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        不同空間尺度下交通通達(dá)性測算效果對比分析

        2017-11-01 18:10:18辜寄蓉文學(xué)虎
        地理空間信息 2017年10期
        關(guān)鍵詞:區(qū)域評價

        李 琳,辜寄蓉 ,文學(xué)虎,王 蕾,陳 陽

        (1. 西南土地資源監(jiān)測與評價教育部重點實驗室,四川 成都 610066;2. 國家測繪地理信息局第六地形測繪大隊,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)測與評價教育部重點實驗室,四川 成都 610066;2. 國家測繪地理信息局第六地形測繪大隊,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,對比分析這兩種測算方法的特點與結(jié)果表達(dá)異同,為實際應(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,并對比分析這兩種測算方法的特點和結(jié)果表達(dá)的異同[9-12]。

        1 交通通達(dá)性評價

        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[11]。瀘州市交通運輸網(wǎng)路包括鐵路、道路和內(nèi)河航運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,地區(qū)發(fā)展?jié)摿σ簿驮酱?。交通便捷度主要體現(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、高速公路出入口、港口、碼頭、機場)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、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)性評價模型

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

        本文在同一評價模型下,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。兩種不同空間尺度有不同的單因子計算方法,基于行政區(qū)尺度的研究方法采用傳統(tǒng)的統(tǒng)計計算方法;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,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、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)行計算:

        式中,TA表示交通通達(dá)性水平;Wi表示評價因子i的權(quán)重,Di'表示評價因子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。考慮到交通網(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現(xiàn),核密度估算法是空間分析中運用最為廣泛的非參數(shù)估計技術(shù),具有表達(dá)直觀、概念簡潔和易于計算機實現(xiàn)的優(yōu)點,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。核密度估計方法不利用有關(guān)數(shù)據(jù)分布的先驗知識,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算要素在其周圍鄰域中的密度。交通便捷度計算公式為:

        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)計分析,利用行政區(qū)尺度計算出瀘州市各鄉(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會逐步增強;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。可見,人口分布與交通條件的聯(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)計分析,計算出其交通通達(dá)性指數(shù)。在ArcGIS中利用自然斷點法對交通通達(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鸩皆鰪姡煌ㄟ_(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)濟帶是我國經(jīng)濟發(fā)展的熱點地區(qū),港口運輸體系在經(jīng)濟發(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,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。在實際應(yīng)用中,如果希望與區(qū)域社會、經(jīng)濟的發(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。

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