滕方勇

（招遠(yuǎn)市政府投資工程建設(shè)服務(wù)中心，山東 招遠(yuǎn) 265400）

引言

為了準(zhǔn)確、客觀地描述地區(qū)交通的發(fā)展?fàn)顩r和差異，為未來交通規(guī)劃提供指導(dǎo)和借鑒，需要選擇適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)和參數(shù)對研究地區(qū)的交通發(fā)展水平進(jìn)行評價和分析。其中道路路網(wǎng)密度是一個重要指標(biāo)，道路經(jīng)濟(jì)影響范圍又是研究路網(wǎng)密度的關(guān)鍵 環(huán)節(jié)。

國內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用先進(jìn)的GIS技術(shù)從不同的角度和指標(biāo)研究和評價城市道路、軌道交通、鐵路和公路路網(wǎng)。王曉薇和奚硯濤[1]以江蘇省徐州市主城區(qū)為切入點(diǎn)，利用該區(qū)交通道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，借助GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能，選取道路網(wǎng)密度、路網(wǎng)連通度等6個評價指標(biāo)，對該區(qū)域道路網(wǎng)的可達(dá)性進(jìn)行多角度分析。張野和韓峰[2]利用GIS繪制鐵路路網(wǎng)密度變化圖，對西北地區(qū)的鐵路路網(wǎng)密度、人口密度以及人均GDP進(jìn)行相關(guān)性分析，得出相應(yīng)的擬合公式并進(jìn)行適應(yīng)性分析。高玉祥和韓峰[3]以不同時期新疆地區(qū)鐵路網(wǎng)密度、人口密度和GDP密度為研究對象，基于GIS技術(shù)分析路網(wǎng)發(fā)展與GDP、人口的時空關(guān)系，建立新疆地區(qū)鐵路路網(wǎng)需求函數(shù)模型，對鐵路網(wǎng)密度、鐵路建設(shè)量進(jìn)行預(yù)測并提供有效的決策支持。李雙和杜建括[4]基于GIS技術(shù)，通過OD距離成本分析和服務(wù)區(qū)范圍分析，計算了陜西省漢中市各縣區(qū)道路的交通密度，對漢中市旅游交通的通達(dá)度和連通性進(jìn)行了分析。

國內(nèi)學(xué)者運(yùn)用GIS分析地區(qū)的道路網(wǎng)密度、通達(dá)性等指標(biāo)時，主要集中在城市道路、軌道交通和鐵路領(lǐng)域，對輻射范圍廣、靈活度高、便捷度好的公路交通網(wǎng)鮮有涉及。并且既有研究大多集中于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，對于西北地區(qū)則研究很少，對我國整體的綜合交通規(guī)劃研究尚不全面。我國東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的現(xiàn)狀，要求在評價道路路網(wǎng)密度時應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，使道路路網(wǎng)密度評價更為客觀和準(zhǔn)確。

1 既有評價方法

通過道路總長與總面積之比來表示道路密度。由于不同等級道路的通行能力不同，所以用不同等級道路總長度來計算公路網(wǎng)絡(luò)密度。

式中：ρ—公路網(wǎng)絡(luò)密度，km/km2；L—研究區(qū)域內(nèi)所有道路總長度，km；A—區(qū)域內(nèi)總面積，km2。

高速公路作為交通運(yùn)輸通道的骨架和主干，對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的影響作用遠(yuǎn)大于其他類型的公路，因此，在進(jìn)行高速公路網(wǎng)密度分析的同時，有必要確定高速公路對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的影響范圍，然后再確定高速公路的搜索半徑和權(quán)重才合理，得出的密度分布才是符合實(shí)際的。確定高速公路經(jīng)濟(jì)影響范圍的方法有很多，主要方法原理和優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 高速公路影響范圍界定的常用方法比較

2 考慮經(jīng)濟(jì)因素的評價方法

對高速公路來說，雖然通車?yán)锍梯^其他等級的公路少，但是它為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)是不可比擬的，所以在研究高速公路網(wǎng)密度時考慮經(jīng)濟(jì)因素是十分必要和關(guān)鍵的。通過把運(yùn)費(fèi)-時間模型和過境行政區(qū)法這兩種確定高速公路經(jīng)濟(jì)影響范圍的方法進(jìn)行綜合考慮并運(yùn)用到路網(wǎng)密度分析中，對西部某省的高速公路網(wǎng)密度進(jìn)行研究分析，對縮小省內(nèi)地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)差異和促進(jìn)東西部的技術(shù)互補(bǔ)有積極的指導(dǎo)意義。

采用運(yùn)費(fèi)-時間模型[5]和過境行政區(qū)法[6]相結(jié)合的方法來計算高速公路的影響范圍。兩者結(jié)合的優(yōu)勢：（1）雖然這兩種計算方法主要在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用，但是使用ArcGIS分析高速公路網(wǎng)的密度時需要確定搜索半徑，半徑大小的確定通常要考慮高速公路所經(jīng)過地區(qū)的人口、設(shè)計速度、經(jīng)濟(jì)狀況等因素，而運(yùn)費(fèi)-時間模型把這些因素都考慮進(jìn)去了，從而使高速公路路網(wǎng)密度具有經(jīng)濟(jì)含義，能更好地了解高速公路對地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動作用。（2）我國高速公路管理模式因行政區(qū)的不同而不同，采用過境行政區(qū)法符合我國的實(shí)際 國情。

2.1 運(yùn)費(fèi)-時間模型

運(yùn)費(fèi)-時間模型見圖1。

圖1 運(yùn)費(fèi)-時間模型

運(yùn)費(fèi)-時間模型相關(guān)計算：

式中：RA—高速公路AB上出口的經(jīng)濟(jì)影響半徑，km；RC—運(yùn)費(fèi)決定的經(jīng)濟(jì)影響半徑，km；RT—時間決定的經(jīng)濟(jì)影響半徑，km；LCB、LAB—非高速公路的長度和高速公路的長度，km；CCA、CAB、CCB—線路CA、CB、AB的運(yùn)輸成本，元；VCA、VAB、VCB—線路CA、CB、AB的運(yùn)輸速度大小，km /h。

3 道路經(jīng)濟(jì)影響范圍計算

3.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于我國西北部，地處黃河上游，面積39萬余平方千米。地形復(fù)雜、狹長，以山地和高原為主，僅北山山地與祁連山地之間為狹長的河西走廊，是通往西域的交通咽喉，故成為絲綢之路的重要地段和軍事要地。2019年末該省收費(fèi)公路里程 4 118.2 km，占公路總里程15.14萬公里的2.72%。其中，政府還貸高速公路3 722.6 km，政府還貸一級公路342.3 km，經(jīng)營性高速公路53.3 km，占比分別為90.39%、8.31%和1.29%。該省高速公路網(wǎng)已初具規(guī)模，干線公路覆蓋大部分區(qū)域，分析結(jié)果的可靠性較有保障。

3.2 經(jīng)濟(jì)影響半徑計算

3.3.1 原始數(shù)據(jù)處理

從BigMap上下載該省行政區(qū)劃、境內(nèi)高速公路和省道矢量數(shù)據(jù)，然后選取該省的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計年鑒作為輔助數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理時，首先運(yùn)用ArcGIS對該省境內(nèi)各個高速公路和省道進(jìn)行整理、分析和統(tǒng)計，其次對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。

3.3.2 經(jīng)濟(jì)影響半徑計算

利用ArcGIS處理從BigMap上獲取的該省高速公路和支線道路的矢量數(shù)據(jù)，可以獲得運(yùn)費(fèi)-時間模型中的LGB、LAB。通過實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該省的高速公路的平均運(yùn)行速度為100 km/h，平均運(yùn)輸成本為 0.7元/（t·km），支線道路的平均運(yùn)行速度為60 km/h，平均運(yùn)輸成本為0.8元/（t·km）?？紤]到支線道路的非直線性將支線的影響半徑和長度計算為支線的總長度，把公式（2）～公式（4）變形。

式中：Z—支線長度，km；G—高速公路長度，km。

以該省內(nèi)一條高速為例進(jìn)行計算經(jīng)濟(jì)影響半徑，計算結(jié)果見表2。

表2 某高速經(jīng)濟(jì)影響范圍計算

4 結(jié)語

（1）基于GIS技術(shù)獲取研究區(qū)域道路矢量數(shù)據(jù)，在考慮經(jīng)濟(jì)因素情況下，通過綜合運(yùn)費(fèi)-時間模型和過境行政區(qū)法兩種模型確定道路經(jīng)濟(jì)影響范圍，使道路路網(wǎng)密度評價具有經(jīng)濟(jì)含義，可充分考慮東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡等因素，方法客觀、準(zhǔn)確，為規(guī)劃部門在規(guī)劃路網(wǎng)時提供一定的指導(dǎo)和借鑒。 （2）運(yùn)用ArcGIS分析路網(wǎng)密度時，搜索半徑的大小和population（權(quán)重）的賦值是關(guān)鍵，如何合理地確定兩者取值需要考慮諸多因素，如設(shè)計速度、影響范圍、路幅寬度等。