低等級公路網布局規劃的方法研究

魏瑤　李燕敏　岳軍紅

摘 要：伴隨國民經濟的不斷快速發展，國內公路網的覆蓋率快速提升，從主要省市的主干道快速向周邊縣域延伸，因此低等級公路網的發展得到穩步推進。在低等級公路網的建設中，應用科學有效的方法，并針對龐大且精細的數據量，應用了地理信息系統（GIS）相關技術，實現數據的分析處理，進行路網的科學合理規劃。

關鍵詞：低等級公路網；數據處理；GIS

中圖分類號：U491.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）17-0131-02

Abstract： With the rapid development of the national economy， the coverage rate of the domestic highway network is increasing rapidly， from the main roads of the major provinces and cities to the surrounding counties， so the development of the low-grade highway network has been steadily promoted. In the construction of low-grade highway network， the scientific and effective method is applied， and in view of the huge and fine data volume， the GIS （Geographic Information system） technology is applied to realize the analysis and processing of the data and the scientific and reasonable planning of the road network.

Keywords： low grade highway network； data processing； GIS

1 概述

伴隨國民經濟不斷快速發展，國內公路網的覆蓋率快速提升，縣鄉公路網在布局上占據運輸系統較大比例，縣級及以下低等級公路網的布局規劃對縣域的經濟發展具有前瞻性意義，所以，低等級路網的規劃必須從路網的實用性，連通性和節約成本等方面考慮[1]，選擇科學合理的規劃方法。

2 低等級公路網布局方法

以往所延用的方法主要有交通區位線法和節點重要度法兩種：交通區位線法作為一種遠期的宏觀的布局辦法，主要思想是結合干線主道的主體走向，構建路網的空間幾何特征[2]。而對于低等級公路網，其應用受到一定局限；節點重要度法思路主要是將交通的發生區與吸引區抽象成交通節點，再將各個節點關于經濟、人口等指標信息以聚類的方法劃分其重要程度來進行路網布局[3]。此方法和區域主要經濟發展逐層遞進的理論相融合，但會造成解算中產生重要節點的關聯占比較大的問題，與路網的實用性和節約性原則不相融合適應。

總結分析以往低等級路網布局規劃的經驗，進而得出對于等級較低的公路網規劃的簡要思路：第一步，對路網所在縣域的地理經濟情況做統計，結合內部主要路網走向，得到規劃區域的路網主骨架；第二步，采用均勢重要度法進一步進行布局優化配置，利用現有路網分析得到最優樹解，依此對道路進行具體調整規劃；最后采用區位線和最優樹相結合的思路分析得到最理想的路網布局，部分路段可參見最優樹進行微調。

均勢重要度法的主要思路是把規劃區域內的子區域概括成相應的主要節點，把路網概括成鏈接節點的連線。節點之間的重要度權重采取主成分分析解算并分層[4]。

而對于布局規劃中存在的低等級節點相對較多的問題，采取的措施為：分層次進行布局工作。即在形成第一層布局后，把所有節點重要度更新為已連接節點的平均值，重新對節點重要度進行解算后，再連接下一個等級的節點，最終得到重要度最大樹[5]。

3 GIS在數據分析處理中的方法

（1）重要節點的選擇原則基于當地的經濟，地理，人文影響因素，主要節點包括：當地重要的工農業生產基地；對外交流門戶：機場、火車站、碼頭等運輸樞紐所在地；經濟、政治、文化中心所在地；主要景點、商貿中心，城市經濟開發區所在區域等。

（2）節點重要度計算及等級劃分

節點重要度是反映節點之間相對重要程度的一個變量。對于重要度的解算應當選擇當地的社會經濟，人口、GDP等數據作為指標信息對其進行量化的重要程度分析，選取權重歸一化量化計算重要度[6]。其公式為：

（3）路段重要度解算

節點分層完成后需要做節點之間的連接。連接中需考慮的因素主要有路段間的地理、經濟等情況，鑒于此，須分析解算如何達到連接的最理想程度，即需求出所連接的路段重要度，路段重要度即所在路段的單位長度的重要度強度，用來表示路線各個邊線的效率值。計算如下：

其中：Inij為節點i、j之間道路的單位重要度強度；Ii、Ij為節點i，j的重要度；Lk為節點i，j之間的距離；？琢為路線功能修正系數。

（4）基于ArcGIS的重要度最大樹解算

依據重要度強度可以解算重要度最大樹，也就是當規劃區域內部的所有節點全部聯通且并不形成閉合圈的情況。由此可得到所要布局的區域路網主體形態最大樹。解算方法主要有“破圈法”、避圈法和Prim算法。路網規劃布局的一般思路為：分層研究、逐層展開、整體優化[7]。而本思路主體上和Prim算法的節點分層，逐層解算思路相一致。

基于以上思路，可以利用ArcGIS的ArcEngine平臺做相應的二次開發模塊，構建出上述重要度最大樹的Prim算法，添加程序插件，最終可自動求解出所規劃區域的重要度最大樹（圖1）。之后可依據對路網里程數的規劃預測值做細部的調整和加密工作。

4 結束語

GIS技術在對低等級公路的布局優化方面扮演著越來越重要的角色。本文在區位線方法的基礎上，結合均勢重要度的方法進行布局規劃調整，利用ArcGIS相關工具對節點的重要度進行量化顯示，求解規劃區域的重要度最大樹。使得規劃區域的交通對外連通性更加優越，區域內部各個主節點的通達率有所提升。

參考文獻：

[1]邵春福.交通規劃原理[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

[2]管楚度.交通區位論及其應用[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]余國才，周偉.公路網布局優化的理論和方法[J].西安公路交通大學學報，1998，8.

[4]王元慶，崔世華，郝素斌.重要度區位聯合農村公路布局法[J].中國公路學報，2002（10）：86-100.

[5]陶永久，劉文生，伊國華.利用二次分布法建立縣鄉公路網絡規劃OD交通流矩陣的內容及步驟[J].東北公路，1997（4）：63-69.

[6]魏瑤.基于GIS數據庫的縣鄉公路網布局調整研究[D].長安大學，2015.

[7]周偉，張樹生.縣鄉公路網的布局優化方法研究[J].中國公路學報，1996，12.