随着交通网络的快速发展,不同类型的道路网交织成一张复杂多样的交通网络,如何在复杂的交通网络上寻找一条能够满足人们多种需求的目标路径是一个重要且又困难的问题。传统网络分析算法在处理大规模网络数据集时存在计算复杂度高、内存占用过大等问题,其主要原因是缺少对非结构化网络数据合理的组织。对网络进行层次化构建可以有效解决大规模网络条件下路径分析效率低下的问题。对层次网络的研究多是基于工程学视角,从不同的侧面定义层次网络,缺少对层次网络统一表达,造成不同层次网络算法之间集成困难,对网络多约束问题的求解复杂等问题。如何从数学视角对层次网络进行一致表达与构建,研究层次网络下的网络分析问题是本文所要解决的关键问题。本文在基于几何代数网络表达与分析理论基础上,对相关理论模型进行扩展,整合网络层次化表达与构建思想,利用几何代数子空间概念实现对层次网络的表达;在网络层次化表达基础上定义了相关算子,基于算子运算和矩阵运算对网络进行层次化与分区构建,并设计了基于区块结构的层次网络数据组织形式;在基于几何代数层次网络模型基础上,讨论了网络多约束类型及其表达方式,并设计了两步路径搜索方法及多约束嵌入机制,探讨了层次网络动态变化机制及更新机制;基于上述理论与方法,构建了基于几何代数层次化网络分析与可视化系统。本文研究成果主要包括以下几个方面:(1)基于几何代数网络层次化表达方法。基于几何代数子空间将几何代数网络空间划分为不同子空间;定义不同基向量之间的拓扑映射关系将不同网络空间连接成完整网络空间;基于多重向量结构实现对不同层次网络中拓扑关系的存储。(2)网络层次化构建与数据组织。基于网络层次化表达模型,定义了一系列相关算子以支撑网络的层次化构建与分析;利用基于矩阵运算的路径搜索机制设计了局部搜索策略,实现对不同层次网络与分区的构建;设计了基于区块结构的层次网络数据组织形式。(3)层次网络下的多约束和动态机制探索。研究了基于层次网络的两步搜索策略;探讨了多种约束类型的几何代数表达与嵌入机制;分析了层次网络动态变化的层次关联机制及两种场景下的动态更新机制。