一种基于SNA的城市空间网络可达性分析方法

本发明涉及城市可达性分析研究领域，具体涉及一种基于sna的城市空间网络可达性分析方法。

背景技术：

1、随着经济的快速发展，中国的城市化进程也在加快，中国主要城市的人口也大幅增加，由于基础设施系统发展时间周期性的限制，新城公共交通服务的建设速度往往滞后于人口增长的速度，为了缓解城市人口快速扩张带来的交通压力，在交通导向发展(tod)的概念下，主要通过公共交通系统扩张方式将城市边缘的农村地区转变为新市镇来实现。

2、由于新城与城市中心距离较远，就业与住房的空间错配不可逆转，空间可达性成为新城发展中的重要问题；利用公共交通枢纽转换公交网络出行的可达性提升出行范围是常用的方法；但由于公共交通中公交枢纽的集散功能和换乘功能，利用轨道交通系统(mts)和bs系统(bs)等公共交通系统能在较大范围上满足通行交通需求，然而由于人口分散，mts站点密度较低，导致新城市的可达性较低。

3、现有的新型城市空间可达性的改善方法主要包括加密mts网络、提高不同交通方式之间的换乘可达性等，但现有的mts建设周期较长，难以在短期内实现；并且mts站点的位置也受到人口和经济条件的影响，新城建设空间的可达性因素较为复杂，仅通过改变bs与mts之间的连通性一定程度上能解决当前的问题，但是缺乏一套精确的可达性分析，难以形成完善的城市空间运输网络体系。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于sna的城市空间网络可达性分析方法，解决以下技术问题：

2、怎样依据现有的运输网络优化拓宽城市网络结构，提高城市交通运行效率，改善城市空间网络可达性。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于sna的城市空间网络可达性分析方法，所述方法包括：

5、s1、获取公交站点和公交线路相关数据，并根据地铁站点与出入口数据信息重构bs网络(巴士网络)并获取bs网络指标；

6、s2、通过sna指标和历史数据选定重要测试指标对bs网络进行指标分析和比较；

7、s3、根据指标分析和比较结果进行网络优化，筛选出最佳优化结果。

8、于本实施例中，所述sna指标包括网络指标和接驳点指标：

9、所述网络指标用于评价研究区域内整个网络的可达性特征，所述可达性特征包括网络密度和网络鲁棒性(r)；

10、所述接驳点指标用于评价接入点性能，所述性能包括紧密中心性、中介中心性(bci)和度和特征向量中心性(eci)；

11、其中，网络鲁棒性(r)、接入点的中介中心性(bci)和特征向量中心性(eci)是评价mts站点公交网络可达性的三个重要指标，通过对网络鲁棒性(r)、接入点的中介中心性(bci)和特征向量中心性(eci)三个指标进行多标准分析。

12、于本实施例中，步骤s2中的所述指标分析和比较的方法为：

13、通过重构bs网络进行多个案例性能比较，筛选出最差案例进行优化；

14、根据sna和历史研究确定网络指标对bs网络指标进行测试，并判断是否为重要指标：

15、若是，则筛选出因子，进行多个案例性能比较，筛选出最差案例进行优化；

16、若否，则删除因子。

17、于本实施例中，步骤s3中所述网络优化的方法包括贪婪算法，所述贪婪算法的步骤为：

18、s31、通过公式计算出delta函数δuv；

19、其中u和v是新边连接的顶点指标，x是选择用于优化的指标(例如接近中心性)，l是有l条边的网络(或原网络)，l+1是多了一条边的网络；

20、s32、通过附加规则计算δuv现有边的delta值并判断delta值是否达到最大值：

21、若是，则添加新边，通过检查delta值的曲线是否平缓：

22、若是，则输出结果；

23、若否，则返回ss1并增加一条边；

24、若否，则返回ss2。

25、s33、循环至delta值的变化变得不明显为止，输出最佳的附加链路数和添加的线路。

26、于本实施例中，步骤s3中所述分析和比较的具体方法为：

27、s34、在原有网络上增加一条新线路后，衡量公交网络的改善程度；

28、s35、通过贪婪算法将产生最大改进的线路被选择并添加到bs网络中；

29、s36、在新的网络上以同样的方式生成第二个线路；

30、其中，上述这个过程会一直持续下去，直到添加一个新的链接不能显著提高可访问性为止。

31、于本实施例中，步骤s1中所述bs网络的构建方法为：

32、通过gps在线地图获取bs站点数据、bs线路数据和mts入口位置信息数据；

33、其中，bs站点数据和bs路线数据分别以节点集和边集表示；

34、选定bs站点位于mts入口半径范围≤200m内为接驳点；

35、根据接驳点信息和边集信息重构bs网络。

36、于本实施例中，所述多标准分析过程包括对多个案例进行评分：

37、通过公式计算出分数指标其中，i表示案例数；wx为指标x的权重系数；xmax为最大指标；xmin为最小指标；

38、将不同案例的分数指标进行相互比较，选取发展成熟案例中的分数指标为标准分数指标s0，根据比较结果进行公交-mts换乘可达性(b2mta)分析实现网络优化。

39、于本实施例中，所述附加规则包括两个附加规则：(1)附加边由两个不包含接驳点的节点生成；(2)附加边由接驳点和其他节点共同生成。

40、于本实施例中，所述b2mta分析方法包括：

41、选取delta值最大的网络进行下一次迭代，通过迭代生成增量值矩阵；

42、通过矩阵上单元格分别用不同颜色表示连接两个节点的delta值，并在网格上标记节点号；

43、其中，灰色表示两个节点不能连接，包括已经连接的节点；绿色表示两个节点能连接，且绿色的深浅代表delta值的不同值；

44、依据颜色分布及深浅变化对所述两个附加规则下的节点的换乘可达性进行比对。

45、于本实施例中，所述b2mta分析方法还包括：

46、根据迭代基础分别绘制所述两个附加规则下对应的delta值变化的曲线；

47、根据手肘法则计算delta值和网络鲁棒性(r)、接入点的中介中心性(bci)及特征向量中心性(eci)三个指标进行附加边的优化。

48、本发明的有益效果：

49、(1)本发明通过对社会网络分析(sna)和贪婪算法进行扩展，并基于网络密度、网络鲁棒性、紧密中心性、中介中心性、度和特征向量中心性等网络结构，构成了一种面向指标的网络优化方法。

50、(2)本发明通过设计b2mta可达性评价与优化框架，保证实现b2mta可达性评价的全面性和适应性强的优点同时利用b2mta可达性评价提升城市边缘区新市镇的可达性。

51、(3)本发明细化分析步骤，通过对网络鲁棒性、接入点的中介中心性和特征向量中心性三个指标进行多标准分析，通过delta值曲线，利用手肘算法依据及附加法则分析和计算delta值的附加边值，通过添加新的边来创建传输枢纽，实现从公交站点到公交网络一直到mts接口的高效连通，提高城市用运输网络体系的充分完善，通过刷选出可达性网络的最优结果。

52、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。