道路网络连接度是衡量网络中节点之间连接紧密程度的重要指标,其计算方法需根据网络类型和具体需求选择合适公式。以下是主要计算方法和适用场景:
### 一、基本计算公式
**节点连接度(度数)**
对于节点$i$,其连接度$k_i$定义为与该节点直接相连的边数,计算公式为:
$$k_i = \frac{\sum_{j \in V} A_{ij}}{N-1}$$
其中$A_{ij}$为节点$i$与节点$j$之间的连接关系矩阵元素,$N$为节点总数。
**网络整体连接度**
- **简单连接度** :所有节点连接边数总和与节点数的比值,公式为:
$$W = \frac{2M}{N}$$
其中$M$为总边数,$N$为节点数。该指标适用于无向图。
- **平均连接度** :所有节点度数的平均值,公式为:
$$\bar{k} = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^N k_i$$。
### 二、特殊网络模型的扩展公式
**棋盘形路网**
对于规则棋盘形路网,连接度$W$的计算公式为:
$$W = 4 + \frac{2(X+Y)}{XY}$$
其中$X$为横向节点数,$Y$为纵向节点数。当网络规模增大时,$W$趋近于4。
**非直线系数($R$)**
反映节点间实际距离与空间直线距离的比值,计算公式为:
$$R = \frac{\text{路上距离}}{\text{空间距离}} = \frac{x+y}{\sqrt{x^2 + y^2}}$$
对于与水平方向成夹角$\alpha$的路径,$R = \frac{1}{\tan\alpha}$。当$\alpha = 45°$时,$R$取最大值$\sqrt{2}$。
### 三、其他相关指标
- **环路指数($H$)** :反映网络通达性,公式为$H = e - v + q$,其中$e$为边数,$v$为节点数,$q$为自环数。
- **通达性指数** :通过节点间的最短路径长度分布计算,体现网络整体可达性。
- **网络中心性(网尼克数)** :衡量节点在网络中的重要性,计算涉及节点的度数、聚类系数等。
### 四、注意事项
- 公式中的分母$N-1$适用于无向图,若为有向图需调整分母为$N$。
- 实际应用中需根据网络特性选择指标,例如道路网侧重连接度,社交网络侧重聚类系数。
通过以上方法,可系统评估道路网络的连接性、通达性等关键特征,为交通规划、城市设计等提供理论依据。
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