基于鄰近圖的道路網(wǎng)絡(luò)特征分析

王少華,鐘耳順,廖華軍,左堯,蔡文文,龍亮

( 1. 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101; 2. 北京超圖軟件股份有限公司,北京 100015; 3. 北京市地理信息核心軟件與應(yīng)用工程技術(shù)研究中心,北京 100015)

論文來源:《測(cè)繪通報(bào)》2017年 第8期

摘要:基于鄰近圖理論針對(duì)北京道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并結(jié)合道路網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)分析,進(jìn)而研究了北京道路網(wǎng)絡(luò)特征。結(jié)果表明,相關(guān)鄰近圖能較好地反映北京道路網(wǎng)絡(luò)特征,基于鄰近圖分析道路網(wǎng)絡(luò)特征為道路網(wǎng)絡(luò)分析提供了理論支撐。

關(guān)鍵詞: 鄰近圖,道路網(wǎng)絡(luò),空間分析,空間索

鄰近圖分析始于 20 世紀(jì) 80 年代。近年來,隨著對(duì)鄰近圖研究的深入[1],基于鄰近圖理論的相關(guān)研究在地理空間分析中得到應(yīng)用。郭慶勝等驗(yàn)證了基于鄰近圖的點(diǎn)集聚類分析的可行性,并使用不同的鄰近圖分析得到不同的聚類效果[2]; 宋曉梅等通過 k 階空間鄰近圖處理空間聚類問題[3]; Adamatzky等使用鄰近圖進(jìn)行道路演化分析[4],并使用微觀模擬得到較好的研究結(jié)果。道路網(wǎng)絡(luò)是道路網(wǎng)絡(luò)分析的空間地理對(duì)象[5-7],道路網(wǎng)絡(luò)特征分析在道路網(wǎng)絡(luò)演化分析中具有重要作用[8-9]。鄰近性特征分析是進(jìn)行道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析、道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模擬、道路網(wǎng)絡(luò)演化等空間網(wǎng)絡(luò)分析采用的基礎(chǔ)方法,本文采用基于鄰近圖理論的方法分析北京道路網(wǎng)絡(luò)的鄰近圖特征。

1 鄰近圖理論簡(jiǎn)介

考慮到鄰近圖的相關(guān)性質(zhì)與道路網(wǎng)絡(luò)特征,本節(jié)選取 6 種鄰近圖類型進(jìn)行分析。

(1) 近鄰鄰近圖( nearest neighbor graph,NNG) :平面點(diǎn)集中每個(gè)點(diǎn)與最近的若干個(gè)點(diǎn)連接形成結(jié)果圖

(2) 最 小 生 成 樹 ( minimum spanning tree, MST) : 平面點(diǎn)集之間的生成樹,要求滿足邊集合的長(zhǎng)度總和最小。

(3) 相關(guān)鄰近圖 ( relative neighborhood graph,RNG) : 即若u,v∈V,邊( u,v) ∈RNG; 若不存在點(diǎn)w,則 max{ d( u,w) ,d( v,w) } <d( u,v

(4) Gabriel 圖( gabriel graph,GG) : 若u,v∈ V,邊( u,v) ∈GG; 若不存在點(diǎn) w,則 max{ d2( u,w) , d2( v,w) } <d2( u,v) 。

(5) 德 羅 內(nèi) 三 角 網(wǎng) ( delaunay triangulation, DT) : 平面點(diǎn)集生成鄰接不重疊的三角形,每個(gè)三角形的外接圓中不包含點(diǎn)集中任何其他點(diǎn)。

(6) Urquhart 圖( urquhart graph,UG) ; 平面節(jié)集的 DT 圖中去掉每個(gè)三角網(wǎng)中長(zhǎng)度最長(zhǎng)的那條邊之后所生成的圖。


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