1、隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市道路網(wǎng)絡規(guī)模越來越龐大，但與此同時，汽車數(shù)量也在不斷增長。從目前交通狀況可以看出，城市交通系統(tǒng)的發(fā)展已無法滿足當前人們?nèi)找嬖鲩L的交通需求，進而引發(fā)的城市交通問題也愈發(fā)嚴重，交通擁堵、交通事故、道路阻塞等問題頻頻發(fā)生。從可持續(xù)發(fā)展的角度可知，城市規(guī)模不可能無限制地擴張下去，土地資源將越來越有限，越來越稀缺，如何在有限的道路資源條件下緩解城市交通擁堵并提高道路網(wǎng)絡的交通承載能力已成為相關領域研究的重點和熱點問題。

2、
　　為揭示城市交通流的內(nèi)在機理，深入研究城市基礎道路網(wǎng)絡及建立在該網(wǎng)絡之上的其他復雜系統(tǒng)（如公交系統(tǒng)）的拓撲結(jié)構特性，分析道路交通流及網(wǎng)絡交通流的動態(tài)特性，有助于進一步探索緩解城市交通擁擠及提高城市路網(wǎng)吞吐量的交通誘導控制策略。所以，分析交通網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構復雜性及交通流復雜性對于城市交通問題研究至關重要。
　　為此，本文圍繞城市交通網(wǎng)絡的結(jié)構特征及交通動態(tài)路由選擇算法展開了深入研究。結(jié)合GIS與復雜網(wǎng)絡理論，通過引入多粒度

3、的概念系統(tǒng)地研究了城市交通網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構特性，在此基礎上針對不同網(wǎng)絡結(jié)構分析了交通流單向傳輸控制對整個網(wǎng)絡交通過程的影響;深入分析了交通擁塞的產(chǎn)生機理，采用引力場理論實現(xiàn)了對交通流傳輸過程中節(jié)點之間相互作用的描述和定義，進而提出了基于節(jié)點引力場的動態(tài)路由選擇算法。具體來講，本論文的研究工作與成果主要有以下幾個方面:
　　1、結(jié)合GIS網(wǎng)絡分析方法與復雜網(wǎng)絡理論，對復雜交通網(wǎng)絡模型的構建原理做了有益的探索并進行了相關統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)不

4、同尺度下的路網(wǎng)均具有小世界和無標度特性，并通過引入多粒度的概念建立了城市道路多粒度復雜路網(wǎng)模型，進而分析了多粒度復雜路網(wǎng)的拓撲結(jié)構復雜性及整個城市道路網(wǎng)絡的可靠性。研究發(fā)現(xiàn)，多粒度復雜路網(wǎng)模型具有無標度特性，有助于更為準確地分析城市道路網(wǎng)絡的魯棒性及脆弱性。
　　2、為進一步分析城市交通系統(tǒng)的復雜性，針對城市公交系統(tǒng)，從乘客出行站點選擇認知的角度出發(fā)，引入站點服務區(qū)的概念，并采用Voronoi圖進行站點服務區(qū)的確定。在此基礎上，分

5、別針對公交站點網(wǎng)絡和公交線路網(wǎng)絡定義了公交服務可靠性指標及相應的攻擊策略。試驗證明，該公交系統(tǒng)可靠性分析方法可以較為準確地描述城市公交系統(tǒng)的魯棒性及脆弱性。
　　3、分析了實施交通流局部單向傳遞對整個網(wǎng)絡交通狀況的影響。分別以連接度和介數(shù)為約束條件，定義了兩個交通流單向傳遞約束模型，并通過對ER隨機網(wǎng)絡、WS小世界網(wǎng)絡和BA無標度網(wǎng)絡等典型網(wǎng)絡模型的交通模擬試驗，得出了一個重要結(jié)論:對擁塞嚴重的節(jié)點實施交通流單向傳遞控制可以顯著地

6、提高ER隨機網(wǎng)絡和WS小世界網(wǎng)絡的傳輸能力及緩解其網(wǎng)絡擁塞程度，但不能有效地提高BA無標度網(wǎng)絡的交通承載能力。該研究成果對實施城市交通（大部分城市交通網(wǎng)絡被證實服從冪律分布，即為無標度網(wǎng)絡）誘導控制提供了重要的決策參考依據(jù)。
　　4、提出利用引力場理論來研究交通流傳輸過程中節(jié)點之間的相互作用，建立對交通引力場的描述，定義具有普適意義的節(jié)點引力場方程，定義了任意傳輸路徑對數(shù)據(jù)包的引力計算公式，即將路徑對數(shù)據(jù)包的引力表達為路徑上所有節(jié)

7、點對數(shù)據(jù)包的引力的平均值。在此基礎上，提出了一種基于節(jié)點引力場的動態(tài)路由選擇算法，即針對當前數(shù)據(jù)包的所有鄰居節(jié)點到目標節(jié)點的最短路徑，選擇最短路徑對數(shù)據(jù)包引力最大所對應的鄰居節(jié)點作為下一個傳輸節(jié)點。模擬試驗證明，該路徑選擇算法較大地提高了整個網(wǎng)絡的傳輸能力，顯著地緩解了網(wǎng)絡的擁塞程度。
　　5、為深入探討基于引力場理論的路由選擇策略的交通流動力學特性，引入路徑感知深度的概念，定義了在路徑感知深度約束下傳輸路徑對數(shù)據(jù)包的引力計算公式

8、，并給出了相應的引力路由選擇算法。試驗結(jié)果揭示了一個重要的動力學現(xiàn)象:當路徑感知深度大于網(wǎng)絡平均距離長度時，該路由選擇算法可以顯著地提高整個網(wǎng)絡的傳輸能力，且網(wǎng)絡傳輸性能將不再隨路徑感知深度的持續(xù)增大而變化，網(wǎng)絡傳輸性能將進入穩(wěn)定狀態(tài)。
　　6、從引力均衡的角度，引入標準差的基本思想，認為在節(jié)點引力場作用下或許存在一個最佳的臨界引力，且在該引力下的路由選擇過程更為高效?；谶@種假設，建立了一個反映節(jié)點引力離散程度的數(shù)學模型，且基于