网结构与功能的关系,为道路交通规划提供参考,还可以为道路网自动选取、多尺度表达提供理论依据。下一步将努力构建完善的道路网结构信息熵指标体系,以及尝试把论文中的相关指标与方法用于制图综合中。
【关键词】：道路网 结构 复杂网络 熵 分形
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491;P208
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 道路网结构复杂性研究现状11-13
• 1.3 研究目标13
• 1.4 论文组织结构安排13-15
• 第2章 道路网结构复杂性概述15-27
• 2.1 复杂性系统与复杂性科学研究综述15-19
• 2.1.1 复杂系统与复杂性15-16
• 2.1.2 复杂性科学16-19
• 2.2 道路网结构复杂性及其测度方法19-26
• 2.2.1 道路网结构复杂性及描述角度19-20
• 2.2.2 道路网结构复杂性的熵测度方法20-23
• 2.2.3 道路网结构复杂性的分形描述23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 顾及紧凑性和异质性的道路网结构复杂性定量测度27-36
• 3.1 道路网的图表征27-29
• 3.2 几种代表性的拓扑结构信息熵测度方法比较29
• 3.3 网络拓扑结构紧凑性与异质性信息熵：定义与计算方法29-31
• 3.4 方法有效性评估31-35
• 3.4.1 数据处理31-33
• 3.4.2 实验结果与分析33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 道路网结构复杂性的分形描述36-53
• 4.1 结构分形维：指标与定义36-37
• 4.2 数据来源与处理37-39
• 4.3 道路网结构分形：测算方法与数值分析39-45
• 4.3.1 结构分形维：测算方法39-43
• 4.3.2 不同测算方法下道路网结构分形维的比较分析43-45
• 4.4 不同尺度下道路网的结构分形特征的差异45-49
• 4.5 形态对道路网的结构分形特征的影响49-52
• 4.6 本章小结52-53
• 总结与展望53-55
• 论文主要工作53
• 论文创新点53-54
• 不足与展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60

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