基于拓扑和形态特征的城市道路交通状态空间自相关分析.pdfVIP

第16卷 第3 期 Vol. 16, No.3 2014 年5 月 May, 2014 基于拓扑与形态特征的城市道路交通状态空间 自相关分析 刘 康，段滢滢，陆 锋 （中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101） 摘要：城市道路交通状态具有空间自相关特征。某一道路交通状态的变化会对其周边道路产生影响，故把握道路 交通状态的空间自相关性是提高交通规划、交通预测水平的基础。然而，城市道路交通状态又具有空间异质性，即 道路交通状态的影响扩散并非各向同性，其使得道路交通状态空间自相关性的度量更为复杂，因此仅从地理空间 下道路之间的邻近关系出发进行分析有失偏颇。同时，城市道路具有拓扑结构特征和几何形态特征，二者对于交 通状态自相关性的影响和制约，却未引起足够重视。本文从城市道路的拓扑结构特征和几何形态特征出发，提出 了一种新的交通状态空间自相关路段识别规则，即基于交通状态变化的路段空间识别规则，通过拓扑社区发现方 法刻画路段在空间上的聚集特征，同时，基于Stroke 跟踪的几何形态概化来描述道路交通状态变化影响的空间异 质性。结果表明，利用本文提出的识别规则产生的交通状态自相关路段集合，较仅考虑地理空间邻近或拓扑结构 的识别规则更为合理，更好地揭示了城市道路交通状态的空间自相关特征。 关键词：城市交通；空间自相关；拓扑结构；社区发现 DOI:10.3724/SP.J. 1047.2014.00390 1 引言 空间视角判定道路的邻近性，忽视了道路的拓扑结 构特征与几何形态特征对交通的影响和制约，难 认知城市道路交通状态的变化规律，对于提高 免有失偏颇。段滢滢等提出空间邻近且拓扑等价 道路利用率、缓解交通拥堵具有重要意义。道路交 规则，以更好地揭示路段之间交通状态空间相关 [5] 通状态演化分析通常采用时序数据分析方法，较少 性 。该方法通过基于路段的对偶图中的节点度和 涉及道路之间的相互影响。针对个体道路本身交 中介中心性来判定路段的功能地位，其一方面节点 通状态的时间序列分析，难以全面认知路网交通状 度的自身差异性较小，另一方面节点度和中介中心 态的演化特征。研究道路交通状态的空间自相关 性这2 个指标与交通状态演化之间也并不一定强相 性，既可进一步理解和认知城市交通状态演变规 关，以此作为路段交通状态空间自相关识别依据， 律，又能为实时交通信息插补和短时交通预测模型 缺乏足够的合理性。 提供支持。 内部连接紧密、外部连接稀疏的社区结构可反 前人对城市道路交通状态的空间自相关研究 映路段在空间中的聚集性，而道路在空间中的几何 [6] 主要是通过道路之间的上下游关系来定义空间邻 形态差异可反映交通状态变化的空间异质性 。本 [1-2] [3-4] 文引入城市道路的拓扑结构特征和几何形态特征来 近 ，或认为一定空间范围的道路是邻近的 。相 关研究虽然考虑了地理空间下相邻道路之间的相 分析道路交通状态自相关特征，考虑道路在空间中 互影响，然而在实际情况中，城市道路交通状态的 的聚集性和交通状态传播的各向异性，提出了一种 影响并非各向同性，也并非均匀地向上下游扩散，