交通地理與網路科學/網路語法

簡介

近年來，網路語法在城市規劃中的應用不斷增加。網路語法指的是交通網路設計形狀語法，它是一套針對規劃者的建議，以規則的形式描述瞭如何將不同的網路元素（如節點和鏈路）連線在一起。這些規則通常可以在交通網路規劃手冊和標準中找到。由於網路規劃的複雜性，交通網路規劃者經常使用形狀語法作為網路規劃工具來解決NDP（網路設計問題），從而簡化設計過程，同時實現網路最佳化 。透過使用網路語法，可以最大限度地提高網路效率，並實現可靠且穩健的網路。

背景

形狀語法的應用可以在網路設計的不同領域找到，例如建築、城市規劃、交通規劃、幾何和數學。該概念最初由建築師喬治·斯蒂尼和詹姆斯·吉普斯於 1972 年提出 ，以提供一種形式化方法來指定繪畫和雕塑。後來被各種建築師和城市規劃師採用。後來，馬歇爾 關注交通網路設計，並提出用於模式和街道佈局的語法規則。範·內斯 評估了交通網路在分層網路結構中的組織方式，並確定了背後的主要機制。維廷斯和阿克斯豪森 也對馬歇爾提出的現有模型進行了詳細闡述。大多數常用的語法可以在設計手冊和指南中找到。

優勢與侷限性

本節概述了形狀語法規則在交通網路規劃中的優勢和侷限性。

優勢

• 網路規劃者可以在沒有深入的交通網路知識的情況下應用形狀語法規則。

網路設計的專業知識非常廣泛，網路規劃者可能沒有足夠的交通知識來設計一個性能良好的網路，這使得網路設計成為一個難以解決的問題。形狀語法是一種有效地減輕這種影響的工具。形狀語法規則通常從以往的專案經驗或專業人士建議的指南中借鑑，通常是經驗法則。它們的應用非常簡單，只需遵循規則/指南即可。

• 形狀語法的計算成本相對較低

計算成本是指執行分析所需的必要資源數量。形狀語法通常用於過程建模，可以透過應用演算法來建立 3D 影像。它們與需要更高計算成本的雙層網路最佳化形成對比。

• 形狀語法規則可以解決拓撲特徵

• 形狀語法規則可以潛在地克服網路的複雜性。

它們總結了最大化網路效能的可能安排，這樣網路規劃者就不需要評估所有網路可能性，從而簡化網路設計。

• 形狀語法能夠適應不同的場景

如前所述，形狀語法已應用於不同的領域。它們具有廣泛的應用的原因在於它們能夠適應不同的場景，並允許來自不同學科的形狀語法結合起來以實現完整性。

侷限性

• 缺乏關於不同網路設計影響的基本研究基礎

沒有一致的建議集，並且對形狀語法對道路網路設計的影響的研究有限 。

• 形狀語法規則不明確

由於網路設計的複雜性和龐大的知識，"最佳設計"尚未明確，導致形狀語法模糊和不完整。因為語法不僅用於應用物理形狀，還代表功能，例如優先順序規則或速度限制。如前所述，大多數規則都從過去的專案開發中借鑑而來，因此這些規則可能只在特定情況下適用。

• 指南中經常缺少關於密集城市道路網路設計的建議

雖然城市化地區在網路規劃中通常很重要，但沒有多少建議可用。

• 指南中經常缺少關於可靠性和穩健性改進的建議

• 規則實際開發和評估中缺乏方法論

形狀語法規則的應用

形狀語法的應用遍佈世界各地。以下是網路語法的一些示例。

• 分層網路設計

下圖 展示了分層道路網路設計形狀語法規則的示例。在此示例中，網路元素只能在相鄰鏈路最多相差一個層次的情況下相互連線，以保持網路的一致性。A、B、C 和 D 代表不同的網路層次。道路型別 A 只能連線到自身（相同型別）或型別 B（低一個層次）。不建議進行 A-C 和 A-D 連線。

• 道路擴充套件

這是另一個示例，由 定義道路擴充套件的方向、角度偏差和長度。有三個不同的方向：直行、左轉或右轉。如果節點具有 1 個價 (左)，則通常在直行方向上進行擴充套件。具有 2 個價 (中間) 的節點，方向可以隨機選擇為左轉或右轉。如果節點具有 3 個價 (右)，則僅選擇剩餘的方向。價指的是主要街道的入射數量。

• 指南和手冊

許多機構提供指南和手冊供規劃目的使用。這些指南為交通網路設計提供了基本手段，尤其是道路網路設計。- AASHT（美國州際公路和運輸官員協會）的《公路和街道幾何設計政策》 - ITE（交通工程師協會）的《交通規劃手冊》

討論

1. 為什麼對密集道路區域（例如城市化區域）的建議較少？

2. 語法因地而異，在全球範圍內也是如此。這是好還是不好？