一种复杂交通网络的多尺度聚集模式分析方法技术

本发明专利技术提供了一种复杂交通网络的多尺度聚集模式分析方法，首先计算公路交通网络的邻接矩阵、位置属性矩阵、距离权重矩阵、道路等级矩阵、分时段交通拥堵程度矩阵；其次，在原有PageRank算法基础上加入路网权重影响因子，得到改进的PageRank算法，以确定关键性节点排序情况；最后，通过关键性节点排序和最短路径距离两个指标绘制二维决策图，确定谱聚类中心点和聚类个数，同时在谱聚类中的相似度矩阵的基础上加入位置、距离、道路等级和动态交通拥堵程度权重矩阵，得到新的符合实际路网情况的加权矩阵，然后进行聚类分析，得到路网聚集区块。本发明专利技术可分析公路交通网络跨越行政区划的区块聚集特性，为交通规划、设计工作以及养护、维护工作等提供决策参考。护工作等提供决策参考。护工作等提供决策参考。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂交通网络的多尺度聚集模式分析方法


[0001]本专利技术涉及公路交通网络
，特别是涉及一种复杂交通网络的多尺度聚集模式分析方法。

技术介绍

[0002]公路交通网络是服务经济、社会及公众的重要基础设施，是综合交通运输体系的骨干。多尺度分析复杂交通网络，挖掘网络结构的功能区块，识别地理空间角度网络的分布特征是分析公路交通网络的重要方面。
[0003]目前,对复杂交通网络进行多尺度分析的研究较少。杨盼等提出尺度是客观世界的基本特征(杨盼.城市家具色彩的多尺度研究
‑‑
以合肥市为例[D].合肥工业大学,2019.)，多尺度研究是认识客观世界复杂系统的重要手段。公路交通网络具有其复杂系统性，为得出公路交通网络科学合理的设计策略和原则，应多层次多角度分析路网。多尺度研究无疑为路网分析提供独特的视角。其次，现有对公路交通网络区块聚集特性的研究存在数据类型上的不足，Zheng和Gao等对无标度(scale
‑
free)交通网络上动态的流量信息研究(Zheng J.F.,Gao Z.Y.and Zhao本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂交通网络的多尺度聚集模式分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，计算公路交通网络的邻接矩阵A、位置属性矩阵F、距离权重矩阵W、道路等级矩阵L、分时段交通拥堵程度矩阵T；具体来看：(1)邻接矩阵A＝(a
ij
)
N
×
N
是一个N阶方阵，第i行、第j列上的元素a
ij
定义如下：若节点i和j之间有路段连接，则e
ij
＝1；否则，e
ij
＝0；(2)位置属性矩阵F的构造是通过POI点作500米缓冲区范围查看覆盖的公路网络路段定制位置属性值，在缓冲区范围内的路段权重值设置为1，其他公路网路段权重值设定为0；假设v
i
＝1(1≤i≤N)根据所研究的问题或交通网络实际情况表示路段i的位置属性，v
i
＝0表示其他情况，构造位置属性矩阵F：F＝(v1,v2,...,v
N
)1×
N
ꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
2)(3)距离权重矩阵其中w
ij
表示节点i和节点j之间最短路径长度的倒数；其中，d
ij
为初始交通网络结构中节点i与节点j之间的最短路径长度，单位为km；(4)道路等级矩阵元素l
ij
指节点i和节点j之道路等级的权值，道路等级越高，权值越高；(5)分时段交通拥堵程度矩阵元素t
ij
表示节点i和节点j之前的交通拥堵程度权值，拥堵程度越高，表明道路权重越大；S2，在原有PageRank算法基础上加入路网权重影响因子，得到改进的PageRank算法，以确定关键性节点排序情况；具体包括：(1)PageRank的Google矩阵，用G表示，定义为：其中，A
*
是由原始交通网络得到的邻接矩阵A的转移矩阵；α为阻尼因子，使用α＝0.85，N表示交通网络中节点个数，I
N
×
N
是一个N阶的单元矩阵；(2)利用位置属性矩阵F、距离权重矩阵W、道路等级矩阵L和分时段交通拥堵程度矩阵T，定义一个新的加权矩阵K：K＝F+W+L+T＝(k1,k2,
…
,k
j
,
…
,k
N
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
5)其中，k
j
表示矩阵K的第j列；(3)对矩阵K的每一列向量k
j
进行标准化处理，得到标准矩阵K
N
；(4)构造新的矩阵G
*
，用式子(1
‑
α)K
N
代替式子得到：
G
*
＝αA
*
+(1
‑
α)K
N
ꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
6)根据Perron
‑
Frobenius定理，取特征向量的特征值λ＝1，计算G
*
的主特征向量得到关键节点的等级；g(1)，g(2)，
…
，g(N)表示主特征向量的各个分量，分量值大小表示节点的重要程度，值越大表示节点越重要，即关键性等级越高；S3，通过关键性节点排序和最短路径距离两个指标绘制二维决策图，确定谱聚类中心点和聚类个数k，同时在谱聚类中的相似度矩阵的基础上加入位置、距离、道路等级和动态交通拥堵程度权重矩阵，得到新的符合实际路网情况的加权矩阵，然后进行聚类分析，得到路网聚集区块。2.根据权利要求1所述的复杂交通网络的多尺度聚集模式分析方法，其特征在于，所述步骤S3，通过关键性节点排序和最短路径距离两个指标绘制二维决策图，确定谱聚类中心点和聚类个数k，同时在谱聚类中的相似度矩阵的基础上加入位置、距离、道路等级和动态交通拥堵程度权重矩阵，得到新的符合实际路网情况的加权矩阵，然后进...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱霞，裴莹莹，金永涛，李国洪，刘斌，刘玉燕，刘原萍，段龙方，李旭青，马涛，安珊，习佳，宋志洪，
申请(专利权)人：安徽科力信息产业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：