—讲数—
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入坑 —— 路网密度计算那些坑
01 大背景介绍
2016年2月，中共中央，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，意见中指出：
优化街区路网结构，加强街区的规划和建设，分梯级明确新建街区面积，推动发展开放便捷、尺度适宜、配套完整、邻里和谐的生活街区。新建住宅要推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区。已建成的住宅小区和单位大院要逐步打开，实现内部道路公共化，解决交通网布局问题，促进土地节约利用。树立“窄马路，密路网”的城市道路布局理念，建设快速路、主次干路和支路级配合理的道路网系统。
打通各类“断头路”，形成完整路网，提高道路通达性。科学、规范设置道路交通安全设施和交通管理设施和，提高道路安全性。到2020年，城市建成区平均路网密度提高到8公里/平方公里，道路面积率达到15%。积极采用单行道路方式组织交通。加强自行车道和步行道系统建设，倡导绿色出行。合理配置停车设施，鼓励社会参与，放宽市场准入，逐步缓解停车难问题。
对此，住房和城乡建设部城市交通工程技术中心、中国城市规划设计研究院、北京四维图新科技股份有限公司联合出台了一份《中国主要城市道路网密度监测报告》。
02 小前提
本次报告的由来也是源于这份《中国主要城市道路网密度监测报告》，因为我们这些初来苏州的小朋友们迫切地想了解了解苏州的道路网密度情况，但是在这份报道中并没有找到……虽然有点失落，但还是想和大家聊一聊这份报告，个人觉得，除了没有苏州，其他还是很ok！
由于本人在南京读了四年大学，所以对南京的道路情况还是比较熟悉的，毕竟是喜欢经常出去折腾的人，所以就拿南京为例。在《中国主要城市道路网密度监测报告》中主要给出了南京市城市行政区路网密度分布图、城市千米栅格路网密度分布图，如下所示：
来源：《中国主要城市道路网密度监测报告》
在建成区各行政区中，鼓楼区、建邺区、雨花台区、秦淮区等作为南京老城区，路网较为发达，路网密度也较高，无论是密度分布图还是栅格图均可以看出。但让我比较疑惑的是，浦口区密度相对较低符合主观印象，但栅格图却又大片呈红色区域，百思不得其解。
将图放大之后可以发现，红色区域多存在于相交道路处。于是我猜想红色栅格多半是因为在道路相交处，匝道较多，因此该单元密度偏高。但是另一个猜想我却得不到明确的证实：该套路网是否存在未处理道路“单双线”的问题——如果未将道路处理成统一的单线、或者双线形式，那么路网密度的计算一定是会存在偏差的。
当然也可能会有其他导致该问题产生的原因，感兴趣的小伙伴可以多多挖掘一下，也可以一起交流交流。
以上也是对路网密度存疑时大家可以采用的一些比较基础的判断方法~
作为一个交通人，看完得不到自己想要的东西，也存在疑问没有解决，内心真是集纠结与崩溃为一体。最后想了想，一拍桌子，便本着实践是检验真理的唯一标准，和一群小伙伴一起，撸起袖子研究出咱们苏州人自己的路网密度监测报告。
03 名词解释及计算方法
鉴于有些小伙伴可能不是交通专业的，对路网密度计算的基础概念并不太了解，于是本人双手奉上一份计算路网密度必备的基础知识。
这里主要是借鉴了《中国主要城市道路网密度监测报告》中的一些名词解释和路网密度的计算方法，上文提到路网的“单双线”概念也会在此处做出详细解释。
路网密度：一定范围内的道路总里程与该范围面积的比值。本报告以中心城区建成区为指标计算范围，以中心城区建成区内道路总里程与面积的比值作为城市路网密度。
中心城区建成区：中心城区内的建设用地范围。
单双线：部分较宽的道路会呈现两条道路边缘线，称为双线；而部分较窄的道路只会呈现一条道路中心线，称为单线（路网密度的计算需要的道路总里程应以单线长度为准，所以需要将路网线段形式统一，如何将路网线段形式统一是一个难点）。
除了关注城市整体的路网密度外，我们也会对苏州下辖的各行政区路网密度进行了计算和比较。以行政区纳入城市建成区的部分作为指标计算范围，以该范围内的道路总里程与该范围面积比值作为行政区的路网密度。对于仅有较小的局部范围被纳入建成区内的行政区而言，本报告所计算的路网密度仅使用该行政区名称表征路网密度的空间分布特征，而不用以表征该行政区的整体路网密度情况。
具体计算要点如下：
来源：《中国主要城市道路网密度监测报告》
04 给各位学习处理路网前的一管强心剂
此次，我们进行密度计算一共用了两套路网，第一套路网共有109839条数据，用红色表示；第二套路网共有839419条数据，用绿色表示。两套路网的获取方式不一样，总体范围不一样，道路情况也存在一定的区别，但都包含了苏州中心城区建成区的路网。
是不是密密麻麻看不出来一点路的样子……我要拍着胸脯告诉你，处理完一套路网包治二十几年的密集恐惧症！
抱着侥幸心理，我们先计算了第一套路网，因为第一份路网覆盖范围小，计算机反应快（但事实证明，侥幸心理不可取，还是要脚踏实地的做人做事）。处理第二套路网时，光裁剪这一个步骤，本人的电脑强行关机了至少三次，死机闪退就忽略不计了，最后只好动用了办公室的高级电脑，惭愧惭愧。
但是大家也不用怕，因为路网密度计算的难点不在于最后的计算，计算本身对于一个刚入门的人来说都可以算作是小菜一碟的事情。它的难点主要在于基本工作的处理阶段：将一张原始路网处理到可以直接用来计算。基础工作做好了，后面的工作就很简单了。
05 提出两个小问题
了解了一些背景和路网计算的基础知识后，是不是大家已经摩拳擦掌，跃跃欲试？
虽然对路网的处理方法会在后期讲到，但是我还是忍不住想先抛两个小问题卡一卡大家，就当满足一下本人那一丢丢的虚荣心吧！首先，如何处理一份存在重叠道路情况的路网？其次，如何将双线转换为单线？
我们后面将重点讲解如何利用ArcGIS处理第一套路网。
填坑 —— 填坑秘籍（上）
01 续上篇
在背景篇中，我们主要聊了做这个事情的背景、做这个事情所需要具备的一些基础知识，说明我们虽然是一时兴起但还是有备而来的~
不知道各位是否还记得我当时在文末提的两个小问题，小女子虽然知道大神众多，但我还是假装大多数人不知道，来和大家聊聊自己的心得。所以本篇会详细讲讲处理路网该建立怎样的一套思路流程。
02 技术流程（此处干货请接好）
路网计算及其可视化主要用了ArcGIS软件，不熟悉这个软件的小伙伴可以了解一下基本操作。本篇会讲述整个处理路网的流程，但由于篇幅有限，需要交流详细步骤的朋友们可扫文末二维码加入我们的交流群探讨~
第一套路网是这样的：
按照中心区建成区范围裁剪后的路网是这样的：
是不是比原始路网看上去顺眼多了?至少能比较清晰的看出来线了……
下面开始进入正题。
1）第一只拦路虎
这一份路网有一个非常麻烦的缺点：存在许多重叠的路段，有部分重叠，也有完全重叠，这是我们处理该路网时遇到的第一只拦路虎。
如果存在重叠，路段长度计算结果就会偏大，导致密度计算也会偏大，所以这还是一只猛虎。不过童鞋们别怕，我们给出了一套完整的解决这种情况的操作流程：要素转线——删除相同的——拓扑检查。
要素转线：将所有重叠、相交线段全部打断，这样的做法是为了将部分重叠的线全部打断成完全重叠。
删除相同的：删除路网中的所有重复路段。在进行“删除相同的”操作时，一般根据所期望得到的结果选择限定字段，避免多删漏删的情况出现。
拓扑检查：这个工具的功能不局限于重叠路段的检验，建议ArcGIS小白们可以多琢磨琢磨（虽然本人也才学习不久……），操作流程如下：
如果没有错误提示，恭喜恭喜，可以进入下一阶段卡一卡；如果有错误提示，那需要删除显示的仍然重叠的线段。
2）第二只拦路虎
终于进入到了上文多次提到的单双线难关了，其实看完你会觉得很简单，但当时笔者和小伙伴们在这卡的时间自己都记不清了。这只拦路虎一除，离大功告成也就不远了。
对于单双线，我们有两种处理思路：
① 全部换成单线
由于单线存在两种形式：两条线重叠形成“单线”形式、本身就是单线。重叠形成单线形式的，需要将重叠的单线删除其中一条，这在第一步中已经解决了；本身就是单线的，先不处理它。双线可以使用小工具合并为单线。
② 全部换成双线
重叠的单线已被第一步工作game over了，将得到的单线在计算路网密度时乘以2，双线不动。
我们最后采用的是全部换成单线的方法，因为双线可以使用工具直接合并为单线，但是要将未经处理的单线单独拎出来去和双线进行区分并标记，实际上还是存在一定的困难。
哪位少侠如果有更好的方法，劳烦带飞在下一程！
将双线合并为单线用的是 “合并分开的道路”工具，该工具可将两条符合距离条件的分开的平行的线段进行合并。
众所周知，道路等级不同，道路宽度不同，如果要批量合并全部道路，合并距离其实是很难选择的。但也不是没有解决的办法，给一个小提示：可将不同等级道路分别导出……大家可以先试试能不能想到一些思路。
说了这么多，所以我还是得强行安利一波按路名合并的操作！
在excel中对路名进行编号，将处理过的表格在ArcGIS中与原来的表格进行连接，接下来就是进行合并分开的道路操作。按照路名合并，不需要考虑各等级道路断面自身的属性，合并距离可以输入的较大，且不需要分别导出处理。
反正掌握了此方法的笔者处理完双线后是快活地开唱~
3）密集恐惧症患者的一剂良药
各位是不是以为已经要拨开云雾见天日了？还差一点点……还记得前面信誓旦旦保证的治愈密集恐惧症吗？这就到了。
虽然“合并分开的道路”可以将双线变为单线，但是如果仔细看的话，还是会有少部分双线未被转化为单线，比如匝道。所以如果要更精确的计算一份路网密度，必不可少的是手动校核。
可按照立交、主干路、次干路、支路的顺序依次进行校核，主要校核双向匝道是否仅保留一个方向、道路合并是否完全……
这部分总体工作流程处于一个由简单到复杂再到简单的过程，这样处理起来，不太容易产生抵触感，也比较符合人的一个正常工作心态。
4）密度计算
可喜可贺，终于到达计算密度这一步了！
密度报告的难点根本不在于最后的计算，其难点主要在于基本工作的处理，还有一点，就是对道路等级的重新定义（这不是技术活，但可是个大活，咱们办公室的小伙伴最晚的一次熬夜修改到了第二天五点……）。
所以说我上次给大家打的强心剂并没有不是忽悠，是不是感受到了我满满的诚意！
03 路网密度报告
折腾了这么久，新鲜的第一套路网报告终于出炉了。
苏州中心区建成区各等级道路分布情况如图所示：
由第一套路网计算可知：
苏州中心城区建成区平均路网密度为4.55千米/平方千米。
中心城区建成区道路总里程为1863.7公里，建成区面积为451.62平方公里，路网密度为4.55千米/平方千米。各等级道路密度呈现支路>主干路>次干路>快速路的规律。
结合各等级道路路网分布情况可以看出，密度较高（呈红色）的栅格主要集中于快速路立交附近，这是由于立交匝道较多，因此周围路网密度较高。古城区范围内红色、橙色栅格较多的原因是：古城区内支路网密集，提高了整体的路网密度。
除此之外，我们还做了行政区路网密度分布图。不出所料的是姑苏区占据路网密度榜首（红色区域）。各行政区路网密度呈姑苏区>相城区>高新区>吴中区>工业园区的规律，好像也符合我们主观印象中的实际情况。
04 你们以为结束了？
当然没有！如果看到此文的有苏州本地大佬，难道你们没有觉得隐隐的不安？没有觉得好像哪里有些不对劲？我要非常严肃地告诉你，数据如此，铁证如山，但是，你的直觉是对的……（莫怪我坑！）
为什么会出现这种情况？这与基础数据有着莫大的关系。第一套路网支路路网大部分缺失，事实上，光观察两套路网中的古城区，就会发现路段数量存在明显差别。
这个悲剧告诉我们，在做类似基础工作的时候，底层基础数据的确定其实非常重要，有时候甚至比算法都重要，因为底层数据缺失或者有误，算法无论怎么校验都是错误的。虽然现在可以很确定地告诉大家第一套路网的计算结果偏低，但是相信现在的大家拿到一套路网，大致的操作流程应该已经在脑中留存一个印象了，如果有这样的效果，那也不枉办公室小伙伴们先帮大家多踩了几次雷啦。
那么，是否第二套路网就完美无缺了？鉴于不想白白浪费小伙伴们对第一套路网基础数据的校核精修，所以呢，如何利用两份路网，去其糟粕取其精华兼得鱼和熊掌，计算准确的苏州路网密度，就请看下回分解！
填坑 —— 填坑秘籍（下）
01 上期回顾
上一期我们初步讲了路网处理的一套思路流程，得到如下密度汇总表。由于支路部分有所缺失，所以最后得到的路网密度计算有一定的误差，此处再一次敲黑板：一定要重视底层基础数据的确定！
这次，我们讲讲如何将两份路网属性拼合，进一步完善路网基础数据。
鱼和熊掌不可兼得？不存在的~
02 猜猜你的心
第一套路网中已经参照控规和道路现状手动重新修正了其道路等级，这是一个浩大的工程……我猜可能有同学会问：为啥不直接对第二套比较全的路网重新进行一次道路等级的修正呢？本小作者只能说：这是一个好想法，可是这样的话大家可能还要再等一个月才能看到这一系列满是坑的文章了。
其实，第一套路网的快速路、主干路、次干路并没有缺失，所以重新进行一次大规模修正并不是一种高效率的方法。
当然，如果大家第一次处理路网就找到了一份完美路网，那就另当别论了。本人内心还是很羡慕一次就能完全成功的人的~
当大家还是如我这般初生牛犊不怕虎，懵懵懂懂向前冲的小白时，多留一些处理后手还是很有必要滴~
即将进入开挂模式，准备好了吗？
03 论如何取两者之精华
First！用第一套路网裁剪第二套路网，即可获得第一套路网中没有但第二套路网存在的道路，我们称为补充道路路网。
Then！将第一套路网和补充道路路网合并，即可获得由两份路网拼合起来的完整路网。
还有两种方法可以在这里提一下，一个是空间连接，一个是设置缓冲区。对于空间连接，就是将第一套路网空间连接至第二套路网，再修改第二套路网的属性，但是有的时候可能会出现一些小bug。至于缓冲区法算是给大家留下一个小小的思考题吧~
自然，无论采取哪种方法，这里面仍然少不了人工校核的部分，对于作为补充道路路网的部分，我们需要校核其道路等级是否有误，手动修改。
04 支路处理
之所以不将支路与快速路、主干路、次干路一起处理，是因为第二份路网的支路等级道路，有很多是小区住宅的内部道路。叠加小区底图，选取三个较为明显的地方可以很直接的看出存在许多小区内部道路。
那么，这样的情况该如何处理呢？
由于我们小区的底图，是由几个小伙伴们按照各人所分配的任务手动绘制，难免会有纰漏。为了保险起见，我将支路路网按照中心城区建成区范围内吴中、相城、姑苏、园区、高新区五个部分分别进行处理。按照地图分区移动小区底图，以小区位置为基准选择完全位于源图层要素范围内的支路，并将数据导出。将最后筛选出的各区支路路网进行拼接，得到最终的支路路网。
未处理支路路网
处理后支路路网
这里讲的很轻描淡写，但是当时也是尝试了多种方法，在无知中摸索前行：干过直接移动路网的蠢事，也尝试过一层一层叠加的低效方法……最后总结还是此种方法比较适合我这种急功近利之人~
处理完支路的最大问题后，又是来到了非常考究的校核难关。支路的校核难点主要在于第二套路网中划分为支路等级的道路有可能是第一套路网校核过后的次干路、主干路，甚至是快速路。是不是大家的第一个想法就是又要手动校核啦？不不不，这里我可是琢磨了一个高效的方法！将第一套路网导出的快速路、主干路、次干路合并为一张整体的路网，选择这三个等级合一路网的全部数据，仍然是按位置选择，这次则是选择支路路网中与源图层要素完全相同的道路，然后打开编辑器，一键删除就ok啦！是不是有点晕？大家可以先缓一缓理解一下。
还是那句话，非常期待得到更简单精确快捷的方法，各位大神，你们懂的~
接下来就是按照填坑秘籍的整体思路进行密度计算咯！
苏州路网密度结果，带你飞~~~
通过两篇填坑大法，相信聪明机智如你一定对路网密度的计算有了一层更深的理解。今天我们一起来看看团队计算的苏州路网密度结果以及我们对路网处理工作的一些感想。
01 苏州中心区建成区路网总体概况
首先回顾一下中心区建成区概念，即中心城区内的建设用地范围。这里主要包括姑苏区全区以及相城区、吴中区、高新区、园区部分用地。
从苏州中心区建成区各等级道路分布图来看，各区均有快速路通过，路网形式呈方格状。姑苏区路网分布较为密集，支路分布情况较为密集。
结合苏州中心区建成区各等级道路密度以及苏州中心区建成区千米栅格路网密度分布图，得到以下结论：
苏州路网总体密度与国家目标要求仍有一定差距：国家提出的路网密度目标要求为8km/k㎡，苏州中心城区建成区平均路网密度为5.86km/k㎡，存在一定差距。
城市路网密度整体呈现“中间区域高于周围区域”的统计规律：中心城区建成区道路总里程为2665.08公里，建成区面积为454.89平方公里，路网密度为5.86km/k㎡。各等级道路密度呈支路>主干路>次干路>快速路的规律，不同于一般次干路>主干路的路网密度规律。千米栅格图反映出内环以内区域呈红程度较高，路网较为密集。
02 主要行政区路网密度分析
本报告在统计分析苏州整体路网密度的基础上进一步统计了组成苏州主要行政区的路网密度，共包含中心区建成区内姑苏区、相城区、高新区、园区、吴中区五个部分。
姑苏区以老城区为主，道路网也最为密集，整体路网密度达到了8.34km/k㎡，位居所有行政区路网密度首位。
相城区路网建设也非常迅速，但相对姑苏区仍较低。其次干路路网密度排在所有行政区次干路路网密度统计之末，存在很大的发展空间。
园区前期由于以工业用地为主，注重主要道路建设，道路建设尺度较大，导致主、次干路网密集，支路偏少。
吴中区快速路路网密度偏低，综合交通网络衔接有待进一步加强，高快一体的快速路网尚未形成。
高新区离主城区较远，且也为工业区，以工厂为主，路网密度较低。其主干路密度在各行政区主干路密度中排名靠后，且与其他行政区存在一定差距。
综上来看，各行政区路网密度与《意见》目标标准有一定差距。除姑苏区外的其他区路网密度主要介于5.5~6.0km/k㎡之间。
03 交通行业老司机有话说
（1）为什么要做这个事情
从业十多年，对城市路网密度长期关注，也是感慨良多。本次是对苏州路网密度数据的好奇心，也出于对互联网地图的猎奇感，更是出于对专业工作的满腔热情，发起了组团整理苏州城市路网的工作。
（2）我理解的路网密度的故事
交通规划从事时间久的同僚们都知道，以往城市快速路、主干路、次干路的一般只高不低，但是支路网往往是最欠缺的。根据95版《城市道路交通规划设计规范》（这个规范至今还没有新的发布稿），支路网密度要求是3-4公里/平方公里，但实践多年这个目标老城区可能勉强有戏，新城区几乎不可能实现。原因么，抛开专业水平不谈，大地块好卖吧。
直到2016年国务院中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见，要求城市建成区平均道路网密度提高到8公里/平方公里，这才让各大城市纷纷的开始凑数。之前不起眼的巷弄，摇身一变可以算“路”，以前建成区都没概念的，现在都重新翻出了总规边界。
图片来源：网络
（3）维护一个城市的现状路网密度维护有多难
现状路网密度的维护是一项非常吃力不讨好的事情。首先是专业，要搞清楚快速路、主干路、次干路、支路的分类与区别，必须是学过交通工程的从业人员；其次要求是现状，每年有大量的道路不断的在废除、扩建、新建，这需要维护者掌握大量的信息，这势必是一个一线管理建设的从业人员；然后又需要把是道路，用GIS的方式更新维护，这需要懂一定的GIS操作的技术功底；以及，还需要能够轻松的划出建成区的边界，这如此学术的概念，只可能在规划体系下的从业人员才能实现。最后，还可能因为各个行政区各建各的，需要能够各区信息资料打通，这就难上加难了。
那么把所有条件齐全，算出一个准确的现状路网数据，难度不亚于找齐七颗龙珠召唤神龙吧。
（4）本次用于苏州路网分析的路网是什么路网
本篇路网是融合第一第二套路网的综合结果，但细心的人可能会发现部分位置的支路网并不是认知的“支路”，这也就导致支路网密度普遍偏高。追根溯源，我们将第一第二套路网进行对比说明。
本次用于分析的路网，和《2018年度中国主要城市道路网密度监测报告》采用的路网是一致的。但是落在苏州境内的路网有两套，第一套是用于实时路况展示的路网，可以理解为，绝大多数车能跑、车在跑的路网；而第二套是标准的测绘级路网，可以理解为，所有导航功能里人能走、车能跑、船会开的具有通行条件的全方式路网。
无论从图中还是表格中均可以很明显看出，两套路网的快、主、次的分布、数量及密度均保持一致，且基本符合苏州现状。但第一套路网的支路明显少了很多，而第二套路网的支路明显多出来很多。要想得到非常精准的支路网密度其实是很难很难的。
（5）这种路网有什么优缺点
首先肯定是无法与专业匹配，互联网地图的路网划分方法，没有完全按照城市交通规划体系中的快、主、次、支的划分方法，在我们组团处理时候，通过与控规路网等级的校核，发现了大量的等级偏差，这是一个很正常的现象，因为本身一个城市能把所有路网等级弄清楚的人也是寥寥无几。
其次在支路及以下等级的路网处理上势必有误差，也是由这一类的路网的功能作用是市民的出行，而不是城市规划建设。所以在小区内的道路和小区外比较狭窄的市政道路，以及沿河的步行绿道，都可能是一个级别的路网。
最后，在处理上，一条道路，单线还是双线，辅道可能还会多拉一条线，匝道的线怎么算，这类GIS范畴里处理的坑以及判断方法里的难点前文都讲过很多了，这里就不提了。
但是这套路网的优点也不少，除了专业分析、车速路况展示等专业技术应用方面，最大的优点就是全国统一了标尺。以前，每个城市上报指标，都会用各种掩饰和修饰，我就不拿某某都市的评价指标体系的算法举例了。在路网密度这个事情上，坑依旧很多，如多少米以上、什么形态的路才算支路，建成区范围怎么划定，如果让每个城市上报数据，一定各种神奇的方法百花齐放百家争鸣。但是用了四维图新的这套地图，外加中规院拿各城市总规的建成区总规轮廓线一套，所有的尺度统一了，不管误差多少，反正大家的度量衡是一致的。
（6）怎么看待这次路网密度数据
花了2个多月时间对苏州路网属性进行整理，团队依旧没有把握说把所有的路的等级标定正确。尤其是大量的支路网更难以核对。所以这项工作，会结合以后工作的需要，旷日持久的继续下去。本次苏州数据，仅供大家一笑。
而全国的数据比较，从我们这次整理的感受，其实各大城市的同行业也不必太过较真，从对这套地图路网的认知上说，其实各自路网密度很可能算出来比实际的高，应该感到高兴，另外建成区范畴仅仅是总规（上一轮）层面的范围，与实际现在城市的建成区差别非常大，每个城市建设阶段、建设强度都不一样，所以其实也不必较真。
（7）最后，如何看待互联网对我们交通专业的影响
废话不多说了，做好自己的该做的事情，去拥抱这个互联网时代。
04 结 语
至此，路网密度系列文章已经全部完结，不知初到苏州的各位小朋友以及久居苏州的各位对我们苏州的路网密度报告可还满意？看完老司机总结后，本交通从业小胖友内心还是感慨良多的……
最后，感谢各位的观看以及提出的宝贵意见，在以后的工作生涯中，我们一定继续努力，争取挖掘一些更有用的数据处理方法与大家共同分享。
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