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        基于GIS的全域旅游公路識(shí)別方法研究

        2021-09-26 07:52:10肖向良戴一萌
        公路工程 2021年4期
        關(guān)鍵詞:廊道全域權(quán)重

        陳 煒,彭 明,肖向良,戴一萌

        (1.湖南省交通運(yùn)輸廳規(guī)劃與項(xiàng)目辦公室,湖南 長沙 410015; 2.湖南省交通科學(xué)研究院有限公司,湖南 長沙 410015)

        0 引言

        湖南是旅游大省,旅游資源豐富,擁有張家界、崀山2處世界自然遺產(chǎn),韶山、花明樓、岳麓山等享譽(yù)中外的國家5A級(jí)景區(qū)。省十一次黨代會(huì)明確提出全省打造以“錦繡瀟湘”為品牌的全域旅游基地目標(biāo)。湖南公路網(wǎng)絡(luò)較為發(fā)達(dá),截至2019年底,總里程達(dá)24萬km,公路網(wǎng)面積密度為113.58 km/100 km2,構(gòu)建了以高速公路為骨架、國省干線為支撐、農(nóng)村公路為基礎(chǔ)的公路網(wǎng)絡(luò),為服務(wù)全域旅游發(fā)展打下了較好的基礎(chǔ)。

        然而,在龐大的公路網(wǎng)絡(luò)下,旅游公路難以有效識(shí)別。為節(jié)約資源與成本,仍以交通功能為主導(dǎo),缺少旅游功能與特色;部分旅游公路等級(jí)低,旅游公路品質(zhì)不高,交通與旅游的融合程度不夠,制約了公路交通進(jìn)一步支撐旅游業(yè)的發(fā)展。因此,如何在規(guī)模龐大的公路網(wǎng)中精準(zhǔn)識(shí)別旅游公路,打造出具有特色功能的旅游公路是實(shí)現(xiàn)全域旅游公路高質(zhì)量發(fā)展的重要前提。史超[1]通過“交通+旅游”模式實(shí)施的可行性和價(jià)值,研究了旅游公路的規(guī)劃布局方法,黃睿等[2]通過“路學(xué)”為研究公路交通對(duì)旅游地影響提供新視角,曹芳東等[3]通過高速公路流與景區(qū)旅游流的空間關(guān)聯(lián)及其耦合路徑研究分析交通流與旅游流的空間關(guān)系。但現(xiàn)有方法缺少大區(qū)域范圍內(nèi)旅游資源點(diǎn)與公路網(wǎng)絡(luò)之間關(guān)聯(lián)性分析,對(duì)全域旅游發(fā)展趨勢(shì)的適應(yīng)性較差。

        本文基于GIS構(gòu)建了覆蓋湖南省全域的旅游交通分析模型,通過劃分旅游資源的等級(jí)權(quán)重,分析旅游資源要素之間公路網(wǎng)的連接關(guān)系,提出了全域旅游發(fā)展趨勢(shì)下旅游公路的識(shí)別分析方法,有效識(shí)別旅游公路網(wǎng)絡(luò),為旅游公路的規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)。

        1 旅游交通分析模型的構(gòu)建

        1.1 旅游資源與交通資源分布

        湖南是旅游資源與旅游產(chǎn)業(yè)大省,境內(nèi)山水風(fēng)光秀美奇特,形成以洞庭湖為中心,以武陵-雪峰、南嶺、羅霄-幕阜山為構(gòu)架的“一湖三山四水”總體格局。區(qū)域內(nèi)歷史文化遺跡資源豐富,民俗多姿多彩。截至2019年底,全省共有A級(jí)及以上旅游景區(qū)482個(gè),其中4A以上景區(qū)130個(gè),全年旅游總收入為9 762億元,同比增加16.8%;2019年國內(nèi)外游客人數(shù)為8.32億人次,同比增加10.43%。

        本研究納入GIS分析的各類要素節(jié)點(diǎn)包括:旅游資源、交通資源、城鎮(zhèn)資源,其中景區(qū)資源點(diǎn)596個(gè),包括全省A級(jí)景區(qū)、國家級(jí)紅色旅游經(jīng)典景區(qū)、國省級(jí)特色小鎮(zhèn)、全國鄉(xiāng)村旅游重點(diǎn)村、國家級(jí)歷史文化名鎮(zhèn)、名村等國省級(jí)旅游資源;交通資源點(diǎn)包括機(jī)場(chǎng)、高鐵站、普鐵站、高速公路互通、汽車站(二級(jí)以上)等714個(gè);市級(jí)行政單元14個(gè),縣級(jí)行政單元等點(diǎn)122個(gè);共計(jì)節(jié)點(diǎn)數(shù)1 446個(gè)。各類交通要素節(jié)點(diǎn)范圍見表1,湖南省旅游相關(guān)要素分布見圖1。

        表1 GIS分析各類要素節(jié)點(diǎn)范圍類型主要內(nèi)容數(shù)量/個(gè)A級(jí)景區(qū)482國家級(jí)紅色旅游經(jīng)典景區(qū)30主要景區(qū)國省級(jí)特色小鎮(zhèn)28全國鄉(xiāng)村旅游重點(diǎn)村34國家級(jí)歷史文化名鎮(zhèn)、名村22樞紐節(jié)點(diǎn)機(jī)場(chǎng)、高鐵站、普鐵站、汽車站(二級(jí)以上)284互通節(jié)點(diǎn)高速公路互通430城市節(jié)點(diǎn)市級(jí)行政單元14縣級(jí)行政單元122合計(jì)1 446

        1.2 規(guī)劃方法

        本次交通網(wǎng)絡(luò)分析主要采用2019年湖南省公路網(wǎng)GIS路網(wǎng),包高速公路、普通國省干線、縣道鄉(xiāng)道等,總里程24.06萬km,數(shù)據(jù)格式為shp,主要包括路線名、編碼、速度、里程、路基路面等屬性。

        1.3 模型數(shù)據(jù)處理

        為滿足GIS網(wǎng)絡(luò)分析的需求,對(duì)全省路網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理,完善空間位置、屬性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?,主要包括補(bǔ)充路網(wǎng)、拓?fù)涮幚?、屬性更新、?gòu)建網(wǎng)絡(luò)等方面內(nèi)容。

        補(bǔ)充路網(wǎng)主要為對(duì)非公路系統(tǒng)管養(yǎng)的城市主要路網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充,以滿足路網(wǎng)連通的需求。

        拓?fù)涮幚碇饕▽?duì)當(dāng)前路網(wǎng)內(nèi)的懸掛點(diǎn)、非連通點(diǎn)的連接,對(duì)相交線路進(jìn)行打斷或者非連通性處理。

        屬性更新主要包括定義不同公路運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)間、交通管制規(guī)則、收費(fèi)公路權(quán)重設(shè)置等。

        a) 旅游資源分布 b)交通及行政資源分布

        構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)主要為路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、路段線、屬性文件等構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)分析模型,以滿足最短路徑分析、服務(wù)區(qū)分析、設(shè)施分析等功能。

        2 旅游公路網(wǎng)絡(luò)分析方法

        2.1 主要方法

        本文首先采用空間密度分析法對(duì)旅游資源的分布進(jìn)行分析,得出資源點(diǎn)的核密度,以此來分析旅游資源的權(quán)重,再采用GIS網(wǎng)絡(luò)分析法,將資源點(diǎn)銜接的最短路徑與權(quán)重相結(jié)合,分析出全域旅游公路網(wǎng)。

        2.1.1空間密度分析法

        空間分析法主要用于分析旅游資源的空間分布特征。采用二維核密度分析函數(shù)[4],主要包括核函數(shù)和概率密度預(yù)測(cè)函數(shù),核密度分析用于計(jì)算每個(gè)輸出要素周圍的點(diǎn)要素密度。

        其中核函數(shù)為:

        (1)

        概率密度預(yù)測(cè)值為:

        (2)

        式中:R為搜索距離;popi為給定的權(quán)重值;n為二維點(diǎn)個(gè)數(shù);di為要素i與其他要素距離。

        2.1.2 交通GIS網(wǎng)絡(luò)路徑分析法

        為分析各類旅游資源之間連接的主要公路,研究采用Dijkstra 算法[5],該算法是最常用的最短路徑算法之一,可用于當(dāng)尋找2節(jié)點(diǎn)之間以及起始點(diǎn)到剩余全部頂點(diǎn)的最短路徑。主要原理如下:

        設(shè)帶權(quán)圖G=是n階簡(jiǎn)單帶權(quán)圖,W(Vi,Vj)大于等于零(即第i條邊的權(quán)大于等于0),若頂點(diǎn)Vi與Vj不相鄰,則令W(Vi,Vj)=∞。,求G=中V0到其余各個(gè)頂點(diǎn)的最短路徑。

        同時(shí)通過以下公式計(jì)算各公路路段的旅游功能權(quán)重:

        wn(i,j)=wi·wj

        (3)

        式中:wi和wj為最短路徑起點(diǎn)和終點(diǎn)連接資源要素權(quán)重;wn(i,j)為第n條資源點(diǎn)對(duì)路徑穿過路段的要素權(quán)重。

        (4)

        式中:N為所有穿過L路段的點(diǎn)對(duì)路徑集;wL為所有穿過路段L的要素點(diǎn)對(duì)集合的權(quán)重和。

        2.2 分析流程

        2.2.1交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

        將已完成拓?fù)涮幚砑皩傩愿潞蟮墓肪W(wǎng)、已整理的旅游資源節(jié)點(diǎn)、交通資源節(jié)點(diǎn)、行政資源節(jié)點(diǎn)通過Arcgis軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模,形成網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)集。

        2.2.2旅游資源空間分析及權(quán)重劃分

        通過結(jié)合空間密度分析法,明確1 286個(gè)的全域旅游相關(guān)要素點(diǎn)主要內(nèi)容,對(duì)各類旅游資源的空間分布特征進(jìn)行核密度分析,明確全省旅游資源的空間集聚特征,根據(jù)其在全域旅游中的重要性,結(jié)合類比法、專家經(jīng)驗(yàn)法(DEPHI法)定性分析,劃分各要素權(quán)重。

        2.2.3交通網(wǎng)絡(luò)分析

        通過網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)據(jù)集的OD成本矩陣和路徑分析功能,對(duì)各類要素資源點(diǎn)進(jìn)行最短路徑分析,其中權(quán)重主要采用行駛時(shí)間,計(jì)算各資源點(diǎn)對(duì)相互之間的最短路徑,在路徑尋找上限,主要考慮以下2種方式:① 基于一定數(shù)量要素點(diǎn)分別尋找最短路徑;② 基于一定距離范圍內(nèi)的要素點(diǎn)分別尋找最短路徑。

        2.2.4交通網(wǎng)絡(luò)密度分析

        結(jié)合已分析形成的要素點(diǎn)對(duì)路徑集合,結(jié)合不同要素點(diǎn)對(duì)起終點(diǎn)的權(quán)重賦值,對(duì)全路網(wǎng)的路段承擔(dān)旅游路徑對(duì)應(yīng)的權(quán)重價(jià)值進(jìn)行疊加,分析識(shí)別全省全域旅游公路網(wǎng)分布特征。

        3 旅游公路公路識(shí)別分析

        3.1 旅游資源權(quán)重分布情況

        結(jié)合不同等級(jí)旅游資源點(diǎn)權(quán)重,通過Arcgis軟件分析空間核密度,其中像元設(shè)置為200 m,搜索半徑為20 km,形成全省旅游資源空間強(qiáng)度特征如圖2所示。目前湖南省旅游資源主要集中在長株潭地區(qū)、大湘西地區(qū)、湘南片區(qū)、環(huán)洞庭湖片區(qū)。其中長株潭地區(qū)核密度最高,核心資源數(shù)量多、分布廣,已形成連片發(fā)展的趨勢(shì),其次是大湘西片區(qū),形成了張家界和鳳凰2個(gè)核心點(diǎn),湘南片區(qū)則形成以東江湖和南岳雙核心格局。

        在旅游空間交通廊道格局上,已形成長張高速串聯(lián)的長益常張人文山水旅游廊道、京港澳串聯(lián)的岳郴生態(tài)文化旅游廊道,并逐漸形成長婁邵懷生態(tài)文化旅游廊道、張吉懷武陵山世界遺產(chǎn)旅游廊道。

        圖2 全域旅游資源核密度分析示意圖

        3.2 旅游公路分析

        3.2.1要素連接數(shù)量分析

        基于要素點(diǎn)連接數(shù)量進(jìn)行旅游公路網(wǎng)絡(luò)分析,在此基礎(chǔ)上研究各景區(qū)到周邊一定數(shù)量的要素資源點(diǎn)路徑集,結(jié)果如圖3。圖3a表示各景區(qū)要素點(diǎn)連接到5個(gè)臨近點(diǎn)形成的廊道旅游權(quán)重分布,由圖可以反映市州內(nèi)部旅游出行廊道,跨市的廊道特征不明顯;圖3b表示各景區(qū)要素點(diǎn)連接到10個(gè)臨近點(diǎn)形成的廊道旅游權(quán)重分布,由圖可以看出,跨市出行的廊道特征已基本體現(xiàn)。若再用20個(gè)、30個(gè)全要素點(diǎn)進(jìn)行分析,廊道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化,主要表現(xiàn)在要素點(diǎn)之間聯(lián)系關(guān)系增強(qiáng)。分析結(jié)果中,龍吉高速與包茂高速對(duì)于串聯(lián)大湘西板塊旅游資源發(fā)揮重要作用,夏廈蓉高速對(duì)串聯(lián)湘南郴州永州的旅游資源功能明顯。

        通過分析可知,基于要素?cái)?shù)量的交通網(wǎng)絡(luò)分析在景區(qū)空間和道路均衡布局的情況下,能較好地反映出景區(qū)之間共用的廊道關(guān)系,但是對(duì)于旅游資源和路網(wǎng)分布不均衡的地區(qū),易造成分析結(jié)果失真,如湘西地區(qū)旅游景區(qū)相對(duì)較為分散,通道較為單一,部分通道全域旅游功能權(quán)重偏高,無法準(zhǔn)確地反映全網(wǎng)旅游特征,但能夠?qū)ψR(shí)別區(qū)域關(guān)鍵旅游公路提供參考。

        a) 鄰近5要素

        b)鄰近10要素

        3.2.2要素連接距離分析

        基于要素點(diǎn)連接距離進(jìn)行旅游公路網(wǎng)絡(luò)分析,在此基礎(chǔ)上研究各景區(qū)到周邊一定距離的要素資源點(diǎn)路徑集,結(jié)果如圖4。圖4a表示各景區(qū)要素點(diǎn)連接到40 km的要素點(diǎn)廊道分布,由圖可以看出,該條件下,主要以張家界、長沙、湘潭、衡陽等5A級(jí)景區(qū)所在區(qū)域的廊道最為突出,而缺乏大多數(shù)區(qū)域的跨市廊道特征;圖4b表示各景區(qū)要素點(diǎn)連接到60 km的要素點(diǎn)廓道分布,分析來看,跨市出行的廊道特征已基本體現(xiàn),且保留了高等級(jí)景點(diǎn)的聚集特征,特別是與市場(chǎng)化選擇的“5+2”湖南旅游精品線路高度重合。若再采用距離80 km或以上進(jìn)行分析,廊道路網(wǎng)規(guī)模繼續(xù)增加,其路網(wǎng)特征類似于省域重要經(jīng)濟(jì)干線通道,且以高速為主。

        a) 相鄰40 km

        b)相鄰60 km

        通過對(duì)比湖南省旅游景區(qū)自駕游軌跡數(shù)據(jù)、省“兩客一危”旅游大巴出行軌跡等數(shù)據(jù),基于60 km范圍內(nèi)要素點(diǎn)分別尋找最短路徑得出的結(jié)論與實(shí)際旅游公路分布較為吻合,研究以此作為識(shí)別全域旅游公路的基礎(chǔ)。

        4 結(jié)語

        本文主要采用GIS網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)湖南省旅游資源分布空間特征進(jìn)行分析,并對(duì)服務(wù)全域旅游功能的公路網(wǎng)進(jìn)行識(shí)別,初步形成全省各層級(jí)全域旅游公路分布格局,可為下一步全省旅游公路規(guī)劃布局提供重要分析基礎(chǔ),為旅游公路規(guī)劃建設(shè)提供參考,促進(jìn)全域旅游公路高質(zhì)量發(fā)展。

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