地球科学|李朝奎,李婷等:基于模糊层次理论的城市群路网匹配模型构建及其应用

学术   科学   2024-10-18 08:00   湖北  

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随着国家城市群基础设施建设步伐的加快,对城市道路网数据现势性的需求急剧增加. 针对当前以位置和长度为主要参数的道路网匹配算法的不稳定性,以及分析结果的不确定性和可靠性差等问题,提出了一种新的基于模糊层次理论的路网匹配模型,该模型通过融合多个评价指标进行构建,并对其指标权重进行优化,采用该模型对路网的一致性进行评价. 以长株潭城市群道路网为实验对象进行实验验证. 实验结果表明:提出的匹配模型能够有效改善道路网匹配精度,且具有较好的稳定性和可靠性. 道路匹配的准确率和召回率分别达到了92.9%和86.2%,比现有的典型匹配方法的86.7%和83.8%均有了显著提高. 研究成果为道路网匹配与评价提供一种新的更为有效之方法.
针对当前以位置和长度为主要参数的道路网匹配算法的不稳定性,以及分析结果的不确定性和不可靠性等问题,提出了一种基于模糊层次理论的城市道路匹配模型. 根据人类认识事物的规律,把单条道路弧段通过Stroke方法连接成一整条道路,并对其进行分级;引入位置、长度、方向、闭合面积等四个相似性特征指标对道路网整体的相似性匹配进行有效约束;利用模糊层次分析法对各相似性评价指标的重要性进行赋值;最后进行相似性评价并进行质量分析. 采用准确率P和召回率R对匹配结果进行定量评估,以此对道路网匹配算法的准确性和可靠性进行表达. 实验结果表明: 
(1)本文提出的匹配方法更符合人们的客观认知,有效改善了道路网匹配精度,且具有较强的稳定性和适用性; 
(2)对道路网现状空间数据与规划数据进行道路网络空间一致性匹配计算,既可以评价现状道路设施空间网络布局与规划的吻合度,又可以掌握道路规划项目实施的空间分布情况,以及与规划道路建设的吻合度,从而实现规划与实施结果的空间一致性评价; 
(3)研究成果可为后续综合交通规划方案完善、先挂标准的制定提供理论与方法依据. 
图1 道路Stroke方向相似性度量

图2 规划数据与现状数据匹配结果
图3 道路网变化检测结果


文章刊登在《地球科学》第49卷第8期

李朝奎, 李婷, 周新邵, 唐炉亮, 张新长, 胡焜豪, 2024. 基于模糊层次理论的城市群路网匹配模型构建及其应用. 地球科学, 49(8): 3020-3028. doi: 10.3799/dqkx.2022.408

Li Chaokui, Li Ting, Zhou Xinshao, Tang Luliang, Zhang Xinchang, Hu Kunhao, 2024. Urban Road Network Matching Model Based on Fuzzy Hierarchy Theory and Its Application. Earth Science, 49(8): 3020-3028. doi: 10.3799/dqkx.2022.408

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