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原文传递城市交通路网时空演化复杂性建模研究

论文题名：	城市交通路网时空演化复杂性建模研究
关键词：	城市道路网络;时空演化;人口分布;交通拥堵
摘要：	人口与道路网络是城市系统的两个重要组成部分，其中城市人口空间分布是城市系统的基础，也是城市中一切社会经济活动的前提条件;而城市道路网络是城市系统的骨架，是城市中一切社会经济活动的载体，两者共同促进着城市的发展。然而，两者之间还存在着复杂的相互关系。城市人口空间分布是构建城市道路网络的基础，特定的城市人口空间分布可以导致相应的城市交通道路网络模式;反之，城市交通道路网络系统也会对城市的人口空间分布和形态产生巨大的约束和导向作用。因此，通过城市人口空间分布的研究，能帮助人们发现城市交通道路网络演化的驱动力，揭示城市交通道路网络演化机理，理解人—车—路—环境之间的影响机制，为缓解交通拥堵措施的制定，科学合理的城市规划提供理论支持。　　具体来讲，本论文研究工作主要有以下几个方面: 　　(1)人口分布演化:人口作为城市规模的基本特征之一，其数量和空间分布对城市形态、结构和功能有较大的影响。本论文通过引入了偏好和随机探索机制，并综合考虑了交通小区人口的承载能力、最大迁移距离、迁移率、随机迁移参数，建立了城市人口演化模型。数值模拟实验结果表明，随着承载能力、最大迁移距离、迁移率的增大，人口分布呈现出集中化，而随着随机迁移参数的增加，人口分布则表现为分散化。　　(2)人口分布影响下的路网演化:通过引入相对邻域图和Fermat-Webber选址问题作为城市交通道路网络的连接机制，建立了基于人口分布驱动下的城市道路网络的演化模型。数值模拟实验验证了人口对道路网络演化的影响。进一步分析了城市路网演化过程中的拓扑特征，如度分布、介数、覆盖度、环性和树性等。数值仿真结果表明人口分布对路网拓扑结构有较大的影响。　　(3)投资和交通设施承载力影响下的路网演化:通过考虑中心区域和投资对路网拓扑结构影响，在最大化交通设施承载力的目标下，提出了城市道路网络最优结构演化模型。数值实验研究了不同的城市路网初始形态对道路网络演化的影响。此外，城市中心区域的数目也将对整个交通设施的承载力产生很大影响，且多中心区域的交通设施承载力会比单中心道路交通设施承载力大。　　(4)人口分布和路网的互演化:通过考虑房价和道路可达性的影响，建立了城市道路网络和城市人口分布的互演化模型。数值模拟实验结果揭示人口分布和城市道路网络之间相互作用、相互促进的演变规律，研究了互演化过程中城市路网的典型拓扑属性。　　(5)实证分析:以北京市道路网络为例对人口分布和道路网络的互演化模型进行了实证验证。通过分析北京市人口和道路网络演化规律，对比模拟路网和真实路网的各项度量指标，验证了本论文提出的城市道路网络演化模型可以较好的揭示道路网络演化过程。
作者：	赵方霞
专业：	系统分析与集成
导师：	高自友
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文