不同空间尺度下交通通达性测算效果对比分析

李 琳，辜寄蓉 ，文学虎，王 蕾，陈 阳

（1. 西南土地资源监测与评价教育部重点实验室，四川 成都 610066；2. 国家测绘地理信息局第六地形测绘大队，四川 成都 610500）

不同空间尺度下交通通达性测算效果对比分析

李 琳1，辜寄蓉1，文学虎2，王 蕾2，陈 阳2

（1. 西南土地资源监测与评价教育部重点实验室，四川 成都 610066；2. 国家测绘地理信息局第六地形测绘大队，四川 成都 610500）

采用行政区单元和网格单元对四川省泸州市交通通达性进行定量评价，对比分析这两种测算方法的特点与结果表达异同，为实际应用提供参考。

交通通达性；行政区单元；网格单元；泸州市

交通通达性也称可达性，是指一个地方能够从另外一个地方到达的难易程度[1,2]。它是反映区域发展条件优劣的重要指标，综合反映区域的交通运输能力及其与外界交流联系的便利性。

国内外关于交通通达性的研究成果已经十分丰富。随着研究的深入，评价方法、尺度开始受到学者们的关注[3]。行政区单元和网格单元是进行交通通达性研究常用的两种尺度[4-7]。本文分别利用行政区尺度和网格单元尺度对四川省泸州市交通通达性进行定量评价，并对比分析这两种测算方法的特点和结果表达的异同[9-12]。

1 交通通达性评价

一个地区交通系统有对内联系和对外联系两方面作用，本文从交通密度和便捷度两方面构建交通通达性评价模型，如图1所示。

交通密度是指单元地域空间范围内交通网络的密集程度，是评价交通设施保障水平的重要指标。交通密度值越大，说明交通网络越密集，区域交通条件越有优势，对区域发展的支撑能力越强[11]。泸州市交通运输网路包括铁路、道路和内河航运3个网络系统，本文用铁路网络密度、道路网络密度及内河航运网络密度来综合度量交通密度。在研究中，根据不同类型、不同技术等级的交通网络通行能力的差异，在计算交通密度时赋予不同的权重。

交通便捷度反映了一个地区对外联系交流的便利程度，对区域经济发展起到重要作用。交通便捷度越大，对外联系能力越强，地区发展潜力也就越大。交通便捷度主要体现在距离中心城区的远近、距离交通枢纽的远近以及是否拥有开放性道路三方面。中心城区是区域发展的核心和龙头，具有相对发达的经济水平及交通基础设施，距离中心城区的远近在一定程度上反映了该区域与外界交流的便捷度。交通枢纽(铁路站点、高速公路出入口、港口、码头、机场)及开放性道路(国道、省道、县道)作为主要的交通设施，是区域对外联系的重要途径，与其距离的远近影响区域经济发展和对外联系交流。本文采用距离中心城区、铁路站点、高速公路出入口、港口、码头、国道、省道和县道的远近来表达交通便捷度。

图1 交通通达性评价模型

为消除不同评价指标之间的量纲影响，本次评价选用最大值标准化方法，对交通密度和交通便捷度评价结果都进行无量纲化处理。

本文在同一评价模型下，分别基于行政区单元和网格单元进行泸州市交通通达性的定量评价。两种不同空间尺度有不同的单因子计算方法，基于行政区尺度的研究方法采用传统的统计计算方法；基于网格尺度的研究通常是根据数据本身的特点，借助GIS采用空间数据分析方法。

1.1 基于行政区单元的测算方法

1）交通密度。设行政区i的单个交通设施网络密度为Di，Li为行政区i的交通线路长度，Ai为行政区i的土地面积，则其计算方法为：

2）交通便捷度。参考中国科学院地理科学与资源研究所等主编的《省级主体功能区域划分技术规程》以及其他学者对交通便捷度的相关研究，本文依据距离中心城区、铁路站点、高速公路出入口、港口、码头、国道、省道和县道的远近，分类赋值确定行政区交通便捷度，各分类的便捷度赋值标准详见表1。

3）交通通达性。交通通达性指数采用综合加权合成的方法进行计算：

式中，TA表示交通通达性水平；Wi表示评价因子i的权重，Di'表示评价因子i的标准化值。

1.2 基于网格单元的测算方法

1）交通密度。考虑到交通网络在区域的影响程度，网格单元的交通密度采用复杂的距离衰减测度局部密度，探索交通网络分布的密集区域。在ArcGIS中用核密度分析来实现，核密度估算法是空间分析中运用最为广泛的非参数估计技术，具有表达直观、概念简洁和易于计算机实现的优点，可以在二维的地理空间内生成等值线密度的平滑图像表面。核密度估计方法不利用有关数据分布的先验知识，对数据分布不附加任何假定，是一种从数据样本本身出发研究数据分布特征的方法[10]。单个交通网络密度的计算公式为：

表1 交通便捷度赋值

式中，k(·)为核密度函数；r为带宽即搜索半径；(x-xi)表示搜索区域内栅格点到交通网络线路xi的距离；Ar是以r为搜索半径的搜索区域总面积；n表示以r为搜索半径的搜索区域内的交通线路条数。式中的搜索半径r体现了不同的交通运输网络对周围区域的影响力大小。

2）交通便捷度。中心城区、交通设施的便捷程度，也就是其在区域的分布情况，分布密度高的区域越便捷。网格尺度通过离散点数据或者线数据进行内插，得到每个栅格的值，采用核密度分析工具计算要素在其周围邻域中的密度。交通便捷度计算公式为：

式中，k(·)为核密度函数；r为带宽即搜索半径，(x-xi)表示搜索区域内栅格点到中心城区或交通设施xi的距离；Ar是以r为搜索半径的搜索区域总面积；n表示以r为搜索半径的搜索区域内的中心城区或交通设施数量。式中的搜索半径r体现了不同类型要素对周围区域的影响力大小。

3）交通通达性。交通通达性采用栅格叠加分析的方法进行计算：

式中，TAi为网格i的交通通达性；Di'为网格i交通密度标准化值；Ci'为网格i交通便捷度标准化值。

2 结果分析

本文选取四川省泸州市作为研究对象。泸州市地处四川盆地南缘、川滇黔渝四省结合部、成渝经济区的中心地带和长江干流与沱江交汇处；东邻重庆，西连宜宾，南抵云贵，北接自贡、内江，土地面积 1．2 万 km2，是规划的成渝经济区的区域性中心城市、长江上游综合立体交通枢纽和川南地区的重要商贸物流中心。本文以交通基础设施数据、行政区划数据和人口数据为数据源。其中交通基础设施数据和行政区划数据来源于2014年四川省泸州市地理国情普查数据，人口数据来源于2014年泸州市各区县统计年鉴。

2.1 行政区尺度的交通通达性分析

通过对泸州市交通数据的统计分析，利用行政区尺度计算出泸州市各乡镇的交通通达性，并在ArcGIS中采用自然断点法对交通通达性进行等级划分，如图3中左图所示。

通过对各乡镇交通通达性结果的分析，可以发现泸州市交通通达性具有如下特征：

1）泸州市乡镇之间的交通通达性差异明显。泸州市交通通达性最高的乡镇是南城街道办事处，为0．97；通达性最小的是黄荆乡，为0．03，仅相当于南城街道办事处的0．03，差距十分悬殊。

2）泸州市多数乡镇的交通通达性较差，仅少数乡镇有较好的交通通达性，具有较高的发展潜力。泸州市53个乡镇(37．6%)交通通达性非常低，低于0．15，这些乡镇的交通支撑能力很低，未来发展潜力很低；交通通达性为0．15～0．27的乡镇有30个，占全市总数的21．3%，这些乡镇的交通支撑能力也相对较低；交通通达性介于0．27～0．44的乡镇有28个，占总数的19．9%，这些乡镇的发展潜力和机会逐步增强；交通通达性介于 0．44～0．66 的乡镇有 21 个，占总数的 14．9%，这些乡镇具有较高的发展潜力；仅9个乡镇的交通通达性高于0．66，仅占全市总数的6．4%，这些少数乡镇具有很高的发展潜力。

3）泸州市中心城区及其周边乡镇的交通通达性高。通达性水平最高、区位条件优越的是南城、小市、北城、莲花池、安富等街道办事处和新乐镇，除新乐镇位于中心城区周边，其余乡镇均地处泸州市中心城区，这些乡镇是泸州市经济发展的主要重心，乡镇内交通非常便捷，综合交通优势突出。

利用Excel提供的数据分析工具Correl，分析泸州市各乡镇交通通达性与人口密度之间的关系(见图2)，显著性水平在0．01上的相关系数为0．596，表明交通通达性与人口密度之间具有显著正相关性。可见，人口分布与交通条件的联系非常紧密。

图2 泸州市交通通达性与人口密度散点图

图3 泸州市交通通达性(左:行政区单元，右:网格单元)

2.2 网格尺度的交通通达性分析

本文将泸州市划分为100 m×100 m的网格，通过对泸州市的交通数据统计分析，计算出其交通通达性指数。在ArcGIS中利用自然断点法对交通通达性进行等级划分，划分为五级并在图上表示出来(图3中右图)。根据评价结果，泸州市交通通达性呈现以下特征：

1）泸州市大部分地区交通条件差。交通通达性水平低、较低的地区分别有 4 530．72 km2、4 863．71 km2，占全市土地面积的76．7%，这些地区交通支撑能力差，未来发展受限；交通通达性水平中等的地区1 549．47 km2，占泸州市的 12．7%，未来发展潜力会逐步增强；通达性水平较高的地区有919．76 km2，只占7．5%，这些地区的发展潜力也较高；仅3．1%的地区通达性水平高，有383．96 km2，具有较大的发展潜力。

泸州市交通通达性呈现“ 一个中心、两个轴带”的空间分布格局。从泸州市交通通达性空间布局可以看出，泸州市的交通通达格局受铁路网和高速公路网布局影响较大，通达性较高的地区有中心城区及其周边地区，以及以中心城区为核心辐射出的两条交通通达性较高的带，分别是沿隆泸铁路、G76厦蓉高速、321广成线交通通达带和沿长江、G93成渝环线高速交通通达带。中心城区由于处于高速公路网、国家公路网和铁路网络的中心位置，加之城市机场、港口等交通设施发达，集众多优越条件于一身，成为泸州市内交通通达性最高的地区；隆泸铁路、G76厦蓉高速、321广成线贯穿泸州南北，是泸州内部连接和对外连接的重要通道，加上这条通道上泸县县城、叙永县城的枢纽地位和较完善的交通基础设施及其对邻近地区的辐射影响，形成了沿隆泸铁路、G76厦蓉高速、321广成线交通通达带；长江经济带是我国经济发展的热点地区，港口运输体系在经济发展中有重要地位和作用，沿长江、G93成渝环线高速交通通达带的交通优势则主要是由于拥有港口和码头的内河航运优势、G93成渝环线高速的公路优势和毗邻中心城区的区位优势，颇具潜力且发展迅速。

3 结 语

不同空间尺度的数据体现为不同特点，根据具体情况选择合理的空间尺度十分必要。在具体的专题应用中，应根据任务与现象性质选择相应的尺度进行观察与研究。在实际应用中，如果希望与区域社会、经济的发展进行关联分析，建议采用行政区单元。如果希望更好地与空间格局演变相对应，建议采用网格单元。

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P208

B

1672-4623（2017）10-0094-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.10.031

2015-09-17。

项目来源：四川省测绘地理信息局“重要地理国情信息监测”资助项目。

李琳，硕士研究生，从事地理信息系统理论与应用研究。