近些年来我国车辆数量规模的增加,交通拥堵、能源浪费、绕路、行驶效率低的情况在城市中愈演愈烈。提高交通运行效率不仅可以减轻自然环境能源消耗压力,还能够提高人类出行效率,对城市时空模式效率的提高也起着至关重要的作用。而客观评价交通网络布局合理与否及其对城市形态及功能的影响,对于构建高效的道路运输体系具有重要意义,受到了世界各国学者们的广泛关注。大量数据被企业采集存储也提供给我们客观评价道路结构运行效率前所未有的机遇。大量的人类行为具有周期性及规律性,而城市交通网络受人类行为影响同样具有内在时空变化模式。本文构建了四个指标:城市道路冗余能量、城市道路结构运行效率、城市道路绕行比以及城市辐射半径来评价城市道路网络。城市道路冗余能量指标考虑了车辆运行的时空变化特征,计算城市中网约车车辆由于绕路和道路交通拥堵所造成的能源浪费,我们定义为冗余能量。城市道路结构运行效率指标在时空角度衡量道路结构效率。城市道路绕行比在空间角度评价道路设计的合理性。城市辐射半径指标来衡量城市内部的连通性。我们还利用城市平均辐射半径计算出不同城市的中心数量与形态多中心度,以此来描绘城市形态的均衡性并探究城市中心对道路结构产生的影响。城市冗余能量指标的研究结果显示中国城市交通能源消耗分布并不均匀,能源消耗较高的城市集中在东部沿海及中部,西部及北部城市与之相比能源消耗较少。冗余能量分布与社会经济发展具有相关性,经济发展程度越好的城市冗余能量越多。本文利用道路结构运行效率指标发现大部分城市道路结构效率类似,但是重庆、广州两座城市道路运行效率明显低于其他城市,主要是由于其道路错综复杂导致绕路和交通拥堵导致运行效率低。城市道路绕行比揭示北京及石家庄存在道路利用率低问题,我们将其利用率最低的区域进行了可视化,发现二者存在共同点—都是由于机场、火车站、高速公路及环线、高架桥等大型道路造成的绕路,这说明大型道路的建设方便远途旅客但是对居住在其周边的居民反而造成了不良影响。城市辐射半径揭示北京、上海、广州、深圳等一线城市内部道路连通性较其他城市强,说明一线城市内人群出行交往密切且道路连接紧密。我们将城市中心与行政规划中心进行对比发现,北京的城市中心非常符合城市规划,而其他城市由于中心规划实施周期长,实际中心与规划中心存在一定差异。结论表明,人口的集中及经济的发展会增强城市内部道路结构连通性,但会导致城市冗余能量增加,需要引起我们的警醒。本文提出的这些指标为中国主要城市的道路结构的规划与评估提供了宏观决策参考。