不同空間尺度下交通通達(dá)性測算效果對比分析

李 琳，辜寄蓉 ，文學(xué)虎，王 蕾，陳 陽

（1. 西南土地資源監(jiān)測與評價(jià)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2. 國家測繪地理信息局第六地形測繪大隊(duì)，四川 成都 610500）

不同空間尺度下交通通達(dá)性測算效果對比分析

李 琳1，辜寄蓉1，文學(xué)虎2，王 蕾2，陳 陽2

（1. 西南土地資源監(jiān)測與評價(jià)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2. 國家測繪地理信息局第六地形測繪大隊(duì)，四川 成都 610500）

采用行政區(qū)單元和網(wǎng)格單元對四川省瀘州市交通通達(dá)性進(jìn)行定量評價(jià)，對比分析這兩種測算方法的特點(diǎn)與結(jié)果表達(dá)異同，為實(shí)際應(yīng)用提供參考。

交通通達(dá)性；行政區(qū)單元；網(wǎng)格單元；瀘州市

交通通達(dá)性也稱可達(dá)性，是指一個地方能夠從另外一個地方到達(dá)的難易程度[1,2]。它是反映區(qū)域發(fā)展條件優(yōu)劣的重要指標(biāo)，綜合反映區(qū)域的交通運(yùn)輸能力及其與外界交流聯(lián)系的便利性。

國內(nèi)外關(guān)于交通通達(dá)性的研究成果已經(jīng)十分豐富。隨著研究的深入，評價(jià)方法、尺度開始受到學(xué)者們的關(guān)注[3]。行政區(qū)單元和網(wǎng)格單元是進(jìn)行交通通達(dá)性研究常用的兩種尺度[4-7]。本文分別利用行政區(qū)尺度和網(wǎng)格單元尺度對四川省瀘州市交通通達(dá)性進(jìn)行定量評價(jià)，并對比分析這兩種測算方法的特點(diǎn)和結(jié)果表達(dá)的異同[9-12]。

1 交通通達(dá)性評價(jià)

一個地區(qū)交通系統(tǒng)有對內(nèi)聯(lián)系和對外聯(lián)系兩方面作用，本文從交通密度和便捷度兩方面構(gòu)建交通通達(dá)性評價(jià)模型，如圖1所示。

交通密度是指單元地域空間范圍內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)的密集程度，是評價(jià)交通設(shè)施保障水平的重要指標(biāo)。交通密度值越大，說明交通網(wǎng)絡(luò)越密集，區(qū)域交通條件越有優(yōu)勢，對區(qū)域發(fā)展的支撐能力越強(qiáng)[11]。瀘州市交通運(yùn)輸網(wǎng)路包括鐵路、道路和內(nèi)河航運(yùn)3個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，本文用鐵路網(wǎng)絡(luò)密度、道路網(wǎng)絡(luò)密度及內(nèi)河航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)密度來綜合度量交通密度。在研究中，根據(jù)不同類型、不同技術(shù)等級的交通網(wǎng)絡(luò)通行能力的差異，在計(jì)算交通密度時賦予不同的權(quán)重。

交通便捷度反映了一個地區(qū)對外聯(lián)系交流的便利程度，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要作用。交通便捷度越大，對外聯(lián)系能力越強(qiáng)，地區(qū)發(fā)展?jié)摿σ簿驮酱蟆＝煌ū憬荻戎饕w現(xiàn)在距離中心城區(qū)的遠(yuǎn)近、距離交通樞紐的遠(yuǎn)近以及是否擁有開放性道路三方面。中心城區(qū)是區(qū)域發(fā)展的核心和龍頭，具有相對發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)水平及交通基礎(chǔ)設(shè)施，距離中心城區(qū)的遠(yuǎn)近在一定程度上反映了該區(qū)域與外界交流的便捷度。交通樞紐(鐵路站點(diǎn)、高速公路出入口、港口、碼頭、機(jī)場)及開放性道路(國道、省道、縣道)作為主要的交通設(shè)施，是區(qū)域?qū)ν饴?lián)系的重要途徑，與其距離的遠(yuǎn)近影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對外聯(lián)系交流。本文采用距離中心城區(qū)、鐵路站點(diǎn)、高速公路出入口、港口、碼頭、國道、省道和縣道的遠(yuǎn)近來表達(dá)交通便捷度。

圖1 交通通達(dá)性評價(jià)模型

為消除不同評價(jià)指標(biāo)之間的量綱影響，本次評價(jià)選用最大值標(biāo)準(zhǔn)化方法，對交通密度和交通便捷度評價(jià)結(jié)果都進(jìn)行無量綱化處理。

本文在同一評價(jià)模型下，分別基于行政區(qū)單元和網(wǎng)格單元進(jìn)行瀘州市交通通達(dá)性的定量評價(jià)。兩種不同空間尺度有不同的單因子計(jì)算方法，基于行政區(qū)尺度的研究方法采用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法；基于網(wǎng)格尺度的研究通常是根據(jù)數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)，借助GIS采用空間數(shù)據(jù)分析方法。

1.1 基于行政區(qū)單元的測算方法

1）交通密度。設(shè)行政區(qū)i的單個交通設(shè)施網(wǎng)絡(luò)密度為Di，Li為行政區(qū)i的交通線路長度，Ai為行政區(qū)i的土地面積，則其計(jì)算方法為：

2）交通便捷度。參考中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所等主編的《省級主體功能區(qū)域劃分技術(shù)規(guī)程》以及其他學(xué)者對交通便捷度的相關(guān)研究，本文依據(jù)距離中心城區(qū)、鐵路站點(diǎn)、高速公路出入口、港口、碼頭、國道、省道和縣道的遠(yuǎn)近，分類賦值確定行政區(qū)交通便捷度，各分類的便捷度賦值標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

3）交通通達(dá)性。交通通達(dá)性指數(shù)采用綜合加權(quán)合成的方法進(jìn)行計(jì)算：

式中，TA表示交通通達(dá)性水平；Wi表示評價(jià)因子i的權(quán)重，Di'表示評價(jià)因子i的標(biāo)準(zhǔn)化值。

1.2 基于網(wǎng)格單元的測算方法

1）交通密度?？紤]到交通網(wǎng)絡(luò)在區(qū)域的影響程度，網(wǎng)格單元的交通密度采用復(fù)雜的距離衰減測度局部密度，探索交通網(wǎng)絡(luò)分布的密集區(qū)域。在ArcGIS中用核密度分析來實(shí)現(xiàn)，核密度估算法是空間分析中運(yùn)用最為廣泛的非參數(shù)估計(jì)技術(shù)，具有表達(dá)直觀、概念簡潔和易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，可以在二維的地理空間內(nèi)生成等值線密度的平滑圖像表面。核密度估計(jì)方法不利用有關(guān)數(shù)據(jù)分布的先驗(yàn)知識，對數(shù)據(jù)分布不附加任何假定，是一種從數(shù)據(jù)樣本本身出發(fā)研究數(shù)據(jù)分布特征的方法[10]。單個交通網(wǎng)絡(luò)密度的計(jì)算公式為：

表1 交通便捷度賦值

式中，k(·)為核密度函數(shù)；r為帶寬即搜索半徑；(x-xi)表示搜索區(qū)域內(nèi)柵格點(diǎn)到交通網(wǎng)絡(luò)線路xi的距離；Ar是以r為搜索半徑的搜索區(qū)域總面積；n表示以r為搜索半徑的搜索區(qū)域內(nèi)的交通線路條數(shù)。式中的搜索半徑r體現(xiàn)了不同的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)對周圍區(qū)域的影響力大小。

2）交通便捷度。中心城區(qū)、交通設(shè)施的便捷程度，也就是其在區(qū)域的分布情況，分布密度高的區(qū)域越便捷。網(wǎng)格尺度通過離散點(diǎn)數(shù)據(jù)或者線數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，得到每個柵格的值，采用核密度分析工具計(jì)算要素在其周圍鄰域中的密度。交通便捷度計(jì)算公式為：

式中，k(·)為核密度函數(shù)；r為帶寬即搜索半徑，(x-xi)表示搜索區(qū)域內(nèi)柵格點(diǎn)到中心城區(qū)或交通設(shè)施xi的距離；Ar是以r為搜索半徑的搜索區(qū)域總面積；n表示以r為搜索半徑的搜索區(qū)域內(nèi)的中心城區(qū)或交通設(shè)施數(shù)量。式中的搜索半徑r體現(xiàn)了不同類型要素對周圍區(qū)域的影響力大小。

3）交通通達(dá)性。交通通達(dá)性采用柵格疊加分析的方法進(jìn)行計(jì)算：

式中，TAi為網(wǎng)格i的交通通達(dá)性；Di'為網(wǎng)格i交通密度標(biāo)準(zhǔn)化值；Ci'為網(wǎng)格i交通便捷度標(biāo)準(zhǔn)化值。

2 結(jié)果分析

本文選取四川省瀘州市作為研究對象。瀘州市地處四川盆地南緣、川滇黔渝四省結(jié)合部、成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心地帶和長江干流與沱江交匯處；東鄰重慶，西連宜賓，南抵云貴，北接自貢、內(nèi)江，土地面積 1．2 萬 km2，是規(guī)劃的成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)的區(qū)域性中心城市、長江上游綜合立體交通樞紐和川南地區(qū)的重要商貿(mào)物流中心。本文以交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源。其中交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來源于2014年四川省瀘州市地理國情普查數(shù)據(jù)，人口數(shù)據(jù)來源于2014年瀘州市各區(qū)縣統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.1 行政區(qū)尺度的交通通達(dá)性分析

通過對瀘州市交通數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，利用行政區(qū)尺度計(jì)算出瀘州市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通通達(dá)性，并在ArcGIS中采用自然斷點(diǎn)法對交通通達(dá)性進(jìn)行等級劃分，如圖3中左圖所示。

通過對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通通達(dá)性結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)瀘州市交通通達(dá)性具有如下特征：

1）瀘州市鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的交通通達(dá)性差異明顯。瀘州市交通通達(dá)性最高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是南城街道辦事處，為0．97；通達(dá)性最小的是黃荊鄉(xiāng)，為0．03，僅相當(dāng)于南城街道辦事處的0．03，差距十分懸殊。

2）瀘州市多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通通達(dá)性較差，僅少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)有較好的交通通達(dá)性，具有較高的發(fā)展?jié)摿?。瀘州市53個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(37．6%)交通通達(dá)性非常低，低于0．15，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通支撐能力很低，未來發(fā)展?jié)摿艿?；交通通達(dá)性為0．15～0．27的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有30個，占全市總數(shù)的21．3%，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通支撐能力也相對較低；交通通達(dá)性介于0．27～0．44的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有28個，占總數(shù)的19．9%，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展?jié)摿蜋C(jī)會逐步增強(qiáng)；交通通達(dá)性介于 0．44～0．66 的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有 21 個，占總數(shù)的 14．9%，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)具有較高的發(fā)展?jié)摿?；僅9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通通達(dá)性高于0．66，僅占全市總數(shù)的6．4%，這些少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)具有很高的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3）瀘州市中心城區(qū)及其周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通通達(dá)性高。通達(dá)性水平最高、區(qū)位條件優(yōu)越的是南城、小市、北城、蓮花池、安富等街道辦事處和新樂鎮(zhèn)，除新樂鎮(zhèn)位于中心城區(qū)周邊，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)均地處瀘州市中心城區(qū)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)是瀘州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要重心，鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)交通非常便捷，綜合交通優(yōu)勢突出。

利用Excel提供的數(shù)據(jù)分析工具Correl，分析瀘州市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通通達(dá)性與人口密度之間的關(guān)系(見圖2)，顯著性水平在0．01上的相關(guān)系數(shù)為0．596，表明交通通達(dá)性與人口密度之間具有顯著正相關(guān)性?？梢姡丝诜植寂c交通條件的聯(lián)系非常緊密。

圖2 瀘州市交通通達(dá)性與人口密度散點(diǎn)圖

圖3 瀘州市交通通達(dá)性(左:行政區(qū)單元，右:網(wǎng)格單元)

2.2 網(wǎng)格尺度的交通通達(dá)性分析

本文將瀘州市劃分為100 m×100 m的網(wǎng)格，通過對瀘州市的交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出其交通通達(dá)性指數(shù)。在ArcGIS中利用自然斷點(diǎn)法對交通通達(dá)性進(jìn)行等級劃分，劃分為五級并在圖上表示出來(圖3中右圖)。根據(jù)評價(jià)結(jié)果，瀘州市交通通達(dá)性呈現(xiàn)以下特征：

1）瀘州市大部分地區(qū)交通條件差。交通通達(dá)性水平低、較低的地區(qū)分別有 4 530．72 km2、4 863．71 km2，占全市土地面積的76．7%，這些地區(qū)交通支撐能力差，未來發(fā)展受限；交通通達(dá)性水平中等的地區(qū)1 549．47 km2，占瀘州市的 12．7%，未來發(fā)展?jié)摿鸩皆鰪?qiáng)；通達(dá)性水平較高的地區(qū)有919．76 km2，只占7．5%，這些地區(qū)的發(fā)展?jié)摿σ草^高；僅3．1%的地區(qū)通達(dá)性水平高，有383．96 km2，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

瀘州市交通通達(dá)性呈現(xiàn)“ 一個中心、兩個軸帶”的空間分布格局。從瀘州市交通通達(dá)性空間布局可以看出，瀘州市的交通通達(dá)格局受鐵路網(wǎng)和高速公路網(wǎng)布局影響較大，通達(dá)性較高的地區(qū)有中心城區(qū)及其周邊地區(qū)，以及以中心城區(qū)為核心輻射出的兩條交通通達(dá)性較高的帶，分別是沿隆瀘鐵路、G76廈蓉高速、321廣成線交通通達(dá)帶和沿長江、G93成渝環(huán)線高速交通通達(dá)帶。中心城區(qū)由于處于高速公路網(wǎng)、國家公路網(wǎng)和鐵路網(wǎng)絡(luò)的中心位置，加之城市機(jī)場、港口等交通設(shè)施發(fā)達(dá)，集眾多優(yōu)越條件于一身，成為瀘州市內(nèi)交通通達(dá)性最高的地區(qū)；隆瀘鐵路、G76廈蓉高速、321廣成線貫穿瀘州南北，是瀘州內(nèi)部連接和對外連接的重要通道，加上這條通道上瀘縣縣城、敘永縣城的樞紐地位和較完善的交通基礎(chǔ)設(shè)施及其對鄰近地區(qū)的輻射影響，形成了沿隆瀘鐵路、G76廈蓉高速、321廣成線交通通達(dá)帶；長江經(jīng)濟(jì)帶是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的熱點(diǎn)地區(qū)，港口運(yùn)輸體系在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有重要地位和作用，沿長江、G93成渝環(huán)線高速交通通達(dá)帶的交通優(yōu)勢則主要是由于擁有港口和碼頭的內(nèi)河航運(yùn)優(yōu)勢、G93成渝環(huán)線高速的公路優(yōu)勢和毗鄰中心城區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢，頗具潛力且發(fā)展迅速。

3 結(jié) 語

不同空間尺度的數(shù)據(jù)體現(xiàn)為不同特點(diǎn)，根據(jù)具體情況選擇合理的空間尺度十分必要。在具體的專題應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)任務(wù)與現(xiàn)象性質(zhì)選擇相應(yīng)的尺度進(jìn)行觀察與研究。在實(shí)際應(yīng)用中，如果希望與區(qū)域社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，建議采用行政區(qū)單元。如果希望更好地與空間格局演變相對應(yīng)，建議采用網(wǎng)格單元。

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P208

B

1672-4623（2017）10-0094-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.10.031

2015-09-17。

項(xiàng)目來源：四川省測繪地理信息局“重要地理國情信息監(jiān)測”資助項(xiàng)目。

李琳，碩士研究生，從事地理信息系統(tǒng)理論與應(yīng)用研究。