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道路网简化研究进展与展望 张青年 中山大学遥感与地理信息m程系．广州，510275 摘要：本文对道路网简化的主要方法进行了综述，分析了存在的问题，探讨了未来研究方向。 关键词；地图综合、道路网简化、图论、结构模式 道路网简化是地图综合的一个重要方面，也是建筑物等其他地图要素综合的基础。例如，在Agent 项目中，道路网是进行地图图面分割、构造meso agent的依据(Ruas 1999)。除此之外，道路网简化 也是数据集成的基本手段之一。例如，在地图导航服务中，可能需要叠加显示普通地图数据与高精 度的道路图数据，这就需要对高精度的导航道路数据进行简化，以便两个数据集能够正确匹配。作 为地图综合研究的一个重要部分，道路网简化的研究已取得了明显进展，针对不同的综合目的提出 了一些行之有效的方法。但是，目前的简化方法还不能全方位满足各种约束条件。 1道路网简化的约束条件 在长期的地图综合实践中，形成了道路网简化的一些基本认识。虽然这些基本认识并未被总结 成系统全面的规范，不同的制图者有认识上的差异，但道路网简化的基本要求还是明确的。这些基 本要求构成了道路网简化的约束条件。归纳如下： 1．1重要的道路和节点 道路网中重要的道路和节点必须被选取，这种重要性主要由其属性来体现。例如，道路等级的 差异在很大程度上反映了其重要性的差异，道路等级越高，其重要性越大。节点的重要性主要通过 城市的等级、人口规模等属性来反映，例如省会城市的重要性高于地级市和县级市；同一级别的城 市中，人口规模较大的城市相对重要性较大。依据道路和节点的属性来进行道路的选取是道路网简 化的有效方法，但不能保证道路网的连通性等特点。 1．2道路网的连通性 道路往往是相互连接在一起的，构成连通的道路网。连通性是道路网的基本特点之一，从一个 地点出发，必须有路径到达其他地点，包括最短路径和其他可能的路径。地图综合不能破坏道路网 的连通性。有些研究者依据两个节点之间的最短路径来保持道路网的连通性，例如Mackaness and Beard(1993)使用最小成本连通树，Thomson and Richardson(1995)使用最短路径连通树。 1．3视觉上突出的道路和节点 观察一幅道路图，总有一些道路和节点比其他道路和节点更能引起观察者的注意。这些视觉上 突出的道路网要素，往往是道路网中的一些重要道路和节点，因此应优先选取。其中，延伸较长的 道路较易引起人们注意，这些道路往往是高等级的道路，因为高等级的道路往往比低等级的道路延 伸更远：度数较大的节点较其他节点更易引起人们的注意，它们往往对应着交通枢纽，许多道路在 此交汇，城市规模通常较大。 1．4道路网密度差异 道路网的不同部分往往存在密度差异，局部区域道路网密集，而其他区域道路稀疏。例如，我 国的公路网、铁路网都存在明显的密度差异，东部密集、西部稀疏。在地图综合之后，密度差异可 能有所缩小，但密度差异的总体趋势不应改变，即应该在密集区域选取较多道路，而在稀疏地区选 取较少道路。例如全国公路网简化时，在东部区域以较大幅度取舍，而在西部区域以稍小幅度取舍， 但不能改变东密西疏的总体格局。 153 1．5道路网结构模式 有的道路网具有一定的结构模式，例如放射状、规则格网状，等等。放射状网络往往有一个交 通枢纽，许多道路在此交汇；以及～个或多个环状道路围绕该枢纽状节点。例如，以北京为中心的 铁路网具有放射状特点。规则格网状网络由两组道路组成，每组道路由若干条大致平行的道路组成。 例如，西安等城市的街道网表现为格网状。当然，实际的道路网不一定是典型的放射状、规则格网 状，可能是多种结构模式的混合物，也可能只有典型结构模式的部分特点。例如，北京市的街道网 是放射状和格网状的结合。道路网结构模式往往构成道路网最重要的特点之一，因此有必要保持在 综合后的地图中。 ＼ 1 J 1I‘一 、 ，，．L 1 ＼ l I 。～ ．，J ?一 肛I ：逸f。 上 白 叶l卜 k L1 fI_J’ ‘、l I● r ，1 1 I’J ～1)＼l l A y L f 世。 图1三种常见的道路网结构模式：放射状、格网状、不规则状 1．6小结 上面列举了道路网简化中通常需要考虑的一些因素，这些因素从不同侧面反映了道路网的一些 特点。其中，有些因素易于形式化和实施，例如依据道路属性按重要性选取。但有些因素则难于进 行形式化描述而难以在道路网简化中实施，最突出的是道路网的结构模式。虽然这些因素都很重要， 但由于认识及技术上的原因，目前的道路网简化方法主要以其中某种因素为约束。 2道路网简化的主要方法 2．1图论方法用于道路网简化 道路通常相互交织形成有回路的网络，适合于用图论方法描述，因此图论方法很早就被用于道 路网的概括。图可以自然的方式表示道路网的拓扑