劉承良 ， 余瑞林 ， 段德忠

(1.華東師范大學(xué) a.資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，b.創(chuàng)新戰(zhàn)略研究中心，上海 200062； 2.華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢 430079)

21世紀(jì)是復(fù)雜性的世紀(jì)，作為研究復(fù)雜性科學(xué)和復(fù)雜系統(tǒng)的有力工具，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為研究復(fù)雜性提供了全新的視角。交通網(wǎng)絡(luò)空間系統(tǒng)是一由道路系統(tǒng)、流量系統(tǒng)和管理系統(tǒng)組成的一復(fù)雜開放系統(tǒng)，表現(xiàn)出形態(tài)—相關(guān)—過程和響應(yīng)—受控的漸進(jìn)式復(fù)雜性規(guī)律，受到交通系統(tǒng)管理學(xué)(側(cè)重交通流系統(tǒng)和復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò))、城市地理和交通地理學(xué)(側(cè)重分形交通網(wǎng)絡(luò)，解釋交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)和織構(gòu)分形性)等學(xué)科的高度關(guān)注。研究內(nèi)容側(cè)重于揭示交通網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性[1-4]、動力過程[5-7]及演化機(jī)制[8-10]，研究方法上引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征量，定量分析交通路網(wǎng)復(fù)雜性質(zhì)(小世界性、無標(biāo)度性、自組織性、非線性等)成為焦點(diǎn)[11-14]，多集中于基于圖論思想構(gòu)建拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)[15-16]和復(fù)雜加權(quán)網(wǎng)絡(luò)[17-18]，研究視角多為靜態(tài)復(fù)雜特征歸納和驗(yàn)證。研究尺度以微觀尺度(城市內(nèi)部)和宏觀尺度(全球及國家層面)為主，造成研究對象多為城市內(nèi)部交通(街道、地鐵和公共交通)[19-21]和區(qū)際高等級交通(高速公路和航空網(wǎng)絡(luò))[22-24]，城鎮(zhèn)體系空間[25]以及綜合路網(wǎng)(等級層次性)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間分異及其演化規(guī)律研究比較薄弱。

交通網(wǎng)絡(luò)是形成都市圈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的物質(zhì)條件和必要前提，是城市與區(qū)域之間物質(zhì)流、能量流和信息流的主要通道。交通網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)育受自然基地地形和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展制約，實(shí)則是自然地理格局“雕刻”和經(jīng)濟(jì)地理分布驅(qū)動的結(jié)果。本研究以武漢城市圈為例，以1989—2011年城鄉(xiāng)道路網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征量，多度量、多角度揭示了武漢城市圈城鄉(xiāng)道路網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的空間異質(zhì)性及其演化特征，一方面，為充實(shí)和完善交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性研究、解決當(dāng)前城鄉(xiāng)道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理提供借鑒和指導(dǎo)；另一方面，從都市圈交通路網(wǎng)透析都市圈空間組織機(jī)理、為武漢城市圈空間協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論借鑒。

1 研究方法與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究方法

基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，引入系列度量節(jié)點(diǎn)拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)指標(biāo)(重要性、易達(dá)性、集聚性)，借助GIS空間分析功能，系統(tǒng)分析城鄉(xiāng)道路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連接性質(zhì)的空間分異程度及演化特征 (表1)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

以1989—2011年武漢城市圈城鄉(xiāng)道路網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，考慮城鄉(xiāng)道路網(wǎng)的層次性，借用Matlab 7.0采用熵值賦權(quán)法，以避免主觀因素帶來的變差，獲取不同等級道路的權(quán)重，通過Pajek 2.7軟件編程，獲得整個(gè)圈域1989—2011年城鄉(xiāng)道路網(wǎng)加權(quán)拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)庫。

2 城鄉(xiāng)道路網(wǎng)異質(zhì)性的空間演化

2.1 節(jié)點(diǎn)重要性的空間演化

2.1.1節(jié)點(diǎn)度值空間分異不明顯，整體呈現(xiàn)日益均衡化和多核化態(tài)勢。1989—2011年間，點(diǎn)度空間分異程度很小，變異系數(shù)不超過0.26，并且不斷減小，由1989年的0.26持續(xù)下降到2011年0.21，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)平均度值整體呈下降趨勢，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)連接程度差距不斷縮小，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系日益呈網(wǎng)絡(luò)化和均衡化發(fā)展趨勢。

1989—2011年間，點(diǎn)度大于3的節(jié)點(diǎn)數(shù)量由3個(gè)(占總數(shù)的5.56%)增加到88個(gè)(占總數(shù)的9.31%，許多節(jié)點(diǎn)度值甚至超過6)，局域形成多個(gè)核心；同時(shí)，局部(武漢、黃石、咸寧等)節(jié)點(diǎn)的度值出現(xiàn)一定程度的增加，相鄰節(jié)點(diǎn)及局部城鄉(xiāng)道路網(wǎng)體系度值并未出現(xiàn)明顯增加，相反，呈現(xiàn)一定程度下降，城鄉(xiāng)道路網(wǎng)局部出現(xiàn)一定程度的空間極化態(tài)勢，形成相對獨(dú)立的城鄉(xiāng)道路網(wǎng)體系。

2.1.2高度節(jié)點(diǎn)時(shí)間上保持慣性，具有區(qū)位分布的連貫性和連接方向的穩(wěn)定性。1989—2011年間，高度節(jié)點(diǎn)主要集中于武漢—咸寧—黃石—孝感城鎮(zhèn)密集區(qū)和仙桃—天門—潛江江漢平原區(qū)，其空間位置基本保持連貫性，表現(xiàn)出惰性和慣性，其主要對外連接方向(鄰近節(jié)點(diǎn)聯(lián)系)也保持一定的穩(wěn)定性，同時(shí)，這些高度節(jié)點(diǎn)的度值也出現(xiàn)一定程度的增長，發(fā)現(xiàn)這些高度節(jié)點(diǎn)多是圈域要素交流的集散地(極核)和道路網(wǎng)絡(luò)的交叉口(樞紐)。一方面，說明高度節(jié)點(diǎn)存在“優(yōu)先連接傾向性”，節(jié)點(diǎn)的自組織生長和發(fā)育傾向聯(lián)系和連接于高度城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)，不存在明顯的他向城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)最大連接，形成高者愈高的“馬太”效應(yīng)(Matthew effect)，一定程度印證了城鄉(xiāng)道路網(wǎng)演化的“擇優(yōu)鏈接”特性。另一方面，也似乎說明人為路網(wǎng)建設(shè)和調(diào)控等他組織機(jī)制也遵循類似“富人俱樂部”的“極化”效應(yīng)，因?yàn)楦叨裙?jié)點(diǎn)往往是城鄉(xiāng)道路網(wǎng)連接的集散核(hub)、路網(wǎng)故障或攻擊的重點(diǎn)及地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的增長極，路網(wǎng)建設(shè)和布局受上述因素的耦合作用影響深遠(yuǎn)。

2.1.3呈現(xiàn)弱集聚性，表現(xiàn)出一定的中心—邊緣和等級圈層復(fù)合結(jié)構(gòu)。1989—2011年間，節(jié)點(diǎn)的度值具有一定的空間分異，表現(xiàn)出一定的集聚性分布。

從空間自相關(guān)來看，全局Moran’sI指數(shù)依次下降，點(diǎn)度全局空間集聚性日益減弱，空間分布日益分散化和均衡化。其中，1989—1995年間，點(diǎn)度全局空間自相關(guān)Moran’sI指數(shù)超過0(表2)，尤其是1989年，點(diǎn)度較高的節(jié)點(diǎn)傾向于特定區(qū)域集聚成群，即高—高點(diǎn)度值區(qū)域空間鄰接，聚集成團(tuán)，明顯在圈域的中部形成連片分布，并且這種連片鄰接保持時(shí)間上的相對穩(wěn)定性，局部Moran’sI指數(shù)LISA圖揭示這種高—高類型區(qū)主要集中于武漢、鄂州、黃岡、黃石、孝感及咸寧城區(qū)等構(gòu)成的核心圈層；而2000—2011年間，點(diǎn)度整體上呈極弱負(fù)相關(guān)(Moran’sI指數(shù)介于-0.10～-0.01)，點(diǎn)度較高節(jié)點(diǎn)與低度節(jié)點(diǎn)弱傾向空間鄰接，全局上以高—低、低—高集聚較顯著，主要集中于黃岡東部、咸寧南部、孝感西北部及仙天潛地區(qū)，只在個(gè)別局域出現(xiàn)較高顯著性的高—高、低—低集聚區(qū)。

表2 武漢城市圈城鄉(xiāng)路網(wǎng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)全局自相關(guān)Moran’s I指數(shù)值

從空間分布上來看，高度節(jié)點(diǎn)相對集中分布于武漢市及周邊核心城鎮(zhèn)(圖1)。其中，點(diǎn)度極值區(qū)域基本位于武漢市城區(qū)，成為整個(gè)圈域路網(wǎng)的極核；其外圍地區(qū)，隨距離增加，度值逐漸降低，普遍不超過5，處于發(fā)展的邊緣，呈依附地位，形成一定的中心—邊緣結(jié)構(gòu)。同時(shí)，整個(gè)圈域城鄉(xiāng)道路網(wǎng)發(fā)育具有一定的環(huán)狀分異，形成以武漢為中心的等級圈層結(jié)構(gòu)，明顯可以劃分為4個(gè)等級區(qū)間：度值極值區(qū)(度值處于最大值區(qū)間)、度值高度區(qū)(度值普遍超過平均值)、度值中度區(qū)(度值接近平均值)、度值低度區(qū)(度值普遍小于平均值)，空間上相應(yīng)形成三大圈層：核心圈層——武漢城區(qū)(度值極值區(qū)和高度區(qū))；中間圈層——咸寧、孝感、黃石等城區(qū)(度值中度區(qū))；外圍圈層——黃岡東北部、孝感北部、仙桃、潛江、天門、咸寧南部(度值低度區(qū))。

2.1.4節(jié)點(diǎn)度值與其等級規(guī)模存在一定關(guān)聯(lián)，具有被組織效應(yīng)。從點(diǎn)度空間分布來看，1989—2011年間高度節(jié)點(diǎn)多為高等級城鎮(zhèn)(地處中心城市城區(qū))，如2011年度為6，7的5個(gè)節(jié)點(diǎn)分別為武漢、咸寧、黃石、鄂州、孝感五市城區(qū)，這些都是圈域交通對外集散流較大的節(jié)點(diǎn)，其中，咸寧、黃石、鄂州是圈域網(wǎng)絡(luò)與東部發(fā)達(dá)地區(qū)交通往來的關(guān)鍵城鎮(zhèn)，孝感、施崗等是路網(wǎng)與西部地區(qū)聯(lián)系的核心城鎮(zhèn)，成為整個(gè)圈域內(nèi)外聯(lián)系的重要樞紐。

要素相關(guān)性上，選取大量城鎮(zhèn)級以上城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)，開展其點(diǎn)度與總?cè)丝诘南嚓P(guān)分析，二者相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.473，城鄉(xiāng)道路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)度值與其城鎮(zhèn)等級規(guī)模呈現(xiàn)一定的正相關(guān)，揭示出城鄉(xiāng)道路網(wǎng)發(fā)育與城鄉(xiāng)人口分布保持一定的共軛協(xié)同關(guān)系，整個(gè)路網(wǎng)的度值等級規(guī)模分布受城鎮(zhèn)人口等級組織影響顯著，呈現(xiàn)一定的以人類活動為主體的被組織效應(yīng)；也體現(xiàn)了城鄉(xiāng)道路網(wǎng)在圈域空間發(fā)展中的交通伺服功能和對其組織結(jié)構(gòu)的“雕刻”作用。

2.1.5節(jié)點(diǎn)度值受地形地貌影響比較明顯，呈現(xiàn)自組織機(jī)制。從點(diǎn)度規(guī)模分布來看，1989—2011年間整個(gè)城鄉(xiāng)道路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)度主要為3，表明整個(gè)圈域多數(shù)城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)之間無直通公路，城鄉(xiāng)道路網(wǎng)缺少眾多環(huán)路，原因在于建設(shè)兩兩城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)對的直通路和城鄉(xiāng)環(huán)路，一來不經(jīng)濟(jì)，二來受復(fù)雜多樣的地形條件限制，既無必要，也無可能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)育一定程度表現(xiàn)為地形地貌多樣化下的自組織形態(tài)。

從局域網(wǎng)絡(luò)來看，整個(gè)圈域城鄉(xiāng)道路網(wǎng)可劃分為六大局域網(wǎng)：鄂(州)黃(石)、黃岡、武漢、仙(桃)天(門)潛(江)、咸寧和孝感。其中，平均節(jié)點(diǎn)度超過3的局域網(wǎng)為武漢、仙天潛兩大局域網(wǎng)，而鄂黃、黃岡、咸寧、孝感4個(gè)局域網(wǎng)平均度值均小于3。究其原因，武漢和仙天潛地處江漢平原，地形地貌為平原和低丘，地形地貌相對簡單，而鄂黃、黃岡、咸寧、孝感區(qū)內(nèi)山地、崗地、丘陵、河湖等地貌類型混合，整個(gè)圈域城鄉(xiāng)道路網(wǎng)“自發(fā)”受地形地貌的微觀“控制”，導(dǎo)致城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)度值大小遵循“平原>丘陵>山地>河湖”規(guī)律，具有強(qiáng)自組織效應(yīng)。

2.2 節(jié)點(diǎn)易達(dá)性的空間演化

2.2.1節(jié)點(diǎn)緊密度值存在空間分異，呈現(xiàn)典型的等級圈層格局。1989—2011年間，節(jié)點(diǎn)緊密度值空間分布不均，存在一定的集聚性。從空間自相關(guān)來看，全局自相關(guān)Moran’sI指數(shù)普遍超過0.3，局部年份達(dá)到0.45左右(表2)，節(jié)點(diǎn)緊密度表現(xiàn)出較明顯的群體空間集聚特征，即高—高、低—低緊密度值節(jié)點(diǎn)局部空間傾向于“抱團(tuán)成群”分布，相對穩(wěn)定形成以圈域核心圈層(集中于武漢、鄂州、黃石城區(qū)及大冶市、黃岡城區(qū)及團(tuán)風(fēng)縣等縣域)為主的高—高類型和以圈域外圍圈層(集中于仙桃、天門、潛江、黃岡東北部大別山區(qū)、咸寧南部幕阜山區(qū)縣域)為主體的低—低類型兩大連片集聚區(qū)(圖2)。

空間分布上，高緊密度節(jié)點(diǎn)高度集中于圈域核心城市——武漢市主城區(qū)，路網(wǎng)發(fā)育呈現(xiàn)“壟斷性”伺服，成為整個(gè)圈域的核心圈層，而中間圈層(武漢周邊城鎮(zhèn)，如咸寧、鄂州、黃石等城區(qū))，憑借良好的對外快速交通條件、中心—近鄰區(qū)位優(yōu)勢，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)作用較緊密而強(qiáng)烈，具有相對較高的緊密度值，而外圍圈層(如大別山區(qū)、幕阜山區(qū))的城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)作用較弱，緊密度多低于圈域平均水平，成為城鄉(xiāng)道路網(wǎng)易達(dá)性服務(wù)的“邊緣”，整個(gè)圈域城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)緊密度值呈現(xiàn)三大等級圈層結(jié)構(gòu)。

2.2.2節(jié)點(diǎn)介數(shù)分布向心極化明顯，但存在一定離心化趨勢，呈側(cè)“N”形伸展。1989—2011年間，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)介數(shù)較高，交通流較大，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)介數(shù)空間分布不均衡，具有強(qiáng)向心集聚性。

從全局自相關(guān)來看，全局空間自相關(guān)Moran’sI指數(shù)介于0.08～0.41之間(表2)，節(jié)點(diǎn)介數(shù)分布表現(xiàn)出較強(qiáng)的空間正相關(guān)，局部時(shí)期(1989—1995年)具有明顯的群體集聚性，并保持空間的穩(wěn)定性和時(shí)間的連續(xù)性，即形成一個(gè)穩(wěn)定的、空間鄰接的高—高值區(qū)(主要集中于鄂州、黃石城區(qū)、黃岡城區(qū)和團(tuán)風(fēng)縣等區(qū)域，多為圈域核心圈層范圍)和低—低值區(qū)域(主要穩(wěn)定于仙桃、天門、潛江、孝感西部、咸寧—黃石南部幕阜山區(qū)等縣域，多為圈域外圍圈層范圍)。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)介數(shù)全局空間自相關(guān)Moran’sI指數(shù)整體上呈下降態(tài)勢，表明城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)介數(shù)空間分布的集聚性不斷減弱，分散性不斷凸現(xiàn)，城鄉(xiāng)道路網(wǎng)穩(wěn)定性漸趨增強(qiáng)。

從空間分布上看，高介數(shù)節(jié)點(diǎn)高度集中于圈域核心圈層(武漢城區(qū)、鄂州、黃石、黃岡城區(qū)等)，而外圍圈層介數(shù)分布較為均勻，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)等級及其對外服務(wù)輻射能力相差不大，空間較均衡，絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的介數(shù)指標(biāo)小于0.1，表明路網(wǎng)中絕大部分節(jié)點(diǎn)對全網(wǎng)不具備絕對影響。期間，整個(gè)高介數(shù)節(jié)點(diǎn)向心集聚的極化程度不斷減弱，高介數(shù)節(jié)點(diǎn)分布逐漸由武漢中心城區(qū)向鄂州、黃岡、黃石城區(qū)及咸寧嘉魚等四周呈東北—西南方向傾斜的側(cè)“N”形伸展，圈域節(jié)點(diǎn)介數(shù)空間極化程度不斷減弱，呈現(xiàn)一定的離心化擴(kuò)散趨勢，廣泛分布于潛江—仙桃—武漢—鄂州—黃石—咸寧—赤壁城區(qū)一線，這些節(jié)點(diǎn)多為各中心城市城區(qū)、重要縣城所在地、路網(wǎng)重要交叉口等，交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)育相對較完善，對外服務(wù)輻射范圍廣，交通流匯聚潛力較大，介數(shù)指標(biāo)與城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)等級規(guī)模成正比。

2.2.3平均路長由武漢向周圍梯度遞減，呈明顯的等級圈層結(jié)構(gòu)。1989—2011年間，圈域節(jié)點(diǎn)平均路長空間分布不均，高易達(dá)性節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出較明顯的向心集聚性。從空間自相關(guān)來看，期間節(jié)點(diǎn)平均路長的Moran’sI指數(shù)基本介于0.2～0.4(表2)，空間全局上基本處于弱—中正相關(guān)水平，節(jié)點(diǎn)平均路長較高或較低縣域普遍傾向于與同質(zhì)縣域鄰接成片，形成平均路長高—高關(guān)聯(lián)和低—低關(guān)聯(lián)集聚成群，在空間上相對穩(wěn)定形成兩大空間鄰接的集聚區(qū)：低—低平均路長集聚區(qū)(集中于圈域核心圈層范圍，形成高—高易達(dá)性圈層)和高—高平均路長集聚區(qū)(展布于圈域外圍圈層，構(gòu)成一個(gè)低—低易達(dá)性圈層)，集聚區(qū)內(nèi)通達(dá)性空間差距程度低，形成穩(wěn)定、典型的核心—外圍圈層結(jié)構(gòu)。

這種空間內(nèi)在的集聚性宏觀上決定了整個(gè)圈域城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)易達(dá)性基本遵循“距離衰減律”，呈現(xiàn)以武漢為中心的不規(guī)則圈層結(jié)構(gòu)，具有明顯的時(shí)間慣性，與圈域城鎮(zhèn)體系空間“靶形分布”一致：距武漢中心城區(qū)由近至遠(yuǎn)，易達(dá)性系數(shù)值逐漸增大，形成較明顯的三大圈層：高通達(dá)性圈(圈域核心圈層：武漢市區(qū)及其周邊城鎮(zhèn))、中通達(dá)性圈(圈域中間圈層：武漢市邊緣及鄂州、黃石、咸寧、黃岡等市區(qū))、低通達(dá)性圈(圈域外部圈層：如潛江、仙桃、孝感、黃岡東北部、黃石東部、咸寧南部等地區(qū))。

2.3 網(wǎng)絡(luò)集聚性的空間演化

2.3.1節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)整體較低，且持續(xù)減小，空間分布離散成片。時(shí)間演化上，20多年來，整個(gè)圈域城鄉(xiāng)道路網(wǎng)大部分節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)沒有顯著增長，整體平均節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)不超過0.23，部分年份甚至不足0.1，并且均值逐步減小。一方面說明整個(gè)城鄉(xiāng)道路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部連接強(qiáng)度不高，“對外服務(wù)擇優(yōu)”特性[26]不斷減弱；另一方面，表明城鄉(xiāng)道路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連接呈現(xiàn)分散化趨勢，節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)不斷向外向性聯(lián)系轉(zhuǎn)化。根據(jù)點(diǎn)緊密度分析可知，這種外向型聯(lián)系強(qiáng)度并不強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)外向關(guān)聯(lián)相對獨(dú)立和分散，圈域節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)距離“城鄉(xiāng)一體化和網(wǎng)絡(luò)化”方向差距不小。

空間分布上，節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)相較度值，空間分布均勻離散，節(jié)點(diǎn)連接空間發(fā)散成面狀均質(zhì)片區(qū)，相對集中分布于潛江、黃岡東北部、孝感、咸寧南部、黃石東南部等地區(qū)；同時(shí)，這些區(qū)域節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)在時(shí)間上持續(xù)保持較高水平，具有較強(qiáng)的空間“惰性”和“慣性”，空間分布上表現(xiàn)出一定的“時(shí)間延續(xù)性”，整體形成“板塊”分布。

2.3.2整體呈弱集聚性，局部出現(xiàn)空間收斂，高簇系數(shù)節(jié)點(diǎn)呈“半月形”展布。從城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)空間分布來看，高簇系數(shù)節(jié)點(diǎn)空間分布上比較集中于一個(gè)中心地帶——宜黃高速沿線及武漢城郊地段，以及一個(gè)邊緣地帶——陽新東部、赤壁西部等。節(jié)點(diǎn)間的相互聯(lián)系較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了資源共享和局部耦合，形成一個(gè)城鄉(xiāng)道路“局域”，有利于網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)育，明顯形成以武漢城區(qū)為中心，黃岡—鄂州—黃石城區(qū)、孝感西北—仙桃中部、赤壁—嘉魚—咸寧城區(qū)3個(gè)“半月形”集團(tuán)(圖3)。

圖3 武漢城市圈節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)局域空間自相關(guān)Moran’s I指數(shù)集聚性地圖

從城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)空間自相關(guān)來看，全局空間自相關(guān)Moran’sI指數(shù)處于-0.1～0.2的動態(tài)變化中(表2)，說明統(tǒng)計(jì)顯著性在1%～5%水平上城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)全局上表現(xiàn)出復(fù)雜的空間自相關(guān)關(guān)系，局部時(shí)期(1995，2011年)較高、較低簇系數(shù)的城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)在空間上傾向于集聚成片，形成高—高集聚區(qū)(集中于圈域核心圈層，主要是武漢市及其周邊中心城市城區(qū)范圍)和低—低集聚區(qū)(基本位于圈域外圍圈層，集中于仙天潛等江漢平原地區(qū))。

2.3.3區(qū)際存在差異，形成三大等級板塊。比較六大區(qū)域2011年節(jié)點(diǎn)平均簇系數(shù)可知，各局域網(wǎng)平均簇系數(shù)整體水平不高，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)分布較分散，空間上呈弱集聚性；但存在一定程度的分異，武漢局域網(wǎng)經(jīng)濟(jì)水平較高，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)較發(fā)育，平均簇系數(shù)處于極值地位，表現(xiàn)出較大的集聚性；仙天潛地處江漢平原，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)相對較高，分布密集成簇，而咸寧和孝感地形地貌復(fù)雜多樣，尤以山地、丘陵為主，城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)簇系數(shù)較低，連接松散。受城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、發(fā)育水平和自然地形地貌條件影響，整個(gè)圈域城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)集聚性存在一定分異，空間上形成三大等級板塊：第一等級板塊為武漢(簇系數(shù)超過0.23)、第二等級板塊為仙天潛(簇系數(shù)為0.17)、第三等級板塊為鄂黃、黃岡、孝感和咸寧(簇系數(shù)介于0.09～0.14)。

3 結(jié)論

(1)1989—2011年間，節(jié)點(diǎn)間度、介數(shù)、緊密度、平均路長、簇系數(shù)等拓?fù)渲笜?biāo)值差異日益縮小，空間關(guān)聯(lián)不斷均衡和分散，呈現(xiàn)出由“中心—邊緣”結(jié)構(gòu)向“等級圈層”結(jié)構(gòu)漸進(jìn)演化的趨勢；但受自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平、歷史發(fā)展基礎(chǔ)、規(guī)劃政策管理等因素共同作用，城鄉(xiāng)道路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)作用仍存在明顯的空間異質(zhì)化，路網(wǎng)發(fā)育存在明顯初始值依賴性、時(shí)間慣性和空間惰性。

(2)1989—2011年間，武漢城市圈路網(wǎng)受圈域自然—人文地理系統(tǒng)交互耦合作用，呈現(xiàn)出自組織的演化機(jī)制。交通路網(wǎng)發(fā)育是自然地理格局“雕刻”和經(jīng)濟(jì)地理分布驅(qū)動的結(jié)果，與自然—人文地理格局保持某種同構(gòu)性。一是與城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)體系的“靶形分布”一致，呈現(xiàn)一定的以人類活動為主體的被組織效應(yīng)；二是與自然梯度呈反對稱，受地形地貌格局分異性規(guī)律影響明顯，隨著地勢高程的增加，路網(wǎng)發(fā)育水平梯度遞減。

(3)從城鎮(zhèn)節(jié)點(diǎn)度空間分布來看，低度節(jié)點(diǎn)主要集中于圈域東翼，超過平均值的節(jié)點(diǎn)分布較少。解決結(jié)構(gòu)失衡的關(guān)鍵在于：根據(jù)地理和經(jīng)濟(jì)條件，修建節(jié)點(diǎn)對外公路，改造和升級相關(guān)鄉(xiāng)村路段，不斷擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)的對外連接度，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的連接性，以改善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)(增加度值較小節(jié)點(diǎn)的對外連接性)；高度節(jié)點(diǎn)主要集中于整個(gè)圈域西翼(如武漢、漢川、仙天潛)，當(dāng)前關(guān)鍵在于提高這些節(jié)點(diǎn)的連接效率與節(jié)點(diǎn)內(nèi)部規(guī)模。一方面，適當(dāng)增加某些節(jié)點(diǎn)的度值，以提升節(jié)點(diǎn)等級規(guī)模，形成有序的城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)體系和連接網(wǎng)絡(luò)(發(fā)育成無標(biāo)度網(wǎng))，以優(yōu)化節(jié)點(diǎn)聯(lián)系；另一方面，適當(dāng)降低高等級城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)介數(shù)(降低其負(fù)荷承載量)，優(yōu)化局部網(wǎng)絡(luò)。

(4)快速城市化和城鄉(xiāng)一體化發(fā)展勢必加速當(dāng)前圈域城鄉(xiāng)道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，武漢城市圈城鄉(xiāng)道路網(wǎng)在提檔升級的同時(shí)，關(guān)鍵是加強(qiáng)空間結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，改變原有城鄉(xiāng)道路網(wǎng)空間格局，促進(jìn)整個(gè)城鄉(xiāng)道路網(wǎng)由樹枝狀、格網(wǎng)狀→三角形狀、環(huán)狀→環(huán)放狀+格網(wǎng)狀+樹枝狀復(fù)合式演變，從而改善網(wǎng)絡(luò)空間布局，提高網(wǎng)絡(luò)的簇系數(shù)、易達(dá)性。另外，在對現(xiàn)有城鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造升級的同時(shí)，加強(qiáng)城鄉(xiāng)高速公路、鐵路及城際軌道交通建設(shè)，配以河流運(yùn)輸為輔，加強(qiáng)隧道、航空等交通建設(shè)，強(qiáng)化不同交通方式的銜接成網(wǎng)，形成立體化城鄉(xiāng)道路網(wǎng)；建設(shè)完善從武漢至周邊八市城鄉(xiāng)關(guān)聯(lián)“1 h經(jīng)濟(jì)圈”，打造圈內(nèi)城鄉(xiāng)節(jié)點(diǎn)間的快捷交通干線，形成快捷城市圈。

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