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《西南交通大学》 2017年
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基于随机游走的道路选取研究

徐云辉  
【摘要】:城市道路网是整个城市人流、物流运输的重要通道,是城市赖以生存与发展的重要物质基础。近年来,随着计算机与互联网技术的快速发展,城市道路网多尺度表达被广泛应用于电子地图导航与定位、地图制图学、空间数据挖掘与分析。如何对道路重要性进行评估和选取仍是其应用的核心问题之一。目前为止,道路的选取方法大多还是考虑到路网的空间形态特征和结构特征,对道路的交通运输功能关注较少;其中部分原因是大规模实时道路交通流数据不宜获得。随机游走作为研究信息或者能量扩散的基础模型,是研究一系列连续的随机步骤构成路径的统计模型,被广泛应用于多个学科。学者们基于随机游走算法构建了两种道路交通流模拟模型,即基于拓扑的交通流估算模型和基于几何的交通流估算模型。本论文依据人类行为学研究成果和道路网结构、形态,确定交通流估算模型参数,探究人类路径选择行为对道路交通流分布的影响,并对两种交通流估算模型进行优化。将估算的道路交通流与实际道路交通流做相关性分析,结果表明可以使用这两种交通流估算模型对道路交通流进行估算,基于几何的交通流估算模型在稳定性、准确性、要优于基于拓扑的交通流估算模型。道路交通流负载情况直接反映了道路的运输功能。那么,在制图综合中也应该考虑此功能。本文以香港岛道路网为例。分别以道路交通流、道路网长度、道路中介中心性、邻近中心性、集聚系数、度中心性作为选取依据,选取道路。并将选取结果与专家地图进行对比,结果表明交通流能同时顾及路网完整性和连通性,整体选取结果较好,可以作为道路选取指标之一。本论文的相关研究成果有助于理解道路交通流动态演化机制,为道路网制图综合和多尺度表达提供方法支持。
【关键词】:道路网 随机游走 交通流 道路选取
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P208;P283
【目录】:
  • 摘要6-7
  • Abstract7-12
  • 第1章 绪论12-17
  • 1.1 选题背景及意义12-13
  • 1.2 国内外研究现状13-15
  • 1.3 研究目标和内容15
  • 1.4 论文组织结构15-17
  • 第2章 城市道路选取研究综述17-32
  • 2.1 道路网表征方法17-22
  • 2.1.1 基于原始图的道路表征方法17-21
  • 2.1.2 基于对偶图的道路网表征方法21-22
  • 2.2 道路重要性定义的模型22-27
  • 2.2.1 几何单指标模型22-23
  • 2.2.2 结构单指标模型23-26
  • 2.2.3 多指标综合模型26-27
  • 2.3 道路选取27-30
  • 2.3.1 道路选取概念27
  • 2.3.2 道路选取依据27-28
  • 2.3.3 道路选方法28-30
  • 2.3.4 选取结果的评估30
  • 本章小结30-32
  • 第3章 基于随机游走的道路交通流估算32-52
  • 3.1 引言32
  • 3.2 随机游走概述32-33
  • 3.2.1 随机游走概念32-33
  • 3.2.2 随机游走模型33
  • 3.3 顾及道路特征的随机游走模型33-41
  • 3.3.1 PageRank算法35-39
  • 3.3.2 基于拓扑的随机游走模型39-40
  • 3.3.3 基于几何的随机游走模型40-41
  • 3.4 交通流估算模型41-44
  • 3.4.1 基于拓扑的交通流估算模型41-43
  • 3.4.2 基于几何的交通流估算模型43-44
  • 3.5 交通流估算实验设计44-48
  • 3.5.1 数据来源与处理45-46
  • 3.5.2 交通流估算实验设计46-48
  • 3.6 交通流估算结果分析48-51
  • 3.6.1 基于拓扑的交通流估算与实际交通流对比分析48-50
  • 3.6.2 基于几何的交通流估算与实际交通流对比分析50-51
  • 本章小结51-52
  • 第4章 模拟交通流在道路选取中的应用52-59
  • 4.1 引言52
  • 4.2 基于模拟交通流的道路重要性定义52-53
  • 4.2.1 代表性的道路重要性定义指标52-53
  • 4.2.2 交通流与道路重要性的联系53
  • 4.3 基于模拟交通流的道路选取方法53-54
  • 4.4 实验结果与分析54-58
  • 4.4.1 目视对比评价54-57
  • 4.4.2 定量分析57-58
  • 本章小结58-59
  • 结论与展望59-61
  • 总结59
  • 结论59-60
  • 不足与展望60-61
  • 致谢61-62
  • 参考文献62-66

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