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基于统计力学的城市交通景观研究与实证

王硕  
【摘要】:城市交通系统是一个复杂的系统,虽然改革开放以来,国内城市化发展的步伐明显加快,但是,由于历史和自然条件的限制,以及各种学科的发展趋势,很多城市出现了城市交通景观与城市发展要求不相适应的现象。这给人们的生产和生活出行带来了诸多不便,同时,由此引发了一系列的社会问题。因此,想要塑造一个良好的城市交通景观,不能只从道路的传统的景观入手,除了要考虑的静态景观和动态景观以外,还要更多考虑到其他因素和存在,例如城市交通的结构、人的知识结构、性别、年龄结构,社会经济、社会结构、城市类型都对交通景观有着潜在的不可忽视的影响。所以,研究城市交通景观,能为以后有针对性的改变城市交通的不良状况提供一定的理论支持。 本文首先分析了传统范畴的交通景观;然后以统计力学理论为基础,结合复杂网络和交通安全性、可靠性理论,建立了城市交通景观的复杂网络模型,并选取合适的评价指标;紧接着在前人相关研究成果的基础上,综合研究城市交通路网的连通可靠性;最后以三个不同路网的城市为例进行了实证分析。本研究把关注的目标放在基于统计力学的城市交通景观在复杂网络模型的可靠性研究上,有一定的理论和现实意义。 研究的主要内容: (1)阐述了本文的研究目的和意义,全面地综述了国内外在相关领域的研究进展状况。 (2)通过对传统范畴的交通景观的理解和景观学的发展趋势的研究,对道路交通景观设计提出了研究方法。 (3)分析了城市道路的组成和类型,阐述了城市交通路网的概念、特征、分类和作用;对城市道路网络的特征进行了分析。最后系统地描述了统计力学和复杂网络理论,并对复杂网络的基本特征进行分析,介绍了复杂网络常用的统计特征值和经典模型。 (4)从系统可靠性理论出发,阐述了系统可靠性的定义,在此基础上准确地定义了城市道路网络可靠性的概念,指出了研究城市道路网络可靠性的意义,分析了研究城市道路网络可靠性的评价指标和评价方法,确立了适合本文研究展开的评价指标和评价方法。建立了基于复杂网络的城市道路网络模型,确立了城市道路网络的复杂网络静态特征参数;给出了基于复杂网络的城市道路网络可靠性的定义,确立了基于复杂网络的城市道路网络可靠性评价指标。 (5)对北京、成都、兰州市的道路网络现状和交通特征进行了分析研究。构建复杂网络模型来模拟统计力学的城市交通景观。并根据所收集数据确定所建复杂网络的规模;应用计算机程序分别计算出了三座城市道路网络对应的复杂网络的度和度分布、平均路径长度,并结合实际情况对计算结果的现实意义进行了详细地分析,与此同时确定了网络的性质,他们有明显的分形特征和小世界特性。


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