基于GIS的道路密度空間分異分析

薩日娜

摘要：本文以興安盟為研究區，選取2009年興安盟1：165萬基礎地理信息數據庫中的道路網絡數據，利用ArcGIS10.2軟件的空間分析功能，分析了興安盟縣域道路密度的空間分布差異。結果表明，興安盟道路密度從大到小依次為烏蘭浩特市（0.190836 km/km?）>阿爾山市（0.080595 km/km?）>突泉縣（0.072061 km/km?）>科爾沁右翼中旗（0.071758 km/km?）>扎賚特旗（0.063449 km/km?）>科爾沁右翼前旗（0.058167 km/km?）。興安盟境內只有烏蘭浩特市的道路網密度較高，其他旗縣市的道路密度均較低，表明興安盟道路密度空間分布的不均衡性；而且各旗縣不同等級道路密度空間分異也不盡相同；興安盟道路密度分布格局與該地區的地貌組成和地勢走向基本吻合。

關鍵字：GIS；興安盟；道路密度；空間分異

引言

區域差異一直是學術界廣泛關注的熱點話題之一。道路網絡已經成為當今世界社會、經濟發展的樞紐，是社會經濟發展和人類生活所依賴的重要基礎設施。道路網密度是衡量一個地區道路數量和道路便捷與否的常用指標[1]，也是衡量城市道路建設水平的重要指標。因此，制定科學合理的城市道路網、把握城市交通與經濟發展適應程度的關鍵是分析城市道路網的合理密度。然而近年來，雖然很多學者在區域差異問題的研究中應用地理信息系統（geographic information system，GIS）的空間分析功能，但是這些研究大多都集中在區域經濟發展、人口分布、土壤特征分析等方面，很少有研究涉及到道路網絡。而且以旗縣級尺度為研究對象的較少，都集中在經濟發達的沿海地區而。還有，目前對道路網絡的研究中大多數學者都采用可達性指標進行實證分析，對于道路密度指標的研究則少；因此本文選取道路密度為指標，利用GIS技術，以縣域尺度為單位研究興安盟道路網絡的空間分布特征。興安盟山地分布較多，然而近幾年來該地區道路建設比較快，因此，研究其道路密度的空間分布，可更好地為該地區交通規劃以及區域經濟發展提供科學依據。

一、研究區概況與數據來源

1.研究區概況。興安盟位于北緯44°14′--47°39′，東京119°28′--123°38′之間，地處內蒙古自治區東北部，在中國處于東北經濟區，地理位置非常優越。現有烏蘭浩特市、阿爾山市、突泉縣、科爾沁右翼前旗、扎賚特旗、科爾沁右翼中旗等6個旗縣市行政單位，土地總面積為598.06萬hm2。該區屬于中溫帶大陸性季風氣候，四季分明。年降水量在354.3--485.5mm，蒸發量1126.1--2045.9mm，無霜期59—156天，光照充足，雨熱同季[2]。地形由西北向東南降低，依次為中山、低山、丘陵和平原[3]。

2.數據來源與數據預處理。本文的社會經濟數據來源于2013年的興安盟統計年鑒，道路數據是利用ArcGIS軟件對2009年內蒙古地圖出版社出版的1：165萬興安盟道路網絡數據進行矢量化得到的，該道路網絡數據包括公路網數據和鐵路網兩部分。本研究中的DEM數據是從國際科學數據服務平臺下載的。

利用ArcGIS對道路數據采用蘭伯特投影進行配準校正，再進行矢量化得到道路網絡分布圖，再進行線與線、線與面疊加等方法進行疊加分析。然后利用疊加分析圖層計算興安盟旗縣面積及道路長度，然后計算各個區縣的道路密度。對利用興安盟行政界限裁剪興安盟DEM圖。

二、研究方法

1.基本計算。道路密度是指一定區域內道路總長度與該地區面積之比[4]，是評價某一地區的交通狀況的常用指標之一[5]。計算公式為：

Di=Li/Ai，i∈（1，2，3，…，n） （1）

式（1）中，Di為區域i的道路設施網絡密度（km/km?），Li為區域i的道路長度或節點數量，Ai為區域i的用地面積[1]。

2.疊加分析。疊加分析是一項重要的空間分析功能。疊加分析是將兩個圖層或多個圖層要素進行疊加產生一個新要素圖層的過程，新要素圖層綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊置分析不僅能生成新的空間關系，還將輸入數據層的屬性聯系起來產生新的屬性關系。疊加分析是對新要素的屬性按一定的數學模型進行計算，進而產生用戶需要的結果。疊加分析是GIS軟件中最常用的手段之一。大部分GIS軟件都是以分層的方式組織地理景觀，將地理景觀按主題分層提取，同一地區的整個數據層共同表達了該地區地理景觀的內容。在ArcGIS軟件中，利用ArcToolbox-Analysis Tools-Overlay-Union工具先將興安盟的公路網絡數據層和鐵路網絡數據疊加在一起，生成道路網絡數據圖層（線狀圖層）。其次把興安盟行政區劃數據圖層和生成的道路網絡數據圖層進行疊加，得到興安盟道路網分布圖。（圖1）

三、結果與分析

1.區域道路密度疊加分析。

由表1可知，興安盟的縣域道路密度都低于全國平均水平0.2km/km?。興安盟6個旗縣市的道路密度中，只有烏蘭浩特市的道路密度值處于0.1-0.2km/km?間；因為烏蘭浩特市是興安盟的首府，是全盟精英人才的聚集地，所以道路密度比其他地方都高。其他5個縣域的道路密度值均處于0-0.1km/km?間；道路密度從大到小依次為烏蘭浩特市（0.190836 km/km?）>阿爾山市（0.080595 km/km?）>突泉縣（0.072061 km/km?）>科爾沁右翼中旗（0.071758 km/km?）>扎賚特旗（0.063449 km/km?）>科爾沁右翼前旗（0.058167 km/km?）。興安盟東南部的烏蘭浩特市為道路密度高值集聚區，阿爾山的占地面積雖然比科右前旗和扎賚特旗小很多，但是其道路密度位居全盟第二。、扎賚特旗、科爾沁右翼前旗、科爾沁右翼中旗、突泉縣都是道路密度低值區，其中科爾沁右翼前旗的道路密度最低，只有0.058167 km/km?。這些數據從總體上揭示了興安盟道路網絡在空間分布上的不均衡性。endprint

2.道路密度與地勢分異的關系

本文利用ArcGIS的疊加分析工具對興安盟的道路密度圖與海拔高度圖進行疊加分析。結果顯示，興安盟道路網密度分布特征與地形、地貌的分異基本吻合。興安盟地勢西北高、東南低。道路密度大體上也符合這個規律。興安盟的東南部為道路密度高值區，中南部的道路網密度較高，而北部為道路網密度低值區。而由于阿爾山市是國家級旅游城市，那兒有國內外有名的中國溫泉博物館、天池等獨特的旅游景點，這些景點每年吸引著無數國內外的游客，所以即使那里的海拔很高，道路建設不免多于其他旗縣市的平均水平高，此區域的道路密度應另當別論。從興安盟道路坡度疊加圖（圖2右）可以看出，道路密度和地勢有較強的負相關性，地勢較高的科爾沁右翼前旗、科爾沁右翼中旗西部和扎賚特旗西部的道路密度均較低，地勢相對低平的烏蘭浩特市、突泉縣和科爾沁右翼中旗東部地區道路密度均較高。一般情況下，地勢高地區道路分布少，因為地勢平坦地區才容易修路，地勢起伏大或海拔高的地區修路的話費錢費力，而且也不安全。

四、結論

本文綜合運用ArcGIS軟件，利用道路密度指標，結合DEM數據，科學、深入地闡述了興安盟道路密度的空間分異特征：

（1）烏蘭浩特市的道路密度為0.190836km/km?，在興安盟的六個旗縣市中最高，與其他旗縣市相比高很多，但是仍然與全國的平均水平相差較遠。

（2）DEM分析揭示了興安盟道路密度空間分布與地勢有一定的負相關性，表現為平原地區道路密度高，丘陵地區比較高，而低山、中山地區道路密度普遍偏低。

（3）興安盟的道路分布與地勢有關，雖然按照坡度值來評定道路的數量并不算很低，但是鐵路沒有遍布所有的旗縣市，而且興安盟公路的等級并不高。所以興安盟鐵路的建設和等級公路的建設應該是興安盟未來道路建設的趨勢。

參考文獻：

[1]范科紅，李陽兵，馮永麗.基于GIS的重慶市道路密度的空間分異[J].地理科學，2011，（03）：365-371.

[2]唐紅艷，牛寶亮.基于GIS的內蒙古興安盟地區熱量資源空間分布特征研究[J].干旱區資源與環境，2011，（02）：66-71.

[3]唐紅艷，牛寶亮.基于GIS技術的內蒙古興安盟春玉米種植氣候區劃[J].中國農學通報，2009，（23）：447-450.

[4]沈建武，吳瑞麟.城市道路與交通[M].武漢：武漢大學出版社，2006：104～105.

[5]Yue Hong Chou.Exploring Spatial Analysis in Geographic Infor-mation System[M].USA： On Word Press，1997.endprint