本发明涉及城市道路网络韧性研究领域，尤其是涉及一种多层交通网络依赖下的城市道路网络韧性测度方法。
背景技术：
1、当今城市一直面临外界和自身的各类冲击与风险，包含自然灾害、人为灾害等，而一旦遭受则会对城市运行和居民生活带来极大威胁。这也使得对城市各类系统进行韧性评估显得尤为重要。道路网络作为城市空间系统的核心维度，对于支撑各类要素流动与日常运转起关键作用。对其开展韧性测度评估，有利于事先认知道路网络的抗灾水平和韧性特征，便于支持城市规划开展实践工作以提升韧性水平。
2、对于城市道路网络韧性研究，逐步从静态定性的简单描述转为对动态扰动过程的建模。其中，已经有研究针对道路网络、地铁网络等开展扰动模拟以评估韧性，但主要研究对象集中于单一网络的物理结构，缺少对网络依赖的流动建模。事实上不论网络内部还是网络间，都存在级联效应(例如局部电网故障使得其他地区超荷载进而导致全网瘫痪，洪水淹没道路时也会影响供电系统)，这导致道路网络的现有韧性评估方法难以准确刻画真实的网络演变特征。
3、因此，亟需一种对道路网络韧性测度更全面有效的技术方法。多层网络传播机制与城市多系统耦合的复杂作用相吻合，其体现的网络相互依赖和相互作用是对真实城市系统的映射。通过对城市多个关键的空间网络层建模，可以模拟复杂的网络依赖关系在攻击场景下对韧性的影响，以探究多层网络支持下的城市道路网络韧性测度和机制分析。然而目前还没有从多层交通网络入手来分析道路网络韧性的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种多层交通网络依赖下的城市道路网络韧性测度方法，先将城市道路网络、地铁网络和公交网络的数据变换成三层拓扑网络图，再逐步移除该图中的道路以及与之相连的公交和地铁，分析由此带来的道路网络的最大连通子图规模、网络效率和中介中心性基尼系数等指标的变化。本发明可揭示道路网络和交通网络相互支持和破坏传播的复杂机制，可识别多层交通支持下的道路空间结构变化的关键阈值和重要区域，可为精准测度道路空间网络韧性提供技术工具的多层交通网络依赖下的城市道路网络上韧性定量测度方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种多层交通网络依赖下的城市道路网络韧性测度方法，包括以下步骤：
4、s1、收集支路等级以上的道路、地铁和公交的不同空间层数据，分别称为道路层原始数据、地铁层原始数据和公交层原始数据；
5、s2、对道路层原始数据、地铁层原始数据和公交层原始数据进行预处理，具体如下：将道路层原始数据预处理为道路中心线的数据，称为道路层数据；将地铁层原始数据预处理为地铁单向线路的数据，称为地铁层数据；将公交层原始数据预处理为公交单向线路的数据，称为公交层数据；
6、s3、将道路层数据、地铁层数据和公交层数据分别映射为由节点和边构成的多层网络拓扑模型，具体步骤如下：
7、s3-1、将道路层数据中的道路交叉口映射为节点，得到集合vroad；将道路段映射为边，得到集合eroad；将道路段的通行时间作为eroad的边的权重，构建道路加权邻接矩阵aroad，形成有权无向图groad(vroad,eroad)，称为道路网络图；
8、s3-2、将地铁层数据中的地铁站点映射为节点，得到集合vsubway；将地铁线路段映射为边，得到集合esubway；将地铁线路段的通行时间作为esubway的边的权重，构建地铁加权邻接矩阵asubway，形成有权无向图gsubway(vsubway,esubway)，称为地铁网络图；
9、s3-3、按照以下规则将道路网络图与地铁网络图连接起来，形成groad+subway双层拓扑网络图：
10、(1-1)将道路交叉口和地铁站点分别作为道路网络图与地铁网络图的连接节点；
11、(1-2)在以道路交叉口为中心的100m范围内，若存在地铁站点，则建立二者之间的连接关系作为道路网络图和地铁网络图之间的连接边；
12、s3-4、将公交层数据的公交站点映射为节点，得到集合vbus；将公交线路段映射为边，得到集合ebus；将公交线路段的通行时间作为ebus的边的权重，构建公交加权邻接矩阵abus，形成有权无向图gbus(vbus,ebus)，称为公交网络图；
13、s3-5、按照以下规则将公交网络图与groad+subway双层拓扑网络图连接起来，形成groad+subway+bus三层拓扑网络图：
14、(2-1)将公交站点、道路交叉口和地铁站点和作为公交网络图与groad+subway双层拓扑网络图的连接节点；
15、(2-2)在以公交站点为中心的100m范围内，若存在道路交叉口，则建立二者之间的连接关系作为公交网络图与groad+subway双层拓扑网络图的连接边；
16、s4、逐步移除groad、groad+subway和groad+subway+bus中的eroad的边以及与该边相连的esubway、ebus的边，然后分析不同移除比例下、不同交通层网络连接支持下的道路网络韧性。
17、进一步的，步骤s4通过以下道路网络结构指标来分析道路网络韧性：
18、(3-1)网络效率：
19、
20、其中，n为网络g的总节点数，dij为网络任意节点i和节点j之间最短路径通行时间；
21、(3-2)网络效率变化率：
22、
23、其中，ex(g)是网络g在道路移除比例为x时的网络效率，e0(g)是网络g在道路初始态的网络效率；
24、(3-3)最大子图规模：
25、
26、其中，nmax为最大子图的节点数；
27、(3-4)最大连通子图规模的变化率：
28、
29、其中，sx(g)是网络g在道路移除比例为x时的最大子图规模，s0(g)是网络g在道路初始态的最大子图规模；
30、(3-5)中介中心性基尼系数：
31、
32、其中，mi为网络g需要计算的连边中介中心性中第i小的值。
33、进一步的，s4的具体步骤如下：
34、s4-1、计算groad、groad+subway和groad+subway+bus中的道路网络图在初始状态时的最大连通子图规模、网络效率、中介中心性基尼系数；
35、s4-2、计算groad、groad+subway和groad+subway+bus中的eroad的边的中介中心性，根据计算结果从高到低对eroad的边进行排序，然后移除排在前1％的边；
36、所述中介中心性的计算方法如下：
37、bck(g)＝σi≠k≠jσij(k)
38、其中，bck(g)是网络g的边k的中介中心性，σij(k)为节点i和节点j之间的最短路径中经过边k的路径数目；
39、s4-3、步骤s4-2中，移除eroad的边的操作完成后，如果存在与其他任意道路交叉口没有连接的道路交叉口，则将该道路交叉口定义为被移除道路节点v1；与v1相连的地铁站点定义为被移除地铁站点v2；与v1相连的公交站点定义为被移除公交站点v2；
40、移除以下节点和边：
41、(4-1)被移除道路节点v1；
42、(4-2)地铁网络图和公交网络图中的被移除地铁站点v2和被移除公交站点v3；
43、(4-3)被移除地铁站点v2所在的地铁线路的所有节点和边；
44、(4-4)被移除公交站点v3所在的公交线路的所有节点和边；
45、s4-4、再次计算groad和groad+subway、groad+subway+bus中的道路网络的最大连通子图规模、网络效率和中介中心性基尼系数；
46、s4-5、重复执行s4-2至s4-4，直至eroad的边全部被移除；
47、s4-6、绘制不同交通层网络连接支持下的道路网络结构指标与移除比例x之间的关系曲线，对比不同交通层网络支撑下道路网络的空间结构的相变阈值和承灾能力变化，实现对道路网络韧性的定量测度。
48、本发明有益的技术效果在于：
49、(1)深化了城市道路和交通网络相互连接和依赖的机制认知，有助于更好理解多层交通网络对于道路网络韧性的影响过程和机制；
50、(2)扩展了城市多层网络韧性测度的方法，明确测度对象和扰动对象，明确级联和支持机制，进行了多层交通网络对于道路网络韧性影响的定量化评估；
51、(3)为空间和交通韧性发展提供参考依据，也为规划实践中针对性地增强道路网络韧性水平提供技术工具。
1.一种多层交通网络依赖下的城市道路网络韧性测度方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多层交通网络依赖下的城市道路网络韧性测度方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种多层交通网络依赖下的城市道路网络韧性测度方法，其特征在于，s4的具体步骤如下：
