基于GIS的铁路密度空间分异研究——以新疆铁路交通网络为例

高晶爽，权晓燕

（新疆师范大学，乌鲁木齐830000）

基于GIS的铁路密度空间分异研究
——以新疆铁路交通网络为例

高晶爽，权晓燕

（新疆师范大学，乌鲁木齐830000）

城市对外交通中，铁路是发展较早的交通运输方式。本文以新疆的铁路交通网络为依据，以道路密度为指标，利用ArcGIS的叠加分析和空间分析功能，研究新疆铁路交通网络的空间分异，并分析新疆各区域人口、生产总值差异与铁路密度差异之间的相互关系。结果表明：（1）新疆铁路密度差异显著，大体呈现“南北低中部高”的趋势；（2）新疆各地区铁路密度与人口分布、生产总值高度正相关。

新疆铁路；铁路密度；空间分异

1 前言

城市对外交通中，铁路是发展较早的交通运输方式。它具有运输成本低、行车安全舒适等经济技术特点，铁路运输对实现社会经济可持续发展具有积极作用。铁路密度是基于道路密度演化而来的量，是一个地区道路数量或路网便捷与否的常用量度指标；是指导城市道路交通规则、衡量城市道路建设水平的重要指标[1]。本文以铁路线路数据和新疆地级行政土地面积数据为基础，研究新疆铁路网密度的空间分异，对新疆整体发展以及城市间关系尤为重要；对于制定科学合理、适应性强的城市铁路网规划具有重要意义。

随着GIS技术的不断推广，不少学者致力于GIS空间分析在区域差异问题中应用的研究，但这些研究多集中在区域经济发展[2]、人口分布[3]、土壤养分[4]等方面，很少涉及到道路网密度，尤其是铁路密度中。而现阶段对于道路网密度的研究主要涉及到道路网密指标体系研究[5]以及道路网密度计算[6]、道路网络评价[7]、道路网络通达度[8]等等。对于道路网密度的空间分异研究较少，只有石民丰、范科红两位学者分别对武汉和重庆两个城市的道路网密度空间分异进行分析研究[9]。但是对于西北干旱区的城市道路网密度空间分异研究还较少，尤其从铁路层面对新疆各地区铁路密度的研究则更少。

2 数据来源和研究方法

2.1 数据来源

研究中所需的社会经济数据来自2013年新疆统计年鉴。道路矢量数据以新疆铁路运输线路数据为参考底图，参考遥感影像及地形图对其进行修正。

2.2 研究方法

2.2.1 道路网密度

道路密度是指一定区域内道路总长度与该地区面积之比，是评价某一地区的交通状况的常用指标之一。计算公式：

式（1）中，Di为区域i的道路设施网络密度（km/km2），Li为区域i的道路长度或者节点数量，Ai为区域i的用地面积。一般认为，道路网密度越大，交通联系越便捷；道路网密度过小，交通联系较弱，通达性越小。

2.2.2 叠加分析

叠加分析是将2层或者多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作。在ArcGIS环境中，将新疆铁路运输网络数据层与新疆地级市行政区划数据图层叠加在一起。

3 结果与分析

3.1 新疆铁路空间结构

如图1所示，新疆铁路由哈密地区与外省相连，也就是兰新线。经吐鲁番站分为南北两条主线路。一条主要沿天山北坡，途经乌鲁木齐、昌吉、石河子、博州等地区，到达边境口岸阿拉山口，与原苏联土西接轨，贯通了东起中国连云港、西至荷兰鹿特丹的第二条亚欧大陆桥，向北经克拉玛依延伸至北屯。另一条主要沿塔里木盆地西北侧，经库尔勒、阿克苏、喀什等地，最终延伸到和田。新疆铁路线路较少，铁路网络稀疏，基本形成南北疆各一条主线的基本格局。火车站点从数量上看，呈现“北多南少”的特点。且火车站点多集中在经济社会发展较好的大中型城市。

3.2 新疆铁路密度空间布局

利用ArcGIS将新疆地级行政区划图与铁路线路图叠加，得到各个地区火车站点数，利用公式计算出各个地区铁路密度。得到新疆铁路密度空间分异图（如图2）。如图表所示，铁路密度最高的是石河子市，而图木舒克市、阿拉尔市、五家渠市这三个自治区直辖的地级市，因为没有火车站点，所以密度为0。铁路密度值较大的地区多集中于北疆，尤其是乌鲁木齐市、克拉玛依市和博。南疆铁路密度相对北疆较低，密度相对较大的为喀什地区。如图所示，铁路密度分布较为分散，没有集中趋势。乌鲁木齐市作为新疆的首府城市，社会经济发展居全疆首位，但是铁路密度却屈居第二名，乌鲁木齐市火车站点为4个，但是由于土地面积较大，导致铁路密度降低。

图1 新疆铁路线路图

图2 新疆铁路密度空间分异

4 讨论

4.1 铁路密度与人口分布的相关性

本研究选取2013年统计年鉴中各地区年末总人口数和土地面积，计算人口密度（即单位面积内人口数），如图所示，石河子市人口密度最高，且远远高于其他地区。对比各区域铁路密度和人口密度，发现二者契合度很高。将各地区铁路密度与人口密度进行相关分析，结果得出相关性为0.979，在0.01水平上显著相关。说明新疆铁路密度和人口密度相关性极强，铁路密度越集中的地区，人口也较为集中。这也充分说明交通运输的发展水平从一定程度上影响着人口的增长（图3，表1，表2）。

4.2 铁路密度与生产总值的相关性

本研究选取2013年统计年鉴中各地区生产总值和土地面积，计算生产总值密度（即单位面积内生产总值），如图所示，石河子市人口密度最高，且远远高于其他地区。对比各区域铁路密度和生产总值密度，发现二者契合度很高。将各地区铁路密度与生产总值密度进行相关分析，结果得出相关性为0.966，在0.01水平上显著相关。说明新疆铁路密度和生产总值密度相关性极强，铁路密度越集中的地区，生产总值也越高。这也充分说明交通运输的发展水平从一定程度上影响着区域的生产总值的高低（图4）。

5 小结

5.1 新疆铁路线路较少，铁路网络稀疏，基本形成南北疆各一条主线的基本格局；火车站点从数量上看，呈现“北多南少”的特点。且火车站点多集中在经济社会发展较好的大中型城市；新疆铁路密度差异显著，大体呈现“北南低中部高”的趋势。南部大部分地区、北部阿勒泰地区铁路密度较小，以乌鲁木齐、石河子为首的中部地区，铁路密度较高；铁路密度分布较为分散，没有集中趋势；新疆铁路密度在空间上的相互作用并不显著，主要是由于新疆铁路线路分布不均导致。

表1 铁路—人口密度相关性分析

表2 铁路—生产总值密度相关性分析

5.2 新疆铁路分布较为分散，且在道路建设过程中极大的受到地形，社会，经济因素的影响。新疆各地区铁路密度与人口分布、生产总值高度正相关。铁路密度越集中的地区，人口也较为集中，生产总值也越高。交通运输的发展水平从一定程度上影响着人口的增长、区域的生产总值的高低。加强铁路交通网络建设，对于新疆各个地区发展至关重要。

图3 铁路密度与人口密度关系

图4 铁路密度与生产总值密度关系

[1]张务栋.交通运输布局概论[M].上海：华东师范大学出版社，1993.

[2]马国霞，徐勇，田玉军.京津冀都市圈经济增长收敛机制的空间分析[J].地理研究，2007，26（3）：590-598．

[3]杜国明，张树文，张有全.城市人口分布的空间自相关分析—以沈阳市为例[J].地理研究，2007，26（2）：383-390．

[4]谢花林，李波，刘黎明，等.基于空间统计学和GIS农牧交错带土壤养分空间特征分析—以内蒙古翁牛特旗为例[J].水土保持学报，2006，20（2）：73-76．

[5]李世泰，孙峰华.农村城镇化发展动力机制的探讨[J].经济地理，2006，26（5）：815-818.

[6]任慧，周振红，周鑫鑫.基于RS与GIS的城市道路网密度计算[J].计算机与信息管理，2009，18（2）：85-87.

[7]金凤君，王成金，李秀伟.中国区域交通优势的甄别方法及应用分析[J].地理学报，2008，63（8）：787-798.

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[9]范科红，李阳兵，冯永丽.基于GIS的重庆市道路密度的空间分异[J].地理科学，2011，31（3）：365-371.

Research on spatial differentiation of railway density based on GIS——a case study of Xinjiang railway traffic network

GAO Jing-shuang et al

(Xinjiang normal university,urumqi 830000,China)

Railroad is an earlier developed transportation mode in urban external traffic.In this paper,based on the railway traffic network in Xinjiang,takes the road density as the index,and uses the overlay analysis and spatial analysis function of ArcGIS,to study the spatial distribution of Xinjiang railway traffic network, and analyze the relationship between the regional population,gross product and the difference of railway density in Xinjiang.The results show that(1)the railway density difference is significant in Xinjiang,generally presents the“North South low middle high”trend;(2)The railway density is positively correlated with the distribution of population and gross product in Xinjiang.

Xinjiang railway;Railway density;Spatial distribution

F572

A

高晶爽（1991-），女，硕士研究生，主要从事城市地理与规划方面的研究。

（2016-10-23收稿袁海峰编辑）

1003-7853（2016）06-0003-04

新疆维吾尔自治区高校科研计划科学研究重点项目“新疆少数民族流动人口阶层化及空间分异研究—基于乌鲁木齐的调查分析”（编号：XJEDU2014I025）