长江经济带核心交通网络空间格局变化分析

鲁小丫，彭 颖，石 磊，文学虎

(1.西南民族大学计算机科学与技术学院，四川 成都，610041；2.国家测绘地理信息局第三地理信息制图院，四川 成都，610102)

长江经济带横跨我国东中西三大区域，是我国的经济发展中心、重要的生态屏障，是中国经济新的增长带.2016 年3 月中央发布的《长江经济带发展规划纲要》确立了长江经济带“一轴、两翼、三极、多点”的发展新格局，而加快交通基础设施建设，统筹铁路、公路、航空、管道建设，建成网络化、智能化的综合立体交通走廊，便成为了推动长江经济带发展的基础性、先导性工作.

科学发展，测绘先行.2013 年至2015 年，在全国陆地范围开展了第一次地理国情普查工作，全面摸清了全国自然地表覆盖、交通及人类活动相关要素的详细状况和空间分布，构建了地理国情本底数据库，自2016 年起，每年开展一次的地理国情监测更新. 这些数据成果准确可靠、鲜活度高，可为长江经济带交通网络空间格局分析提供丰富的数据支撑.

从地理国情项目启动之初，就一直重视国情数据的应用问题[1]，制定了服务经济社会发展的总体目标[2-3].在普查工作中，也从社会经济发展、生态文明建设等诸多方面进行了数据采集和数据应用[4].通过测绘数据定位精准、变化明确的特点，对社会、经济的发展现状以及发展变化进行了多方面监测与分析[5-7].比如潘凯能等、尹鹏程等、郭冬娥等对土地资源管理进行了研究[8-10]. 交通对区域发展具有引导、支撑和保障能力[11]，是反映区域经济发展水平和潜能的重要指标之一[12]. 于笑雨等、吴威等、马泉等都对区域交通资源进行了研究[13-15].

长江经济带横跨11 个省市:四川、云南、贵州、重庆、湖南、湖北、江西、安徽、浙江、江苏、上海，全域面积约205 万平方千米. 本次研究的数据基础是2015年、2016 年长江经济带全域的地理国情普查成果，包括地表覆盖分类成果、地理国情要素成果、正射影像数据(DOM)，同时利用了1:5 万的90 米数字高程模型数据(DEM)数据、统计年鉴等数据，对区域的核心交通网络空间格局变化进行监测分析，为快速推进长江经济带发展及立体交通走廊建设提供地理信息支撑服务.

1 构建核心交通网络空间格局变化分析评价指标体系

构建以核心交通网络密度指数(TD)和交通便捷度指数(SL)为核心的指标体系(图1)，研究分析全域的核心交通网络通达性状况，利用核心交通网络通达性指数来衡量区域交通通达水平，反映区域自身交通设施保障程度以及与外界交流联系的便利程度. 其中，核心交通网络密度指数由铁路网、高中等级公路网、高等级内河航运网等指标因子构成；核心交通网络便捷度指数由距交通干线距离、距交通枢纽距离等指标因子构成.

图1 核心交通网络通达性指标体系Fig.1 Core traffic network accessibility index system

核心交通网络通达性指标因子的内容和量化方法见表1.

表1 核心交通网络通达性三级指标及量化方法Table 1 Three levels of accessibility index and quantitative method of core traffic network

2 核心交通网络空间格局变化分析路线及方法

利用地理国情普查成果，统计分析长江经济带全域核心交通干线、交通枢纽设施的数量、分布及2015、2016 年变化情况；通过建立的评价指标体系，监测分析全域的核心交通网络通达性状况及变化；挖掘交通基础设施的空间分布、变化发展与通达性的相关因素，综合分析长江经济带全域交通网络空间格局变化状况.具体技术路线如图2 所示.

图2 核心交通网络发展空间格局变化分析技术路线Fig.2 Analysis technology route of spatial pattern change of core traffic network development

具体分析方法如下:

1)交通网络密度

利用核密度分析工具，得到线离散化数据，并通过坡度修正，得到交通网络密度，反映了区域内交通运输干线的密集程度.核密度分析计算公式如下:

式中:h 为带宽，用来控制核密度估计的平滑程度，选取原则是均方误差最小；n 为观测值的个数；kern 为核密度函数.

纵坡对速度的影响采用坡度绝对值函数的修正系数来反映，从而修正交通密度.计算公式如下:

式中:fg为坡度修正系数；g 为纵坡绝对值；a 为系数(不同车型的a 值有区别，这里对其取平均，得到a为-0.05).

由此得到不同纵坡的修正系数值(见表2).

表2 不同坡度的修正系数对应表Table 2 Table of correction coefficients for different slopes

对于监测区域的坡度数据，根据坡度分级进行重分类，再使用该表对应的坡度修正系数进行交通密度坡度修正，从而得到最终的交通密度分布结果.

2)交通网络便捷度

交通网络便捷度反映一个地区到另一个地区的难易程度.通过使用欧氏距离分析工具和吸引力分析方法得到结果.欧氏距离分析是根据输入的要素数据集计算整个区域距离输入要素的直线距离远近分布情况，生成结果为一个连续的距离表面. 吸引力分析公式如下:

式中:fk为空间要素吸引力值；distk为空间要素与任意空间位置间的距离值；β 为归一化指数，经验取值为0.0001.

3)指标标准化

对交通网络密度、便捷度，进行标准化处理得到交通网络密度指数、便捷度指数，消除多指标评价带来的不同量纲的影响.方法如下:

式中:μ 为平均值，σ 为标准差. x 为区域内指标实际值；f(x)为区域内指标标准化后的值.

4)交通网络通达性指数

交通网络通达性指数计算公式如下:

式中:TAI、TD、SL 分别为交通通达指数、交通密度指数和便捷度指数.

3 长江经济带核心交通网络空间格局变化监测分析

通过统计分析发现，2015-2016 年，长江经济带全域交通基础设施总量稳中有升，其中高速铁路、高速公路增速最为明显. 基本统计及变化情况如表3 所示，其中，核心交通干线变化的空间分布情况如图3所示.

表3 2015-2016 年长江经济带全域交通基础设施基本统计及变化情况Table 3 Basic statistics and changes of transportation infrastructure in the Yangtze river economic belt in 2015-2016

图3 长江经济带2015-2016 年核心交通干线要素变化分布Fig.3 The change and distribution of core traffic trunk factors in the Yangtze river economic belt in 2015-2016

通过交通网络密度、便捷性格网化分析，得到长江经济带全域2015、2016 年核心交通网络通达性指数分布情况，其中，2016 年情况如图4 所示.

图4 2016 年长江经济带全域核心交通网络通达性分布图Fig.4 2016 map of accessibility distribution of the entire core traffic network of the Yangtze river economic belt

由图4 知，长江经济带全域核心交通网络通达性指数区域差距明显，全域通达性较好区域(指数大于80)尚未连接成网，部分省市之间的通达连接性较差.其中，通达性优势明显区域主要分布在上海全域、江苏南部及其余各省省会城市中心城区；较差区域主要分布在四川西北地区、云南中南部部分山区、湖南中东部部分区域及贵州零星区域；云南、贵州、重庆、湖南之间的通达性有待进一步提升.

以省市为单位，统计长江经济带各省市2015、2016 年核心交通网络通达性指数及变化，具体情况如表4 所示.

表4 长江经济带全域各省市2015、2016 年核心交通网络通达性指数及变化统计表Table 4 The accessibility index and change table of the core traffic network of all provinces and cities in the Yangtze river economic belt in 2015 and 2016

江西省 71.16 71.62 0.46湖南省 69.01 69.12 0.11贵州省 68.23 68.40 0.17四川省 66.95 67.13 0.18云南省 66.79 66.86 0.07

由表4 知，各省市间2015、2016 年核心交通网络通达性排名基本保持不变(除了2015 年排第3、第4的湖北和浙江，2016 年排序互换)；各省市通达性指数提升速度有所差别，其中江西、安徽、浙江提升速度明显快于其他省市，上海、云南提升速度明显慢于其他省市.以通达性指数提升最快的江西为例，分析原因:江西省2016 年相比2015 年新增了一个机场，两个火车站.新增上饶三清山机场，旅客吞吐量约每年30 万人，上饶市初步形成以公路、铁路、航空为主的“大交通”格局；新增的两个车站分别是德兴站和会昌北站，优化了交通格局.

通过格网化分析，统计长江经济带2015-2016 年核心交通网络通达性指数变化分布，具体情况如图5所示.

图5 长江经济带2015-2016 年核心交通网络通达性指数变化分布图Fig.5 The distribution map of the accessibility index of the core traffic network in the Yangtze river economic belt from 2015 to 2016

由图5 知，长江经济带核心交通网络通达性整体有所提升，且主要呈现出以下特征:条带状提升(如四川、安徽、浙江，由于新建轨道交通提升了沿线交通网络通达性水平)、个别省份的提升呈零星分布(如江西省，由于不断完善一、二级路网结构提升了大量局部的交通网络通达性水平).

4 结束语

从整体看，长江经济带全域交通基础设施布局日趋合理，虽然中东部地区的交通密度仍明显优于西部地区，但从2015、2016 年变化监测结果来看，差距在逐渐减小.全域的核心交通网络通达性呈现出稳中向好的态势发展，但东西部差距仍十分明显，各省市提升的速度差距也较大.具体结论和建议如下:

①交通网络空间格局呈现出明显的地域差异性，长江经济带东部地区综合交通网络体系发展水平较为优越，西部的发展水平则明显偏低.

②长江经济带通达性由核心区域向边缘区域扩散趋势明显，多点发展成效初显.

③长江经济带核心交通网络发展朝高速方向发展较快，延续发展势头，将快速提升全域的交通网络发展.

④建议加强长江经济带地区之间的核心交通网络联系，尤其是要加快东部与中部地区的高等级交通路网建设，促进全域核心交通网络空间布局合理发展.