基于GIS的道路密度空間分異分析

薩日娜

摘要：本文以興安盟為研究區(qū)，選取2009年興安盟1：165萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中的道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，利用ArcGIS10.2軟件的空間分析功能，分析了興安盟縣域道路密度的空間分布差異。結(jié)果表明，興安盟道路密度從大到小依次為烏蘭浩特市（0.190836 km/km?）>阿爾山市（0.080595 km/km?）>突泉縣（0.072061 km/km?）>科爾沁右翼中旗（0.071758 km/km?）>扎賚特旗（0.063449 km/km?）>科爾沁右翼前旗（0.058167 km/km?）。興安盟境內(nèi)只有烏蘭浩特市的道路網(wǎng)密度較高，其他旗縣市的道路密度均較低，表明興安盟道路密度空間分布的不均衡性；而且各旗縣不同等級道路密度空間分異也不盡相同；興安盟道路密度分布格局與該地區(qū)的地貌組成和地勢走向基本吻合。

關(guān)鍵字：GIS；興安盟；道路密度；空間分異

引言

區(qū)域差異一直是學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)話題之一。道路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為當(dāng)今世界社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的樞紐，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生活所依賴的重要基礎(chǔ)設(shè)施。道路網(wǎng)密度是衡量一個地區(qū)道路數(shù)量和道路便捷與否的常用指標(biāo)[1]，也是衡量城市道路建設(shè)水平的重要指標(biāo)。因此，制定科學(xué)合理的城市道路網(wǎng)、把握城市交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展適應(yīng)程度的關(guān)鍵是分析城市道路網(wǎng)的合理密度。然而近年來，雖然很多學(xué)者在區(qū)域差異問題的研究中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）的空間分析功能，但是這些研究大多都集中在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口分布、土壤特征分析等方面，很少有研究涉及到道路網(wǎng)絡(luò)。而且以旗縣級尺度為研究對象的較少，都集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)而。還有，目前對道路網(wǎng)絡(luò)的研究中大多數(shù)學(xué)者都采用可達(dá)性指標(biāo)進(jìn)行實(shí)證分析，對于道路密度指標(biāo)的研究則少；因此本文選取道路密度為指標(biāo)，利用GIS技術(shù)，以縣域尺度為單位研究興安盟道路網(wǎng)絡(luò)的空間分布特征。興安盟山地分布較多，然而近幾年來該地區(qū)道路建設(shè)比較快，因此，研究其道路密度的空間分布，可更好地為該地區(qū)交通規(guī)劃以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

一、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.研究區(qū)概況。興安盟位于北緯44°14′--47°39′，東京119°28′--123°38′之間，地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，在中國處于東北經(jīng)濟(jì)區(qū)，地理位置非常優(yōu)越?，F(xiàn)有烏蘭浩特市、阿爾山市、突泉縣、科爾沁右翼前旗、扎賚特旗、科爾沁右翼中旗等6個旗縣市行政單位，土地總面積為598.06萬hm2。該區(qū)屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。年降水量在354.3--485.5mm，蒸發(fā)量1126.1--2045.9mm，無霜期59—156天，光照充足，雨熱同季[2]。地形由西北向東南降低，依次為中山、低山、丘陵和平原[3]。

2.數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)預(yù)處理。本文的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2013年的興安盟統(tǒng)計(jì)年鑒，道路數(shù)據(jù)是利用ArcGIS軟件對2009年內(nèi)蒙古地圖出版社出版的1：165萬興安盟道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化得到的，該道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括公路網(wǎng)數(shù)據(jù)和鐵路網(wǎng)兩部分。本研究中的DEM數(shù)據(jù)是從國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺下載的。

利用ArcGIS對道路數(shù)據(jù)采用蘭伯特投影進(jìn)行配準(zhǔn)校正，再進(jìn)行矢量化得到道路網(wǎng)絡(luò)分布圖，再進(jìn)行線與線、線與面疊加等方法進(jìn)行疊加分析。然后利用疊加分析圖層計(jì)算興安盟旗縣面積及道路長度，然后計(jì)算各個區(qū)縣的道路密度。對利用興安盟行政界限裁剪興安盟DEM圖。

二、研究方法

1.基本計(jì)算。道路密度是指一定區(qū)域內(nèi)道路總長度與該地區(qū)面積之比[4]，是評價(jià)某一地區(qū)的交通狀況的常用指標(biāo)之一[5]。計(jì)算公式為：

Di=Li/Ai，i∈（1，2，3，…，n） （1）

式（1）中，Di為區(qū)域i的道路設(shè)施網(wǎng)絡(luò)密度（km/km?），Li為區(qū)域i的道路長度或節(jié)點(diǎn)數(shù)量，Ai為區(qū)域i的用地面積[1]。

2.疊加分析。疊加分析是一項(xiàng)重要的空間分析功能。疊加分析是將兩個圖層或多個圖層要素進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個新要素圖層的過程，新要素圖層綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊置分析不僅能生成新的空間關(guān)系，還將輸入數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)系起來產(chǎn)生新的屬性關(guān)系。疊加分析是對新要素的屬性按一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而產(chǎn)生用戶需要的結(jié)果。疊加分析是GIS軟件中最常用的手段之一。大部分GIS軟件都是以分層的方式組織地理景觀，將地理景觀按主題分層提取，同一地區(qū)的整個數(shù)據(jù)層共同表達(dá)了該地區(qū)地理景觀的內(nèi)容。在ArcGIS軟件中，利用ArcToolbox-Analysis Tools-Overlay-Union工具先將興安盟的公路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層和鐵路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)疊加在一起，生成道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)圖層（線狀圖層）。其次把興安盟行政區(qū)劃數(shù)據(jù)圖層和生成的道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行疊加，得到興安盟道路網(wǎng)分布圖。（圖1）

三、結(jié)果與分析

1.區(qū)域道路密度疊加分析。

由表1可知，興安盟的縣域道路密度都低于全國平均水平0.2km/km?。興安盟6個旗縣市的道路密度中，只有烏蘭浩特市的道路密度值處于0.1-0.2km/km?間；因?yàn)闉跆m浩特市是興安盟的首府，是全盟精英人才的聚集地，所以道路密度比其他地方都高。其他5個縣域的道路密度值均處于0-0.1km/km?間；道路密度從大到小依次為烏蘭浩特市（0.190836 km/km?）>阿爾山市（0.080595 km/km?）>突泉縣（0.072061 km/km?）>科爾沁右翼中旗（0.071758 km/km?）>扎賚特旗（0.063449 km/km?）>科爾沁右翼前旗（0.058167 km/km?）。興安盟東南部的烏蘭浩特市為道路密度高值集聚區(qū)，阿爾山的占地面積雖然比科右前旗和扎賚特旗小很多，但是其道路密度位居全盟第二。、扎賚特旗、科爾沁右翼前旗、科爾沁右翼中旗、突泉縣都是道路密度低值區(qū)，其中科爾沁右翼前旗的道路密度最低，只有0.058167 km/km?。這些數(shù)據(jù)從總體上揭示了興安盟道路網(wǎng)絡(luò)在空間分布上的不均衡性。endprint

2.道路密度與地勢分異的關(guān)系

本文利用ArcGIS的疊加分析工具對興安盟的道路密度圖與海拔高度圖進(jìn)行疊加分析。結(jié)果顯示，興安盟道路網(wǎng)密度分布特征與地形、地貌的分異基本吻合。興安盟地勢西北高、東南低。道路密度大體上也符合這個規(guī)律。興安盟的東南部為道路密度高值區(qū)，中南部的道路網(wǎng)密度較高，而北部為道路網(wǎng)密度低值區(qū)。而由于阿爾山市是國家級旅游城市，那兒有國內(nèi)外有名的中國溫泉博物館、天池等獨(dú)特的旅游景點(diǎn)，這些景點(diǎn)每年吸引著無數(shù)國內(nèi)外的游客，所以即使那里的海拔很高，道路建設(shè)不免多于其他旗縣市的平均水平高，此區(qū)域的道路密度應(yīng)另當(dāng)別論。從興安盟道路坡度疊加圖（圖2右）可以看出，道路密度和地勢有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，地勢較高的科爾沁右翼前旗、科爾沁右翼中旗西部和扎賚特旗西部的道路密度均較低，地勢相對低平的烏蘭浩特市、突泉縣和科爾沁右翼中旗東部地區(qū)道路密度均較高。一般情況下，地勢高地區(qū)道路分布少，因?yàn)榈貏萜教沟貐^(qū)才容易修路，地勢起伏大或海拔高的地區(qū)修路的話費(fèi)錢費(fèi)力，而且也不安全。

四、結(jié)論

本文綜合運(yùn)用ArcGIS軟件，利用道路密度指標(biāo)，結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，科學(xué)、深入地闡述了興安盟道路密度的空間分異特征：

（1）烏蘭浩特市的道路密度為0.190836km/km?，在興安盟的六個旗縣市中最高，與其他旗縣市相比高很多，但是仍然與全國的平均水平相差較遠(yuǎn)。

（2）DEM分析揭示了興安盟道路密度空間分布與地勢有一定的負(fù)相關(guān)性，表現(xiàn)為平原地區(qū)道路密度高，丘陵地區(qū)比較高，而低山、中山地區(qū)道路密度普遍偏低。

（3）興安盟的道路分布與地勢有關(guān)，雖然按照坡度值來評定道路的數(shù)量并不算很低，但是鐵路沒有遍布所有的旗縣市，而且興安盟公路的等級并不高。所以興安盟鐵路的建設(shè)和等級公路的建設(shè)應(yīng)該是興安盟未來道路建設(shè)的趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]范科紅，李陽兵，馮永麗.基于GIS的重慶市道路密度的空間分異[J].地理科學(xué)，2011，（03）：365-371.

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[3]唐紅艷，牛寶亮.基于GIS技術(shù)的內(nèi)蒙古興安盟春玉米種植氣候區(qū)劃[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，（23）：447-450.

[4]沈建武，吳瑞麟.城市道路與交通[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2006：104～105.

[5]Yue Hong Chou.Exploring Spatial Analysis in Geographic Infor-mation System[M].USA： On Word Press，1997.endprint