浅析TransCAD的路网连通性检查使用

网络具有正确的拓扑关系是进行道路和公交路径分析的基础。拓扑关系的建立，是交通模型网络和一般规划网络图纸的本质区别。任何交通模型软件使用路网都需要具有良好的拓扑关系。国内很多城市在建模之初，拿到的路网资料往往是没有拓扑关系的AutoCAD和shp文件，导入交通模型软件后必须进行拓扑检查。

网络拓扑关系包括节点和路段的连通性，路段通行方向等等。这里主要谈的连通性，例如：AutoCAD绘图不够精致导致两个路段没有在同一个节点相连（形成两个距离很近的节点）；路段在交叉口没有断开造成和交叉路段不连通；跨线桥、立交桥等不该连通的交叉节点形成了连通的节点等等。TransCAD为路网的连通性检查提供了工具。关于交通网络的更多信息，请参考：TransCAD导入常用交通规划软件网络数据。

“在使用TransCAD构建道路网络前需要做的一步为检查线层的连通性，其主要目的是检查线网中是否有虚接的路段或不连通的节点，以免在网络成本Skim或者交通分配等步骤发生错误”，这句话看似十分好理解，但在实际操作过程中却对初学者造成了不少困扰，没记错的话已经有4~5个人找我聊这个问题。

通过与他们沟通发现：主要难点是难以理清楚连通性是如何检查的以及检查的结果代表着什么，另外互联网上可参考的资料也是寥寥无几，自学起来也是有较大的困难，因此很多人在进行道路网络建模时虽然做了这一步工作，但对这一块知识也是模棱两可，掌握程度不高。

我当初对这一块知识也是理解不到位，甚至有一定的曲解，不过最近经过亲自尝试后，自认为是体会到了这里面的东西，遂写篇图文给大家分享一下。

徐同学认为，了解以下几个问题非常重要：

（1）谁检查了谁？即在检查的过程中，是选中节点自身被标记还是说以该节点为中心在搜索阈内去标记其它的节点？

（2）节点被标记的触发条件是什么？

（3）被标记节点的不同颜色代表着什么？

（4）如果节点被标记了，它肯定有问题吗？

（5）线层连通性检查的阈值一般设置为多少？是否有推荐值？

本着探索的态度，部分问题我会采用测试的方法来一步步求证。如果您对这一块知识也有困惑，可以跟着我的思路往下走，我想思考问题的方式远比光得到一个结论更重要。

1、谁检查了谁？

为了解决这个问题，不妨做以下测试：

这里假设有A、B两个节点，中间的距离大概是2.56m，如图1，我们使用连通性检查功能，将阈值设置为3m，节点选择为All，如图2，运行程序，得到的结果是两个节点都被给标记了，如图3所示。

图 1 测试搭建

图 2 设置连通性检查各项属性

图 3  测试结果

看到这里，我便陷入了思考：是节点A标记了B，还是B标记了A，还是A、B各自标记了自身？为了解决这个疑惑，这里可以换一种思路来进行测试，在进行线层连通性检查之前，先构建一个节点的选择集，选择集中只有一个节点A，如图4所示。

图 4  建立选择集

接着在检查连通性对话框的Node Selection中选择刚设置好的选择集，即节点A，如图5，设置完成之后运行连通性检查程序，运行结果如图6所示。

图 5 设置连通性检查的各项属性

图 6  测试结果

很明显是节点A自己被标记了，因此这里便可以得到第一条结论：线层连通性检查是以选择集自身的节点为对象来进行搜索检查，如果满足被检查的条件，节点自身就会被标记出来。

2、节点被标记的触发条件是什么？

我最初在学习这一块的知识的时候，会经验性的陷入到一种误区中，即认为是在节点的搜素域内有其它节点时，该节点才会被标记出来，事实上，这是一个错误的观点，具体可以看下面这个测试： 假设有A、B、C三个节点，其中节点A被赋予到选择集中，也是待会检查的中心点，A到路段BC的垂直距离大概是2.56m，到B、C节点的距离要远远大于2.56m，如图7所示。

图 7 测试搭建

这里进将连通性检查的节点设置为节点A，阈值设置为3m（大于垂直距离而小于到B、C节点的距离），设置完成之后运行程序，结果如图8所示。

图 8 设置连通性检查的各项属性

结果是节点A仍旧被标记了，因此接着可以得到第2条结论：节点在检查的过程中，是以节点本身为中心，以阈值为半径圆形范围内进行搜索，如果搜索到其它的路段，该节点就被标记出来，软件认为它是存在潜在问题的节点，如图9所示。

图9  搜索示意图

3、被标记的节点的不同颜色代表着什么？

为了回答这个问题，进行以下测试：改变检查节点相连通的路段数量，如图10（a）（b）（c）所示，路段数分别设置为为1条，2条和3条，在这个基础上来运行线层连通性检查程序，结果如图11所示。

图 10  测试搭建

图11  测试结果

不难发现，3个节点被标记为不同的颜色，通过打开选择集工具，可以看到软件自动创建了3个选择集，如图12所示：

图 12 3个选择集

再结合软件使用手册，可以知道，不同的颜色代表着不同的Level，具体含义为：

Level 1：包含只有一条连接线路的节点；

Level 2：包含具有两条连接线路的节点；

Level 3：包含具有三条或更多连接线路的节点；

因此这里可以得到第3条结论：被检查出来的节点的不同颜色表示不同数量的线连接，Level越小，表示节点连通性潜在问题的可能性越大。例子中红色节点仅有孤立的路段和它连通，并且和一个路段距离很近而没有连通，很有可能和实际不符，绿色和黄色则是连通这个节点的路段数变多的情况。正如软件手册所描述到：“每个选择集都有各自的样式。通过检查选定的节点，您可以专注于潜在的问题，然后使用地图编辑工具纠正任何问题。”

4、如果节点被标记了，它肯定有问题吗？

这个很容易回答，并不是这样，节点被检查出来，只能表明存在“潜在”问题，而不是一定有问题，如现实生活中确实存在两条道路没有交点、不互通的铁路跨线桥、隧道等情况，如图13所示。

5、检查的阈值一般设置为多少？是否有推荐值？

这个貌似没有统一的说法，大多数软件使用者还是按照自己的经验来试探性给一些数值，如1m、2m、10m......，有人建议阈值设置为50m左右。大家也不必过多的纠结，运用时只需要满足自己的项目需求，把潜在的问题节点找出来，有明显问题的进行修正即可。

一般来说，检查的阈值可以从小到大设置，修正一批节点后，把阈值放大进行逐步检查。我们建议可以10m，20m，50m和100m进行逐步检查处理。太大的阈值找到的潜在问题节点，很可能不是实际存在的问题。

等我理清楚了上面这些问题，再去回头看了一下用户手册在这一块的讲解，顿时有一种豁然开朗的感觉。事实上手册对各个地方表达都极为准确，基本上没有什么歧义，只是当时自己的知识储备量欠缺，难以体会手册的所表达的精髓罢了。

审核编辑：刘清