[发明专利]公交网络拓扑属性与空间属性的分析方法

说明书

本发明提供的公交网络拓扑属性与空间属性分析方法，包括：获取目标城市的原始数据，所述原始数据包括公交站点和公交线路数据；根据原始数据建立复杂网络模型；基于复杂网络模型建立分析体系；采用分析体系对复杂网络模型进行分析，得到分析结果。该方法从城镇公交网络的拓扑结构统计特征和空间属性两个方面进行分析，选取典型的山地城市和平原城市数据作对比，尝试总结城镇公交网络结构与城镇空间自身地理环境和空间结构模式之间的整体关系。

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，具体涉及公交网络拓扑属性与空间属性的分析方法。

背景技术

深入了解公共交通网络(public transportation networks)的结构和性质，对于城乡规划与管理、政策制定、防灾减灾管理等工作至关重要。近年来，复杂网络理论(thetheory of complex networks)成为研究公共交通网络(public-transport networks,PTNs)的有效工具，大量文献对公交网络、航空网络、地铁网络(metro)、铁路网络(railway)、道路网络(urban road traffic network)、海运网络等公共交通网络展开研究，主要研究内容和研究发展趋势如下：

(1)持续关注公共交通网络拓扑结构基本特征，如对网络的社团属性(communityproperties)、“k-核”层级(“the‘k-core layer’)，小世界特征和无标度特征进行研究。(2)提出新的计算指标，建立新的模型或优化原有网络模型。如建立多重权重(complexnetwork model with multi-weights)的公交网络模型；构建基于平均出行时间的动态加权公交网络模型；建立基于竞争-合作关系的公交线路空间模型；建立包括车道数量、宽度等特征的城镇道路网络模型；提出新的测量指标，如the average sum of the nearest-neighbors’degree-degree correlation和the degree average edges among thenearest-neighbors；提出重复因子(concept of duplication factor)指标用于分析公交线路上行线路和下行线路的差异，提出Bonacich power centrality用于测量公共交通网络连通性。(3)在Albert等对复杂网络动力学行为讨论的基础上，对公共交通网络的鲁棒性(robustness)展开研究。(4)对公共交通系统相关要素或以之为基础的社会动力学过程进行讨论。如分析公交网络、地铁网络的乘客流(Passenger flow)特征，并对客流和车流的相互关系展开研究；分析疾病在公交网络上的传播特征等。(5)对于公共交通网络的时间演变特征进行分析。如阐述公交网络的时间动态(temporal dynamics)特征；研究航空网络在相对较长时间段内的时间演变规律等。同时，部分学者开始从某些方面研究公共交通网络的空间属性，如建立新的公交网络空间模型(spatial representation model)，发现公交网络社团的地理特征与城市社会-经济地理分区的关联性特征，讨论公交网络重要线路和节点在城市空间上的分布规律，发现航空网络层级性的地理空间分布规律等。

综上所述，现有对于公共交通网络的研究，在不同方向上取得了大量研究成果。但在两个方面，仍然存在进一步研究的必要性和可能性。

(1)对于公共交通网络拓扑结构方面的研究相对较多，此类研究更多地发现了不同城市公共交通网络存在的共通性规律。对于公共交通网络这样基于特定地理空间的人工系统而言，其具有明确的空间属性，受到空间环境的影响和制约，交通系统及相关的城市规划、管理实践工作都是基于确定的地理单元而开展的。而目前在公交网络的理论认识上，尚不清楚城市地理空间属性对于交通系统网络结构的形成和演变规律具备怎样的影响，实践上也相对缺乏基于特定空间环境的针对性管理和规划方法。