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城市交通网络的相关研究是地理信息科学领域的重要组成部分，而其中的城市交通网络演化与网络特征分析日益引起研究人员的广泛关注。与此同时，伴随着信息技术的不断发展，城市交通网络演化与特征分析的研究重点与研究方法也不断发生着变化。城市交通网络演化研究主要涉及交通网络的变化、发展、模拟以及分析，具有理论复杂、模型众多、应用领域广泛等特点，因此对于该问题的研究具有重要的理论和现实意义。另一方面，复杂网络科学特别是空间网络理论及其技术的进步，推动着传统交通网络特征分析理论和方法不断改进与发展，从而使得分层网络、邻近图、网络模体等理论与技术应用到城市交通网络的演化和交通网络特征分析研究中。 本文以交通网络分析理论方法为基础，从复杂网络科学的研究视角出发，针对北京市交通网络展开研究。主要围绕道路网络拓扑构建、北京市交通网络演化、北京市交通网络特征分析等具体问题展开研究和实践，提出研究思路，归纳解决方法，具体包括以下内容: 1)提出并实现了基于均匀格网索引建立道路网络拓扑的算法，基于道路网络特征和道路功能特征建立分层道路网络拓扑的算法，以及基于扩散模式的分层道路网络拓扑连通性检查算法，这些算法的提出与实现保障了道路网络分析所必须的拓扑基础，进而通过针对四个阶段最短路径加速算法的对比研究，得出最短路径算法的加速比和搜索空间减少倍数成线性关系的重要研究结论; 2)通过运用统计方法、邻近图理论方法，从分层道路网络角度出发，分析了北京市道路网络特征，这些研究方法和成果为道路网络演化的相关研究奠定了基础; 3)从交通网络拓扑结构、网络可达性和网络中心性三个方面出发，研究并分析了北京市历史道路网络演化特征，并结合道路网络特征分析研究成果，揭示了历史道路网络演化过程中所蕴含的宏观规律; 4)研究和实现了改进道路网络演化模型，并使用近年来北京市道路网络数据进行模拟与验证，模拟结果表明，该算法能较好的模拟道路网络演化特征; 5)从复杂网络科学视角结合无标度网络特征、小世界特征、并与网络模体理论进行综合，研究了北京公交网络的拓扑演化特征，该研究思路扩展了网络模体的应用范围。从核密度分析的视角研究了北京市公交网络的密度演化特征，这种拓扑分析结合核密度估计的方法，丰富了公交网络演化的研究方式。 由于研究时间所限，本文重点选取了若干关键问题进行研究和实践，部分算法和研究成果在超图(SuperMap)GIS软件平台产品中得到应用。后续研究计划拓展到交通网络分析的其它问题，包括道路网络动态模拟、基于轨迹数据的道路网络特征分析等内容。