城市交通路網(wǎng)時(shí)空演化復(fù)雜性建模研究.pdf

1、人口與道路網(wǎng)絡(luò)是城市系統(tǒng)的兩個重要組成部分，其中城市人口空間分布是城市系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是城市中一切社會經(jīng)濟(jì)活動的前提條件;而城市道路網(wǎng)絡(luò)是城市系統(tǒng)的骨架，是城市中一切社會經(jīng)濟(jì)活動的載體，兩者共同促進(jìn)著城市的發(fā)展。然而，兩者之間還存在著復(fù)雜的相互關(guān)系。城市人口空間分布是構(gòu)建城市道路網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，特定的城市人口空間分布可以導(dǎo)致相應(yīng)的城市交通道路網(wǎng)絡(luò)模式;反之，城市交通道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也會對城市的人口空間分布和形態(tài)產(chǎn)生巨大的約束和導(dǎo)向作用。因此，通過

2、城市人口空間分布的研究，能幫助人們發(fā)現(xiàn)城市交通道路網(wǎng)絡(luò)演化的驅(qū)動力，揭示城市交通道路網(wǎng)絡(luò)演化機(jī)理，理解人—車—路—環(huán)境之間的影響機(jī)制，為緩解交通擁堵措施的制定，科學(xué)合理的城市規(guī)劃提供理論支持。
　　具體來講，本論文研究工作主要有以下幾個方面:
　　(1)人口分布演化:人口作為城市規(guī)模的基本特征之一，其數(shù)量和空間分布對城市形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能有較大的影響。本論文通過引入了偏好和隨機(jī)探索機(jī)制，并綜合考慮了交通小區(qū)人口的承載能力、最大

3、遷移距離、遷移率、隨機(jī)遷移參數(shù)，建立了城市人口演化模型。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著承載能力、最大遷移距離、遷移率的增大，人口分布呈現(xiàn)出集中化，而隨著隨機(jī)遷移參數(shù)的增加，人口分布則表現(xiàn)為分散化。
　　(2)人口分布影響下的路網(wǎng)演化:通過引入相對鄰域圖和Fermat-Webber選址問題作為城市交通道路網(wǎng)絡(luò)的連接機(jī)制，建立了基于人口分布驅(qū)動下的城市道路網(wǎng)絡(luò)的演化模型。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了人口對道路網(wǎng)絡(luò)演化的影響。進(jìn)一步分析了城市路網(wǎng)演化

4、過程中的拓?fù)涮卣鳎缍确植?、介?shù)、覆蓋度、環(huán)性和樹性等。數(shù)值仿真結(jié)果表明人口分布對路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有較大的影響。
　　(3)投資和交通設(shè)施承載力影響下的路網(wǎng)演化:通過考慮中心區(qū)域和投資對路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響，在最大化交通設(shè)施承載力的目標(biāo)下，提出了城市道路網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)結(jié)構(gòu)演化模型。數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究了不同的城市路網(wǎng)初始形態(tài)對道路網(wǎng)絡(luò)演化的影響。此外，城市中心區(qū)域的數(shù)目也將對整個交通設(shè)施的承載力產(chǎn)生很大影響，且多中心區(qū)域的交通設(shè)施承載力會比單中心道路交

5、通設(shè)施承載力大。
　　(4)人口分布和路網(wǎng)的互演化:通過考慮房價(jià)和道路可達(dá)性的影響，建立了城市道路網(wǎng)絡(luò)和城市人口分布的互演化模型。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示人口分布和城市道路網(wǎng)絡(luò)之間相互作用、相互促進(jìn)的演變規(guī)律，研究了互演化過程中城市路網(wǎng)的典型拓?fù)鋵傩浴?br>　　(5)實(shí)證分析:以北京市道路網(wǎng)絡(luò)為例對人口分布和道路網(wǎng)絡(luò)的互演化模型進(jìn)行了實(shí)證驗(yàn)證。通過分析北京市人口和道路網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律，對比模擬路網(wǎng)和真實(shí)路網(wǎng)的各項(xiàng)度量指標(biāo)，驗(yàn)證了本論文提