[发明专利]一种断头路打通后路网效率增益预测方法

权利要求书

1.一种断头路打通后路网效率增益预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、道路网络矢量数据的预处理；

步骤2、根据道路网提取断头路；

步骤3、将道路网划分成数个子社区；

所述步骤3的实现方式包括如下子步骤，

步骤3.1，根据道路网拓扑图节点坐标和边权重数据，计算时间成本矩阵T和权重矩阵W如下，

T＝(t_ij),W＝(w_ij),

其中，i，j表示路网拓扑图中的不同节点，t_ij表示节点i，j连接的路段的自由通行的时间，w_ij表示节点i，j连接的路段的权重，length(i,j)是节点i，j连接的路段长度，speed(i,j)是节点i，j连接的路段限速，speed_max和speed_min是路段限速的最大值和最小值；

步骤3.2，将道路网中的互异的两节点设定为OD点对，使用广度优先搜索算法查找所有OD对上的最短路径，获得最短路径矩阵S如下，

S＝(s_ij),s_ij＝{p₁,p₂,…,p_n}

其中i，j表示路网拓扑图中的不同节点，s_ij为节点i,j间最短路径的节点集合，节点i,j间最短路径中依次包括节点p₁,p₂,…,p_n，n表示最短路径中节点数目；

步骤3.3，使用最短路径矩阵S计算每个路段的中介中心性；

步骤3.4，在路网中移除最大中介中心性的路段p，并计算模块度Q；

步骤3.5，获取路网的当前社区个数N，并更新路网用于重新计算矩阵T和W；重复步骤3.1-3.5，直到模块度达到最大值Q_max结束迭代；

步骤3.4采用的模块度Q计算公式如下，

A_u＝∑_ve_uv×w_uv,

其中，u、v表示不同的社区结构，e_uv是路网中连接社区结构u和社区结构v的路段；w_uv表示的是社区结构u和v间路段权重的平均值；所得A_u是连接到社区结构u中节点的加权路段的分数；

步骤4、将断头路与所在的子社区进行匹配；

步骤5、模拟单组断头路打通前后，子社区内流量分配后的平衡状态；

步骤6、根据打通前后路网平衡状态，计算断头路增益指数；

步骤7、重复步骤5-6对下一单组断头路进行处理，直到实现所有的断头路组打通后路网效率增益预测。

2.根据权利要求1所述的一种断头路打通后路网效率增益预测方法，其特征在于：所述步骤1中道路网络矢量数据的预处理，包括排除拓扑错误、将路段转为用头尾节点和边表示的图数据结构。

3.根据权利要求1所述的一种断头路打通后路网效率增益预测方法，其特征在：所述步骤2的实现方式包括如下子步骤，

步骤2.1，根据拓扑特征筛选出道路网中仅有一个悬挂点的路段特征边；

步骤2.2，根据预设的距离阈值，对筛选出的路段特征边进行线延伸操作；

步骤2.3，将线延伸后能与已有道路衔接的特征边视为待打通的断头路并保留；

步骤2.4，遍历所有的路段特征边，重复步骤2.2-2.3；

步骤2.5，遍历所有断头路，将能够通过节点衔接的断头路视为一组。

4.根据权利要求1所述的一种断头路打通后路网效率增益预测方法，其特征在于：所述步骤4中，如果头尾节点不在同一社区内，判定断头路跨社区，跨社区的断头路将被视为两个社区组成的组合社区内部断头路。