不同空間尺度下交通通達性測算效果對比分析

李 琳，辜寄蓉 ，文學虎，王 蕾，陳 陽

（1. 西南土地資源監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性測算效果對比分析

李 琳1，辜寄蓉1，文學虎2，王 蕾2，陳 陽2

（1. 西南土地資源監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）

采用行政區單元和網格單元對四川省瀘州市交通通達性進行定量評價，對比分析這兩種測算方法的特點與結果表達異同，為實際應用提供參考。

交通通達性；行政區單元；網格單元；瀘州市

交通通達性也稱可達性，是指一個地方能夠從另外一個地方到達的難易程度[1,2]。它是反映區域發展條件優劣的重要指標，綜合反映區域的交通運輸能力及其與外界交流聯系的便利性。

國內外關于交通通達性的研究成果已經十分豐富。隨著研究的深入，評價方法、尺度開始受到學者們的關注[3]。行政區單元和網格單元是進行交通通達性研究常用的兩種尺度[4-7]。本文分別利用行政區尺度和網格單元尺度對四川省瀘州市交通通達性進行定量評價，并對比分析這兩種測算方法的特點和結果表達的異同[9-12]。

1 交通通達性評價

一個地區交通系統有對內聯系和對外聯系兩方面作用，本文從交通密度和便捷度兩方面構建交通通達性評價模型，如圖1所示。

交通密度是指單元地域空間范圍內交通網絡的密集程度，是評價交通設施保障水平的重要指標。交通密度值越大，說明交通網絡越密集，區域交通條件越有優勢，對區域發展的支撐能力越強[11]。瀘州市交通運輸網路包括鐵路、道路和內河航運3個網絡系統，本文用鐵路網絡密度、道路網絡密度及內河航運網絡密度來綜合度量交通密度。在研究中，根據不同類型、不同技術等級的交通網絡通行能力的差異，在計算交通密度時賦予不同的權重。

交通便捷度反映了一個地區對外聯系交流的便利程度，對區域經濟發展起到重要作用。交通便捷度越大，對外聯系能力越強，地區發展潛力也就越大。交通便捷度主要體現在距離中心城區的遠近、距離交通樞紐的遠近以及是否擁有開放性道路三方面。中心城區是區域發展的核心和龍頭，具有相對發達的經濟水平及交通基礎設施，距離中心城區的遠近在一定程度上反映了該區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)作為主要的交通設施，是區域對外聯系的重要途徑，與其距離的遠近影響區域經濟發展和對外聯系交流。本文采用距離中心城區、鐵路站點、高速公路出入口、港口、碼頭、國道、省道和縣道的遠近來表達交通便捷度。

圖1 交通通達性評價模型

為消除不同評價指標之間的量綱影響，本次評價選用最大值標準化方法，對交通密度和交通便捷度評價結果都進行無量綱化處理。

本文在同一評價模型下，分別基于行政區單元和網格單元進行瀘州市交通通達性的定量評價。兩種不同空間尺度有不同的單因子計算方法，基于行政區尺度的研究方法采用傳統的統計計算方法；基于網格尺度的研究通常是根據數據本身的特點，借助GIS采用空間數據分析方法。

1.1 基于行政區單元的測算方法

1）交通密度。設行政區i的單個交通設施網絡密度為Di，Li為行政區i的交通線路長度，Ai為行政區i的土地面積，則其計算方法為：

2）交通便捷度。參考中國科學院地理科學與資源研究所等主編的《省級主體功能區域劃分技術規程》以及其他學者對交通便捷度的相關研究，本文依據距離中心城區、鐵路站點、高速公路出入口、港口、碼頭、國道、省道和縣道的遠近，分類賦值確定行政區交通便捷度，各分類的便捷度賦值標準詳見表1。

3）交通通達性。交通通達性指數采用綜合加權合成的方法進行計算：

式中，TA表示交通通達性水平；Wi表示評價因子i的權重，Di'表示評價因子i的標準化值。

1.2 基于網格單元的測算方法

1）交通密度。考慮到交通網絡在區域的影響程度，網格單元的交通密度采用復雜的距離衰減測度局部密度，探索交通網絡分布的密集區域。在ArcGIS中用核密度分析來實現，核密度估算法是空間分析中運用最為廣泛的非參數估計技術，具有表達直觀、概念簡潔和易于計算機實現的優點，可以在二維的地理空間內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數據分布的先驗知識，對數據分布不附加任何假定，是一種從數據樣本本身出發研究數據分布特征的方法[10]。單個交通網絡密度的計算公式為：

表1 交通便捷度賦值

式中，k(·)為核密度函數；r為帶寬即搜索半徑；(x-xi)表示搜索區域內柵格點到交通網絡線路xi的距離；Ar是以r為搜索半徑的搜索區域總面積；n表示以r為搜索半徑的搜索區域內的交通線路條數。式中的搜索半徑r體現了不同的交通運輸網絡對周圍區域的影響力大小。

2）交通便捷度。中心城區、交通設施的便捷程度，也就是其在區域的分布情況，分布密度高的區域越便捷。網格尺度通過離散點數據或者線數據進行內插，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；r為帶寬即搜索半徑，(x-xi)表示搜索區域內柵格點到中心城區或交通設施xi的距離；Ar是以r為搜索半徑的搜索區域總面積；n表示以r為搜索半徑的搜索區域內的中心城區或交通設施數量。式中的搜索半徑r體現了不同類型要素對周圍區域的影響力大小。

3）交通通達性。交通通達性采用柵格疊加分析的方法進行計算：

式中，TAi為網格i的交通通達性；Di'為網格i交通密度標準化值；Ci'為網格i交通便捷度標準化值。

2 結果分析

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、川滇黔渝四省結合部、成渝經濟區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、內江，土地面積 1．2 萬 km2，是規劃的成渝經濟區的區域性中心城市、長江上游綜合立體交通樞紐和川南地區的重要商貿物流中心。本文以交通基礎設施數據、行政區劃數據和人口數據為數據源。其中交通基礎設施數據和行政區劃數據來源于2014年四川省瀘州市地理國情普查數據，人口數據來源于2014年瀘州市各區縣統計年鑒。

2.1 行政區尺度的交通通達性分析

通過對瀘州市交通數據的統計分析，利用行政區尺度計算出瀘州市各鄉鎮的交通通達性，并在ArcGIS中采用自然斷點法對交通通達性進行等級劃分，如圖3中左圖所示。

通過對各鄉鎮交通通達性結果的分析，可以發現瀘州市交通通達性具有如下特征：

1）瀘州市鄉鎮之間的交通通達性差異明顯。瀘州市交通通達性最高的鄉鎮是南城街道辦事處，為0．97；通達性最小的是黃荊鄉，為0．03，僅相當于南城街道辦事處的0．03，差距十分懸殊。

2）瀘州市多數鄉鎮的交通通達性較差，僅少數鄉鎮有較好的交通通達性，具有較高的發展潛力。瀘州市53個鄉鎮(37．6%)交通通達性非常低，低于0．15，這些鄉鎮的交通支撐能力很低，未來發展潛力很低；交通通達性為0．15～0．27的鄉鎮有30個，占全市總數的21．3%，這些鄉鎮的交通支撐能力也相對較低；交通通達性介于0．27～0．44的鄉鎮有28個，占總數的19．9%，這些鄉鎮的發展潛力和機會逐步增強；交通通達性介于 0．44～0．66 的鄉鎮有 21 個，占總數的 14．9%，這些鄉鎮具有較高的發展潛力；僅9個鄉鎮的交通通達性高于0．66，僅占全市總數的6．4%，這些少數鄉鎮具有很高的發展潛力。

3）瀘州市中心城區及其周邊鄉鎮的交通通達性高。通達性水平最高、區位條件優越的是南城、小市、北城、蓮花池、安富等街道辦事處和新樂鎮，除新樂鎮位于中心城區周邊，其余鄉鎮均地處瀘州市中心城區，這些鄉鎮是瀘州市經濟發展的主要重心，鄉鎮內交通非常便捷，綜合交通優勢突出。

利用Excel提供的數據分析工具Correl，分析瀘州市各鄉鎮交通通達性與人口密度之間的關系(見圖2)，顯著性水平在0．01上的相關系數為0．596，表明交通通達性與人口密度之間具有顯著正相關性。可見，人口分布與交通條件的聯系非常緊密。

圖2 瀘州市交通通達性與人口密度散點圖

圖3 瀘州市交通通達性(左:行政區單元，右:網格單元)

2.2 網格尺度的交通通達性分析

本文將瀘州市劃分為100 m×100 m的網格，通過對瀘州市的交通數據統計分析，計算出其交通通達性指數。在ArcGIS中利用自然斷點法對交通通達性進行等級劃分，劃分為五級并在圖上表示出來(圖3中右圖)。根據評價結果，瀘州市交通通達性呈現以下特征：

1）瀘州市大部分地區交通條件差。交通通達性水平低、較低的地區分別有 4 530．72 km2、4 863．71 km2，占全市土地面積的76．7%，這些地區交通支撐能力差，未來發展受限；交通通達性水平中等的地區1 549．47 km2，占瀘州市的 12．7%，未來發展潛力會逐步增強；通達性水平較高的地區有919．76 km2，只占7．5%，這些地區的發展潛力也較高；僅3．1%的地區通達性水平高，有383．96 km2，具有較大的發展潛力。

瀘州市交通通達性呈現“ 一個中心、兩個軸帶”的空間分布格局。從瀘州市交通通達性空間布局可以看出，瀘州市的交通通達格局受鐵路網和高速公路網布局影響較大，通達性較高的地區有中心城區及其周邊地區，以及以中心城區為核心輻射出的兩條交通通達性較高的帶，分別是沿隆瀘鐵路、G76廈蓉高速、321廣成線交通通達帶和沿長江、G93成渝環線高速交通通達帶。中心城區由于處于高速公路網、國家公路網和鐵路網絡的中心位置，加之城市機場、港口等交通設施發達，集眾多優越條件于一身，成為瀘州市內交通通達性最高的地區；隆瀘鐵路、G76廈蓉高速、321廣成線貫穿瀘州南北，是瀘州內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設施及其對鄰近地區的輻射影響，形成了沿隆瀘鐵路、G76廈蓉高速、321廣成線交通通達帶；長江經濟帶是我國經濟發展的熱點地區，港口運輸體系在經濟發展中有重要地位和作用，沿長江、G93成渝環線高速交通通達帶的交通優勢則主要是由于擁有港口和碼頭的內河航運優勢、G93成渝環線高速的公路優勢和毗鄰中心城區的區位優勢，頗具潛力且發展迅速。

3 結 語

不同空間尺度的數據體現為不同特點，根據具體情況選擇合理的空間尺度十分必要。在具體的專題應用中，應根據任務與現象性質選擇相應的尺度進行觀察與研究。在實際應用中，如果希望與區域社會、經濟的發展進行關聯分析，建議采用行政區單元。如果希望更好地與空間格局演變相對應，建議采用網格單元。

[1] 封志明, 劉東,楊艷昭．中國交通通達性評價:從分縣到分省 [J]． 地理研究 , 2009,28(2):419-429

[2] 楊家文, 周一星． 通達性: 概念 度量及應用[J]． 地理學與國土研究, 1999,15(2):61-66

[3] Harvey D． Explanation in Geography[M]． London: Edward Arnold Ltd, 1969

[4] Gutierrez J, Gonzalez R, Gomez G． The European High Speed Train Network: Predicted Effects on Accessibility[J]．Journal of Transport Geography, 1996,4(4):227-238

[5] Bowen J． Airline Hubs in Southeast Asia: National Economic Development and Nodal Accessibility[J]． Journal of Transport Geography, 2000,8(1):25-41

[6] 張莉, 陸玉麒． 基于陸路交通網的區域可達性評價[J]． 地理學報, 2006,61(12):1 235-1 246

[7] 金鳳君, 王成金, 李秀偉． 中國區域交通優勢的甄別方法及應用分析[J]． 地理學報, 2008,63(8):787-798

[8] 楊鐘賢, 劉邵權, 蘇春江． 汶川地震重災區交通通達性分析[J]． 長江流域資源與環境, 2009,18(12):1 166-1 171

[9] Vickerman R W, Spiekermann K，Wegener M． Accessibility and Economic Development in Europe[J]． Regiona Studies,1999,33(1):1-5

[10] 宋勤昌, 劉萬裕,任酉貴, 等． 基于GIS的區域交通通達性模型的研究與開發[J]．吉林大學學報(地球科學版),2006(36):182-184

[11] 劉銳, 胡偉平, 王紅亮,等． 基于核密度估計的廣佛都市區路網演變分析[J]． 地理科學, 2011(1):81-86

[12] 沈驚宏, 陸玉麒, 蘭小機,等． 區域綜合交通可達性評價:以安徽省為例[J]． 地理研究, 2012,31(7):1 280-1 293

[12] 王遠飛, 何洪林． 空間數據分析方法[M]． 北京:科學出版社,2007

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測”資助項目。

李琳，碩士研究生，從事地理信息系統理論與應用研究。