空间模式包含着城市形态和地理现象演变的内在机制,是理解城市空间及地理现象空间分布的关键。作为城市物质空间与空间相互关联的结合点,道路网络本体的物质形态以及其“空间框架”功能约束着城市空间模式的形成和发展。具象的道路网络实体及其传导和运输功能下的抽象交通网络共同构成了网络空间。近年来,网络空间分析理论与方法的发展为空间模式挖掘提供了新的研究范式,即基于网络空间的视角,认为空间模式的形成和变化依赖于道路网络的几何形态和路径传导功能,需要采用适宜网络空间分析的方法挖掘地理对象或现象的空间模式。本研究提出了网络空间视角下的空间模式挖掘的研究框架,引入道路网络线性剖分模型(即Street Network Linear Tessellation或SNLT模型),在该模型的基础上发展新型的网络空间分析方法;基于道路网络本体的几何连接特性,在SNLT模型的基础上,从局部和全局两个尺度构建城市路网空间结构模式识别方法;基于道路网络的运输功能特性,通过SNLT模型支持下的可视化分析和网络约束点模式分析,从直观形象推理和定量分析两个角度挖掘网络约束现象的空间分布模式。本论文的主要研究工作如下:(1)论述了网络空间视角下的空间模式挖掘的研究背景、意义及研究现状。从地理空间大数据的时代背景、空间模式挖掘的新视角和空间模式挖掘的新方法三个方面,分析了基于网络空间视角挖掘空间模式的研究背景及意义。从道路网络建模与网络空间分析、城市路网空间结构模式识别和网络约束现象空间分布模式分析三个方面,总结了现阶段国内外研究的进展,分析了现有研究的不足。(2)基于空间连续场模型的认知观点,将道路弧段剖分成连续分布的一维线性栅格单元,构建SNLT模型,定义道路网络属性信息的线性栅格表达方法;设计适合网络空间分析的数学形态学算子,进而实现网络距离的计算;在SNLT模型的基础上,重新定义网络邻域,发展了新型的网络邻域窗口分析方法;详细阐述了网络Voronoi图和网络核密度估计等算法的原理和实现方法,为后续网络空间视角下的空间模式挖掘提供理论和方法支持。(3)构建SNLT模型支持下的城市路网局部空间结构模式的识别方法。设计了一种考虑网络邻近上下文环境的、可扩展的、适合大比例尺路网数据的网格模式识别方法,以剖分后的线性栅格单元为基本分析单元,采用网络邻域窗口分析的方法提取和计算网格模式典型特征,基于支持向量机和格式塔原则完成模式分类。实验结果表明本研究提出的方法可以有效识别网格模式,并且参数的意义明确,可以通过对参数的设置自适应地满足实验区域和数据尺度的需求。(4)构建SNLT模型支持下的城市路网全局空间结构模式的识别方法和评价体系。首先对线性栅格单元的空间分布进行统计分析提取局部中心区域,使用网络Voronoi图和网络最短路径算法计算城市中心典型特征,构建城市中心指数提取城市中心和次中心结构;然后在城市中心提取结果的基础上,采用Stroke追踪算法识别候选放射边,提取表征城市布局的全局放射模式。实验表明本研究提出的方法可有效地识别城市中心和放射结构模式。该方法可以通过设定城市中心指数阈值实现单中心和多中心城市结构模式的识别,并且在进行放射模式提取时顾及该模式的连接功能特征,识别结果更符合城市扩张规律和空间认知。(5)基于SNLT模型设计一种顾及网络约束挖掘设施通达性空间分布模式的等时线可视化方法。首先,基于SNLT模型形式化表达网络约束,基于“水流”扩展算法构建“单源”等时线模型进行设施通达性分析,评估单一设施点在局部区域的服务范围和影响力;然后,基于网络Voronoi图算法构建“多源”等时线模型,从全局角度对同一类别设施点的空间分布模式进行分析和可视化;最后,引入等时线形态分析,分析局部和全局尺度下的设施通达性的空间分布和变化规律。(6)基于网络约束点模式分析的健康食品设施点空间分布模式分析及“食品沙漠”现象探测。基于网络约束点模式分析方法对上海市健康食品设施点的一阶和二阶空间分布特征进行分析,利用网络K函数方法判断健康食品设施点在不同城市区域内的聚集性分布模式,采用SNLT模型支持下的网络核密度估计方法探测健康食品设施点空间分布热点,并将平面空间分析方法和网络空间分析方法进行对比分析,通过实验证明了网络空间分析方法在探测网络约束现象空间分布模式时比平面空间分析方法占优;进一步地,基于SNLT模型支持下的网络核密度估计方法评估上海市健康食品通达性,结合人口收入分布情况探测不同出行方式下的“食品沙漠”现象的空间分布,并对平面空间和网络空间下的探测结果进行了对比分析,实验表明平面空间分析方法容易低估“食品沙漠”现象的空间分布,而网络空间分析方法顾及人类行为对于道路通达性的依赖,考虑路段交通状况,能够实现细粒度多尺度的“食品沙漠”现象分析。SNLT模型具有灵活和易扩展的特性,为网络空间下的其他城市现象的研究提供了新的研究思路。