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申请/专利权人：同济大学

摘要：本发明公开了一种城市街道网络韧性定量测度方法，包括：根据网络开源地图数据，采集目标研究城市区内城市街道路网的空间矢量数据；确定街道网络“点”和“边”的语义模型，将实际空间映射为由“点”和“边”构成的网络拓扑结构数据；设计随机移除与排序移除实验进行动态推演与迭代模拟；绘制城市街道网络性能指标变化与移除比例之间的关系曲线，确定街道网络的结构变化阈值点与街道网络的承接扰动能力。本发明可揭示扰动过程中街道网络的结构演化与韧性特征变化，进而从动态机理层面建立城市街道网络韧性的定量测度方法与计算模型，识别保持街道网络结构的关键阈值与重要节点，可为规划实践中针对性地增强街道网络韧性水平提供技术工具。

主权项：1.一种城市街道网络韧性定量测度方法，其特征在于，包括以下步骤：1根据网络开源地图数据，采集目标研究城市区内所有支路级以上的城市街道路网的空间矢量数据；2确定街道网络点和边的语义模型，将实际空间映射为由点集合和边集合构成的网络，从而将步骤1得到的城市街道路网的空间矢量数据转化为网络拓扑结构数据，形成有权有向街道拓扑网络图；3将所述有权有向街道拓扑网络图作为初始模拟情景，设计随机移除与排序移除实验参数，对街道网络的结构变化进行动态推演与迭代模拟，计算不同边的移除比例下，所述有权有向街道拓扑网络的网络性能指标；4绘制城市街道网络性能指标变化与实验中移除网络中边的比例之间的关系曲线，确定街道网络的结构变化阈值点与街道网络的承接扰动能力，实现对城市街道网络韧性的定量测度；所述的网络性能指标包括网络次强连通图大小与网络平均全局效率的变化率，所述的设计随机移除与排序移除实验参数，对街道网络的结构变化进行动态推演与迭代模拟，计算不同移除比例下所述街道拓扑网络的网络性能指标的步骤包括：根据初始状态下的街道拓扑网络，计算其网络平均全局效率；根据确定的随机移除或排序移除实验，对街道拓扑网络的结构按照预设参数进行迭代移除；求解不同移除比例下街道网络结构的网络各连通子图大小，并从大到小降序排列，提取次强连通图大小；求解计算不同移除比例下街道网络结构的网络平均全局效率；所述的随机移除实验步骤包括：随机移除街道拓扑网络边集合Ls＝{e1，e2，...，em}中，1％、2％、3％、……、100％的网络中边的比例；重复上述移除方法，计算移除相同网络中边的比例下平均网络性能指标；所述的排序移除实验步骤包括：依据网络各路段的介数中心性由高至低对路段进行排序，确定移除顺序；依序移除街道拓扑网络边集合Ls＝{e1，e2，...，em}中介数中心性前1％的网络中的边后，再次计算剩余网络各路段的介数中心性值以重新确定移除顺序；再次迭代依序移除新的街道拓扑网络边集合L’s＝{e1，e2，...，ek}中介数中心性前1％的网络中的边，直至网络完全崩溃；计算每移除1％边比例后的网络性能指标；所述的网络各路段的介数中心性值和剩余网络各路段的介数中心性值，按下式计算： 其中，N为初始网络节点数，N′为移除后网络节点数，Cblpre表示边l的原介数中心性值，Cblpost移除f比例的边后，边l的介数中心性值；Vs为原网络点的集合，V’s为移除网络中边的比例f后的网络点的集合，njk表示网络中两点j、k最短路径的条数，njkl是网络中两点j、k最短路径通过边l的条数；所述的街道网络结构的网络平均全局效率的变化率为，移除网络“边”比例f后的网络平均全局效率Epost与原网络平均全局效率Epre的比值，表征受到扰动后街道网络性能变化；网络节点i和节点j之间连接效率，可以采用节点之间最短路径长度的拓扑距离的倒数表达；网络平均全局效率定义为：所有节点对之间的连接效率之和与节点对总数量的比值；Epost、Epre的按下式计算： 其中，Epre为原网络平均全局效率，Epost为移除网络“边”比例f后的网络平均全局效率，N为初始网络节点数，N′为移除后网络节点数，i、j表示网络节点，Vs为原网络节点的集合，V′s为移除网络中边的比例f后的网络节点的集合，表示i、j之间的网络最短路径长度；所述的绘制城市街道网络性能指标变化与实验移除比例之间的关系曲线，确定街道网络的结构变化阈值点与街道网络的承接扰动能力，得到城市街道网络韧性定量测度模型的步骤包括：根据次强连通图变化，识别其在移除实验进行中的最大值，视为网络结构达到破碎化的临界状态，作为网络结构崩溃的阈值点；绘制城市街道网络平均全局效率变化率随移除边的比例的变化曲线，横坐标为不同的边的移除比例，纵坐标为网络性能指标下降程度；计算至所述网络结构崩溃的阈值点前，对网络中的边的移除比例的积分值，作为街道网络的韧性水平；所述的网络结构崩溃的阈值点前，对网络中边的移除比例的积分值，按下式计算： 其中，R为街道网络的韧性水平，fmax为街道网络崩溃阈值点，Epre为原网络平均全局效率，Epost为移除网络“边”比例f后的网络平均全局效率。

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