城市道路网络是城市系统的重要组成部分,其结构对于城市交通运行有着重要的影响。在目前城市交通拥堵愈发严重的背景下,要解决城市交通问题首先要从了解城市路网的结构开始,而传统的研究大多只是对城市路网的形态做出简要的分析,所使用的研究方法偏重于定性的描述,缺乏对路网结构特点的深层次研究,亟需引入新的理论和方法对城市路网的空间结构展开更为细致的研究分析。近年来复杂网络的研究一直受到学者的关注,对其各项特性的研究已经取得了一定的成果,已有的研究已经证明道路网络是典型的复杂网络,这为城市道路网络的结构研究提供了新的思路。本研究从复杂网络的相关理论与方法出发,选取北京、成都、南京、武汉等城市作为研究区域,利用研究区高分辨率卫星影像和道路数据资料构建研究区城市道路网络数据集。在此数据的基础上结合网络中心性理论,计算研究区各城市路网节点的介数、直达性、邻近度等中心性指标,分析它们的空间分布特征和数值统计特征;同时利用复杂网络的社团结构特性,使用GN算法对研究区城市路网的社团结构进行识别,对路网社团的分布特点和形态特征进行分析;还利用研究区热力图数据、兴趣点数据和实时路况数据分别描绘出研究区内部人群活动的特点,同时对路网结构与人群活动的相关性进行分析。最终,通过这一系列的分析研究总结出城市道路网络的结构特点,指出不同类型路网的结构差异。本研究的主要内容包括:(1)本研究计算了研究区城市道路网络节点的一些中心性指标,计算结果显示路网中心性具有一定的分布特征:介数较高的路段不是完全分布在路网中心区域,路网介数值分布具有幂率分布的特点,而直达性分布具有明显的区域差异,贯穿路网的主干路、城市环路、跨江(河)桥梁都具有较高的中心性,此外通过中心性与实际路况的对比发现介数能够很好的描述道路网络节点在道路交通中的重要程度;(2)在之前研究的基础上,本研究引入社团结构识别方法,探讨了城市内部路网空间结构的差异,发现城市道路网络具有显著的社团特性,总体上路网规模越大所划分的社团数量就越多,但两者之间的变化并不成比例,同时路网的形态也会影响社团的结构,路网越紧凑其社团分布越规整,社团规模差异越小;(3)本研究利用能够反映人群活动状况的新型数据,对路网结构与人群活动之间的联系进行分析,尝试从新的角度剖析研究区的城市空间格局。结果证明城市中心区域人群活跃度高,中心区域的道路辐射能力对交通通行效率影响较大,路网结构对人群活动的影响并不突出;(4)本研究发现不同城市的路网特点鲜明,北京路网规模很大但并不紧凑,交通流量集中在主干路上,环路在路网中的联通作用十分突出;成都路网十分紧密,路网由中心向外辐射的特点显著,城市环路和散射状的主干路在路网中的作用十分突出;南京路网有明显的分离现象,城市“Y”型的发展轴线十分明显,市内南北方向的主干路的中心性突出;武汉路网具有多中心特征,一些关键路段的连接作用显著但整体路网中心性并不高。