城鎮交通通達度分析
——以定西市為例

陳國強

（1.甘肅省基礎地理信息中心，甘肅 蘭州 730000）

隨著城鎮經濟的高速發展，交通愈發成為經濟發展不可忽略的影響因子[1]，然而交通壓力是城鎮化進程發展到一定規模后都會面臨的問題，特別是西方一些工業發達國家。由于市場經濟的確立，城市工業和人口日趨集中，現有道路與交通發展需要之間的矛盾日益尖銳，交通運輸效率和居民通行能力下降，進而引發了一系列的經濟和社會問題。這些問題促使國外學者對城鎮交通問題進行了廣泛而深刻的研究，主要體現在：①城市交通需求管理策略；②交通規劃在城市規劃中占首要地位；③優先發展鐵路、高速公路、城鐵公共主干道[2]。近年來，國內學者對交通與經濟發展進行了多尺度多方法多模式的研究，主要體現在：①現有交通壓力形成的根本性原因是城市規劃不合理導致的經濟畸形發展；②科學的交通管理將有效緩解交通壓力，促進城鎮平衡發展[3]；③在加強城市規劃的基礎上，加強路網密集度，改善因交通問題而帶來的經濟發展難題。為了更深入地了解交通對城鎮發展的影響，本文將通過空間句法、區域可達性[4]、中心性、特征節點的耗時圈等[5]去衡量某個地方的交通通達性。通達性是指一個地方到達另一個地方的難易程度，是度量交通路網結構的有效指標，也是評價區域獲取發展機會和控制市場能力的衡量標準之一[6]。交通路網通達性指數的高低直接影響城鎮與區域之間物質交流、能量交流和信息交流的暢通程度，強烈影響區域經濟的發展，決定了城鎮發展的高度。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

甘肅省定西市位于甘肅中部，東接平涼地區，南鄰天水市和隴南地區，西連甘南、臨夏兩州，北靠蘭州、白銀兩市，是典型的黃土高原丘陵溝壑區，現轄安定區和通渭、隴西、漳縣、渭源、臨洮、岷縣6縣，總面積為2.03萬km2。本文選取的研究區包括定西市安定區、臨洮縣、渭源縣、隴西縣、通渭縣、漳縣、岷縣7個縣級鄉鎮特征點。

1.2 數據來源與預處理

本文采用的數據來源于甘肅省2019年地理國情監測數據，從中提取了相關交通矢量數據，主要包括鐵路、高速公路、國道、縣道、鄉道（圖1）。道路通行速度根據JTG B01-2006《公路工程技術標準》規定的道路設計速度，結合實際情況而定。鐵路時速根據前人研究和不同等級列車時速綜合考慮設定。通行時間成本由不同交通方式或道路通行10 km所花費的時間而定（表1）。

表1 公路工程技術標準

圖1 定西市路網數據

2 研究方法

本文采用空間句法模型、區域可達性分析和區域中心性分析，基于GIS的空間差值進行通達度分析，通過空間插值分布圖展示各城鎮的可達性。

2.1 空間句法模型

空間句法模型利用基于拓撲距離[7]的網絡通達性和關聯性，將空間之間的相互聯系抽象為連接圖，再根據圖論基本原理[8]，對軸線或特征點各自的空間可達性進行拓撲分析，最終導出一系列的形態分析變量。

1）連接度（Ci）表示與軸線i相連的軸線數，反映軸線在整個拓撲網絡中的連接能力，公式為：Ci=K。

2）控制值（Ctrli）。假設系統中每個節點的權重均為1，則某節點a從相鄰節點b分配到的權重為1/b的連接值，那么與a直接相連的節點連接值倒數之和，即為a從相鄰各節點分配到的權重，反映節點之間相互控制的程度，公式為：Ctrli=∑kj=11/C。

3）深度值（D）。規定兩個相鄰節點間的距離為一步，則從一個節點到另一個節點的最短路程（最少步數）即為這兩個節點間的深度。系統中某個節點到其他所有節點最短路程的平均值，即為該節點的平均深度值，公式為：MD=∑深度×該深度上的節點個數/(節點總數-1)。

4）集成度（IV）。深度值在很大程度上決定了系統中節點的數目，因此為剔除系統中元素數量的干擾，Steadman P改進了計算方法，利用相對不對稱值（RA）將其標準化，公式為：RA=2(MD-1)/(n-2)，其中n為節點總數。為與實際意義正相關，將RA取倒數，稱為集成度。整體集成度表示節點與整個系統內所有節點聯系的緊密程度；而局部集成度則表示某節點與其鄰近幾步內的節點間聯系的緊密程度。

2.2 區域可達性分析

區域可達性分析包括區域中節點城鎮可達性和區域整體可達性。本文采用區域可達性評價指標進行分析。區域可達性評價指標可表示為：

式中，Tij為區域中節點i通過交通路網中通行時間最短的路線到達節點j的通行時間；d為結點個數；Ai為節點i的可達性。

為了便于節點可達性的比較，對可達性進行歸一化處理，處理后分值越大，可達性越好，計算公式為：

2.3 區域中心性分析

本文將城鎮區位優勢研究中引入中心性，利用ArcGIS找出研究區域的幾何中心，公式為：Qi=Di/(S/∏)1/2，其中Qi為幾何中心性，Di為節點到區域幾何中心的距離，S為區域面積。

3 交通路網的可達性分析

首先將路網劃分為線段式和軸線式兩種（表2），其中軸線式16條反映區域內主要路網的通達度以及城鎮之間的連接度；線段式198條反映定西市域內路網的密集程度和交通繁忙路段。集成度主要反映交通的中心性和滲透性。

表2 空間句法變量均值

3.1 軸線式路網空間分析

1）軸線式交通路線[9]走向為“縱向桿狀—橫向桿狀”，其拓撲軸線構成兩列兩行的基本控制路網。市域交通主軸線縱向主要以高速公路、鐵路、國道為軸線，橫向主要以國道、省道為軸線，縱橫相連形成較強的控制力。按集成度分級[10]，控制力較強的主軸線集成度＞5.5，以巉口—安定區—隴西段的鐵路、天定高速公路以及路園—渭源—會川—殪虎橋段的212、216國道為主；自安定區—隴西—文峰—漳縣的軸線以S209為主軸線，集成度在3.5～5.5之間，亦具較強的控制力；此外以臨洮為中心的點路網集成度在3.5～5.5之間，與S209為主軸線具備同一級別的控制力，其構成以高速公路、S311、S103為主軸向外散出。兩列兩行式軸線網以鐵路、高速公路、國道、省道為主軸，其集成度、交通類型、時間成本、顯示軸線路網對整個交通路網的可達性具有巨大影響。

2）交通路網通達性層次分明，對周圍城鎮的發展狀況影響明顯。根據集成度可分為4個等級（圖2）：①集成度＞5.5，即通達性高的高速公路、鐵路、國道，包括巉口—安定區—隴西軸線連接10個城鎮構成的“一”字形交通帶以及以渭源為中心的渭源—會川鎮—殪虎橋和以G216和G21為主軸連接8個城鎮構成的“C”形交通網；②集成度為3.5～5.5，即通達性較高的省道、國道以及部分高速公路，包括以臨洮為中心呈星射狀分布的由8個衛星鄉鎮圍繞的交通帶以及以安定區—隴西—漳縣為主軸的S209與其沿線鄉鎮形成的交通帶；③集成度為1.5～3.5，即通達性較低的縣道，對軸線路網形成連接與加密作用，輔助主軸線，分別以地方縣級為中心向外擴散；④集成度為0～1.5，以通達性低的縣道以及鄉道的延伸為主，對各鄉鎮交通起輔助連接作用。

圖2 集成度分級圖

3.2 縣區中心耗時分析

耗時圈能反映區域中心城鎮與周邊空間聯系的緊密程度，從而直接影響一定范圍的鄉鎮發展程度和經濟增長。定西市內縣級中心耗時圈如圖3所示，可以看出，各縣區中心到達市域內最遠地方所需時長依次為隴西縣2.8 h、安定區3.4 h、渭源縣3.5 h、漳縣3.7 h、臨洮縣4.1 h、通渭縣4.2 h、岷縣4.8 h；隴西縣因地處市幾何中心且鐵路、高速盡有，交通集成度高，市域耗時最少；安定區雖地處市北，但交通集成度高，高鐵、高速盡有，彌補了地緣劣勢，市域耗時較少；渭源縣處于市域中部，交通集成度較高，但交通以普通公路為主，市域耗時也較少；漳縣、臨洮縣、通渭縣地處市域邊緣，交通集成度相對較低，市域耗時較多；岷縣地處市域南端，多山地、地形陡峭，交通集成度低，交通方式落后，市域耗時最多。

3.3 城鎮區域可達性與中心性分析

區域可達性[11]很大程度上反映了該區域路網發達程度和城鎮密集度（圖4），從而表現出鄉鎮發展對交通可達性的需求。由表3可知，中心性分值在80分以上的城鎮呈向區域幾何中心靠攏的趨勢，其區域可達性除福星鎮、渭陽、北寨外均在75分以上；位于區域幾何中心附近的渭源、文峰鎮、隴西、臨洮、玉井的中心性分值分別為96分、94分、93分、91分和90分，可達 性分別為79分、96分、100分、89分和91分；遠離區域幾何中心的安定區的中心性不到60分，可達性也只有72分，由于安定區周圍城鎮密集、路網較發達，途徑安定區的交通類型多樣，大大縮短了到其他城鎮的時間，可短時間到達隴西、文峰、臨洮等中心性較高的城鎮，再很快滲透相應的附近城鎮，相對來講提高了其可達性。

4 結語

現狀分析表明安定區與隴西縣在整個區域內具有較強的控制作用，臨洮縣在交通通達性方面也具有較強優勢，盡管已初步形成安定區—隴西—臨洮三角網，但隴西—臨洮道路級別過低，延長了3個縣級中心之間的物流、信息周轉周期；作為離區域中心較近的渭源縣，位于隴西—臨洮路段卻由于道路級別低，區位優勢難以充分發揮作用，應改善途徑渭源的橫向軸線，修建隴西—渭源—會川—臨洮的高速，使其區位優勢得以充分展現。通渭縣地處區域最東面無論在區位競爭還是交通規模方面都處于劣勢，其主要交通網幾乎與其他區位斷裂，導致經濟發展緩慢，應加強隴西—通渭的高速路網，從根本上解決其與臨洮、隴西、渭源、漳縣、岷縣的斷裂狀態。位于區域南部的漳縣、岷縣受復雜地形影響，路網稀疏，主軸線只有G212，應加快建設臨洮—會川—殪虎橋—岷縣段以及殪虎橋—漳縣—文峰段的高速和鐵路，這樣可整合整個市域南北高速路網，大大縮短任意一個縣級中心到達其他區域的時間。