基于GIS的全域旅游公路識別方法研究

陳 煒，彭 明，肖向良，戴一萌

(1.湖南省交通運輸廳規劃與項目辦公室，湖南 長沙 410015； 2.湖南省交通科學研究院有限公司，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，韶山、花明樓、岳麓山等享譽中外的國家5A級景區。省十一次黨代會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。湖南公路網絡較為發達，截至2019年底，總里程達24萬km，公路網面積密度為113.58 km/100 km2，構建了以高速公路為骨架、國省干線為支撐、農村公路為基礎的公路網絡，為服務全域旅游發展打下了較好的基礎。

然而，在龐大的公路網絡下，旅游公路難以有效識別。為節約資源與成本，仍以交通功能為主導，缺少旅游功能與特色；部分旅游公路等級低，旅游公路品質不高，交通與旅游的融合程度不夠，制約了公路交通進一步支撐旅游業的發展。因此，如何在規模龐大的公路網中精準識別旅游公路，打造出具有特色功能的旅游公路是實現全域旅游公路高質量發展的重要前提。史超[1]通過“交通+旅游”模式實施的可行性和價值，研究了旅游公路的規劃布局方法，黃睿等[2]通過“路學”為研究公路交通對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旅游流的空間關聯及其耦合路徑研究分析交通流與旅游流的空間關系。但現有方法缺少大區域范圍內旅游資源點與公路網絡之間關聯性分析，對全域旅游發展趨勢的適應性較差。

本文基于GIS構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權重，分析旅游資源要素之間公路網的連接關系，提出了全域旅游發展趨勢下旅游公路的識別分析方法，有效識別旅游公路網絡，為旅游公路的規劃建設提供依據。

1 旅游交通分析模型的構建

1.1 旅游資源與交通資源分布

湖南是旅游資源與旅游產業大省，境內山水風光秀美奇特，形成以洞庭湖為中心，以武陵-雪峰、南嶺、羅霄-幕阜山為構架的“一湖三山四水”總體格局。區域內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級及以上旅游景區482個，其中4A以上景區130個，全年旅游總收入為9 762億元，同比增加16.8%；2019年國內外游客人數為8.32億人次，同比增加10.43%。

本研究納入GIS分析的各類要素節點包括：旅游資源、交通資源、城鎮資源，其中景區資源點596個，包括全省A級景區、國家級紅色旅游經典景區、國省級特色小鎮、全國鄉村旅游重點村、國家級歷史文化名鎮、名村等國省級旅游資源；交通資源點包括機場、高鐵站、普鐵站、高速公路互通、汽車站(二級以上)等714個；市級行政單元14個，縣級行政單元等點122個；共計節點數1 446個。各類交通要素節點范圍見表1，湖南省旅游相關要素分布見圖1。

表1 GIS分析各類要素節點范圍類型主要內容數量/個A級景區482國家級紅色旅游經典景區30主要景區國省級特色小鎮28全國鄉村旅游重點村34國家級歷史文化名鎮、名村22樞紐節點機場、高鐵站、普鐵站、汽車站(二級以上)284互通節點高速公路互通430城市節點市級行政單元14縣級行政單元122合計1 446

1.2 規劃方法

本次交通網絡分析主要采用2019年湖南省公路網GIS路網，包高速公路、普通國省干線、縣道鄉道等，總里程24.06萬km，數據格式為shp，主要包括路線名、編碼、速度、里程、路基路面等屬性。

1.3 模型數據處理

為滿足GIS網絡分析的需求，對全省路網進行預處理，完善空間位置、屬性、網絡拓撲，主要包括補充路網、拓撲處理、屬性更新、構建網絡等方面內容。

補充路網主要為對非公路系統管養的城市主要路網進行補充，以滿足路網連通的需求。

拓撲處理主要包括對當前路網內的懸掛點、非連通點的連接，對相交線路進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行速度、運行時間、交通管制規則、收費公路權重設置等。

a) 旅游資源分布 b)交通及行政資源分布

構建網絡主要為路網節點、路段線、屬性文件等構建網絡分析模型，以滿足最短路徑分析、服務區分析、設施分析等功能。

2 旅游公路網絡分析方法

2.1 主要方法

本文首先采用空間密度分析法對旅游資源的分布進行分析，得出資源點的核密度,以此來分析旅游資源的權重，再采用GIS網絡分析法，將資源點銜接的最短路徑與權重相結合，分析出全域旅游公路網。

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[4]，主要包括核函數和概率密度預測函數，核密度分析用于計算每個輸出要素周圍的點要素密度。

其中核函數為：

(1)

概率密度預測值為：

(2)

式中：R為搜索距離；popi為給定的權重值；n為二維點個數；di為要素i與其他要素距離。

2.1.2 交通GIS網絡路徑分析法

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，可用于當尋找2節點之間以及起始點到剩余全部頂點的最短路徑。主要原理如下：

設帶權圖G=是n階簡單帶權圖，W(Vi,Vj)大于等于零(即第i條邊的權大于等于0)，若頂點Vi與Vj不相鄰，則令W(Vi,Vj)=∞。，求G=中V0到其余各個頂點的最短路徑。

同時通過以下公式計算各公路路段的旅游功能權重：

wn(i,j)=wi·wj

(3)

式中：wi和wj為最短路徑起點和終點連接資源要素權重；wn(i,j)為第n條資源點對路徑穿過路段的要素權重。

(4)

式中：N為所有穿過L路段的點對路徑集；wL為所有穿過路段L的要素點對集合的權重和。

2.2 分析流程

2.2.1交通網絡構建

將已完成拓撲處理及屬性更新后的公路網、已整理的旅游資源節點、交通資源節點、行政資源節點通過Arcgis軟件進行網絡建模，形成網絡分析數據集。

2.2.2旅游資源空間分析及權重劃分

通過結合空間密度分析法，明確1 286個的全域旅游相關要素點主要內容，對各類旅游資源的空間分布特征進行核密度分析，明確全省旅游資源的空間集聚特征，根據其在全域旅游中的重要性，結合類比法、專家經驗法(DEPHI法)定性分析，劃分各要素權重。

2.2.3交通網絡分析

通過網絡分析數據集的OD成本矩陣和路徑分析功能，對各類要素資源點進行最短路徑分析，其中權重主要采用行駛時間，計算各資源點對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 基于一定數量要素點分別尋找最短路徑；② 基于一定距離范圍內的要素點分別尋找最短路徑。

2.2.4交通網絡密度分析

結合已分析形成的要素點對路徑集合，結合不同要素點對起終點的權重賦值，對全路網的路段承擔旅游路徑對應的權重價值進行疊加，分析識別全省全域旅游公路網分布特征。

3 旅游公路公路識別分析

3.1 旅游資源權重分布情況

結合不同等級旅游資源點權重，通過Arcgis軟件分析空間核密度，其中像元設置為200 m，搜索半徑為20 km，形成全省旅游資源空間強度特征如圖2所示。目前湖南省旅游資源主要集中在長株潭地區、大湘西地區、湘南片區、環洞庭湖片區。其中長株潭地區核密度最高，核心資源數量多、分布廣，已形成連片發展的趨勢，其次是大湘西片區，形成了張家界和鳳凰2個核心點，湘南片區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的長益常張人文山水旅游廊道、京港澳串聯的岳郴生態文化旅游廊道，并逐漸形成長婁邵懷生態文化旅游廊道、張吉懷武陵山世界遺產旅游廊道。

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要素連接數量分析

基于要素點連接數量進行旅游公路網絡分析，在此基礎上研究各景區到周邊一定數量的要素資源點路徑集,結果如圖3。圖3a表示各景區要素點連接到5個臨近點形成的廊道旅游權重分布，由圖可以反映市州內部旅游出行廊道，跨市的廊道特征不明顯;圖3b表示各景區要素點連接到10個臨近點形成的廊道旅游權重分布，由圖可以看出，跨市出行的廊道特征已基本體現。若再用20個、30個全要素點進行分析，廊道路網結構未發生明顯變化，主要表現在要素點之間聯系關系增強。分析結果中，龍吉高速與包茂高速對于串聯大湘西板塊旅游資源發揮重要作用，夏廈蓉高速對串聯湘南郴州永州的旅游資源功能明顯。

通過分析可知，基于要素數量的交通網絡分析在景區空間和道路均衡布局的情況下，能較好地反映出景區之間共用的廊道關系，但是對于旅游資源和路網分布不均衡的地區，易造成分析結果失真，如湘西地區旅游景區相對較為分散，通道較為單一，部分通道全域旅游功能權重偏高，無法準確地反映全網旅游特征，但能夠對識別區域關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

基于要素點連接距離進行旅游公路網絡分析，在此基礎上研究各景區到周邊一定距離的要素資源點路徑集,結果如圖4。圖4a表示各景區要素點連接到40 km的要素點廊道分布，由圖可以看出，該條件下，主要以張家界、長沙、湘潭、衡陽等5A級景區所在區域的廊道最為突出，而缺乏大多數區域的跨市廊道特征;圖4b表示各景區要素點連接到60 km的要素點廓道分布，分析來看，跨市出行的廊道特征已基本體現，且保留了高等級景點的聚集特征，特別是與市場化選擇的“5+2”湖南旅游精品線路高度重合。若再采用距離80 km或以上進行分析，廊道路網規模繼續增加，其路網特征類似于省域重要經濟干線通道，且以高速為主。

a) 相鄰40 km

b)相鄰60 km

通過對比湖南省旅游景區自駕游軌跡數據、省“兩客一危”旅游大巴出行軌跡等數據，基于60 km范圍內要素點分別尋找最短路徑得出的結論與實際旅游公路分布較為吻合，研究以此作為識別全域旅游公路的基礎。

4 結語

本文主要采用GIS網絡分析方法對湖南省旅游資源分布空間特征進行分析，并對服務全域旅游功能的公路網進行識別，初步形成全省各層級全域旅游公路分布格局,可為下一步全省旅游公路規劃布局提供重要分析基礎，為旅游公路規劃建設提供參考，促進全域旅游公路高質量發展。