基于Voronoi剖分方法的2073年沿海城市区域统一道路中线全球数据集

《Scientific Data》：A Global Dataset of Unified Road Centrelines for 2073 Coastal Urban Areas Using Voronoi Tessellation

　　

摘要

全球超过40%的人口居住在距离海岸100公里以内的地区，这使得准确的空间数据对于气候适应和城市规划而言显得极为重要。然而，现有的道路网络数据集如Overture采用的是以交通为导向的表示方式，多车道道路被存储为多个平行线段。这就给空间分析带来了一个关键问题：一条四车道道路如果被表示为四条独立的线段，在空间统计和中心性计算中会被重复计算四次，从而扭曲对城市空间结构的判断。传统的解决方案依赖于受过专业训练的专家手动创建轴向地图，这使得分析只能针对个别案例进行。在此，我们基于Voronoi算法并采用自适应空间划分方法，为110个国家的2073个沿海城市区域构建了一个统一的道路中线数据集，该方法使得在全球范围内提取中线成为可能。数据提取速度与网络规模大致呈线性关系（幂律指数为0.91），因此处理一个典型的城市区域大约需要一分钟时间。全面的质量检测表明，所有处理过的城市区域的几何质量都非常好，平均长度保留率为85.7%，且坐标参考系统完全一致；提取出的中线与独立的权威参考数据相比，误差中位数仅为2米。该数据集将6760万条原始的Overture道路线段（总长度1319万公里）整合成了6350万条线段、总长度为1104万公里的统一中线网络，去除了并行道路和多车道道路的重复长度，同时保持了道路的连通性。这些数据以GeoParquet和GeoPackage格式提供，可作为大规模城市形态学和气候韧性规划比较研究的拓扑一致的基础数据。