Показатель нормативной плотности дорог общего пользования (без улиц в населенных пунктах) (Pнорм) является отношением нормативной длины дорог (Lнорм) вне границ населенных пунктов на территории в километрах к площади территории (S) в квадратных километрах и рассчитывается по формуле:
Pнорм = Lнорм / S (2)
На нормативную длину дорог (Lнорм) влияет ряд основных факторов:
площадь территории;
количество населенных пунктов;
конфигурация их взаимного размещения;
прямолинейность дорог;
вариантность связанности близлежащих населенных пунктов.
Количественная зависимость Lнорм от этих факторов задается формулой:
Lнорм = Крац x Крвн x Кпуст x Кнпл x x () (3)
Здесь сомножитель отражает пропорциональную зависимость длины дорожной сети от линейных размеров территории при фиксированной геометрической конфигурации населенных пунктов. Сомножитель отражает зависимость длины дорожной сети от количества населенных пунктов, расположенных на фиксированной территории. С увеличением количества пунктов длина минимальной сети, связывающей пункты, асимптотически растет как корень квадратный от количества пунктов.
Справедливость этого соотношения можно продемонстрировать на примере расположения населенных пунктов в узлах прямоугольной равномерной сетки в квадрате единичной площади. Длина кратчайшей сети (L) между узлами складывается из N - 1 ребер с длиной, равной 1 / (), т.е. рассчитывается по формуле:
Lкратч = (N - 1) / () = (4)
Сеть дорог, когда все пункты связаны, но из одного пункта в другой ведет только один путь, является экономной в целом, но не обеспечивает кратчайшего пути во второй, третий и т.д. ближайшие по прямому расстоянию пункты. Для этих целей вводятся дополнительные пути соединения пунктов. Такие дополнительные соединения удлиняют сеть, но позволяют сократить "перепробег" транспорта между пунктами. Наглядным образцом такой сети является прямоугольная равносторонняя решетка, когда сама сеть совпадает с решеткой. Длина такой сети-решетки рассчитывается по формуле:
Lнасыщ = 2 x (5)
Здесь каждый пункт сети связан с ближайшими соседними пунктами, которых может быть 2 или 3 на границе и 4 внутри решетки. Длина пути такой "насыщенной" сети принимается за верхнюю границу развития сети связи пунктов с минимальным "перепробегом" между пунктами. Поэтому длина рациональной сети (Lрац) должна лежать в интервале [Lкр; Lнас], т.е. [(); (2 x )]. С введением коэффициента насыщения сети (Крац = [1 + 1 /, 2]):
Lрац = Крац x (6)
Расположение пунктов в узлах равномерной сетки, когда пункты наиболее удалены от своих ближайших соседей и расстояния между всеми ближайшими пунктами одинаковы, обеспечивает наибольшую длину кратчайшей связывающей сети по отношению к другим возможным распределениям. Действительно, локальную концентрацию пунктов (образование сгустков) в предельном случае можно рассматривать как один пункт, что с учетом пропорции сокращает длину сети. Реальное расположение населенных пунктов на территории районов Московской области значительно отличается от равномерной сетки и в первом приближении можно принять близким к распределению по случайному равномерному закону. Переход к моделированию распределения пунктов от узлов равномерной прямоугольной сетки к случайному равномерному закону в длине сети следует учесть понижающим коэффициентом Крвн <1. Расчет коэффициента Крвн проводится методом математического статистического моделирования и не требует реальных данных о распределении населенных пунктов в Московской области. Следующий этап состоит в анализе отклонений реального распределения населенных пунктов от случайного равномерного. Отклонения в первую очередь обусловлены наличием пустующих участков территории сравнительно большой площади Sпуст, не содержащих населенных пунктов (заповедников, крупных лесов, болот, полигонов). Зависимость длины сети от площади установлена. Следовательно, влияние пустующей площади на сокращение длины можно задать понижающим коэффициентом:
Кпуст = (7)
Аналогичным образом может быть учтено отличие имеющих площадь населенных пунктов от моделирования их идеальными точками. Суммарная площадь населенных пунктов (Sнп) складывается с площадью пустующих участков территории (Sпуст):
Кпуст = (8)