2015-2016年长沙市交通网络发展空间格局变化监测分析

唐 根，陈 铸，陈佳音

（湖南省第二测绘院，湖南 长沙 410119）

长沙市近年来城市轨道交通、立体交通发展速度较快。2015年，国务院组织完成全国第一次地理国情普查工作后，开始大力推进地理国情监测，要求围绕长江经济带建设国家重大战略等重大部署以及相关部门业务管理需求，组织开展跨区域、多省区联动的专题性监测。2016年，在原国家测绘地理信息局的安排下，由四川测绘地理信息局牵头，长江经济带11个省市共同完成长江经济带国家投资基础设施建设监测项目。湖南省作为长江经济带的重要省市之一，其主要监测任务是对长沙市的交通网络发展空间格局变化进行监测分析。通过此次项目，对长沙市综合交通网络发展空间格局研究探索具有重要意义。

1 研究区概况

长沙市为湖南省省会，是全省的政治、经济与文化中心。长沙市位于湖南省东部偏北，地处东经111°53′～114°15′，北纬 27°51′～28°41′之间，东西横跨230km，南北纵长88km，面积为11819km2，其中城区面积2185km2。全市地势起伏较大，海拔800m以上山峰有50多座，最高峰七星岭海拔1607.9m；东北、西北两端山地环绕，地势相对高峻，最高坡度为72°，坡度在25°以上面积占全市的21%，不利于交通设施建设。中部递降趋于平缓，坡度15°以下面积占全市的60%，南部丘岗起伏，北部平坦开阔，交通网络密集。

2 监测分析方法

2.1 指标体系

依据长江经济带综合交通规划、重点城市综合交通规划等资料，结合当前国内外学者的研究成果，选取交通网络密度（TD）和交通便捷度（SL）表征交通网络的空间格局。交通网络密度是评价交通设施保障水平的重要指标，便捷度反映了一个地区到另一个地区的难易程度，对其经济辐射及要素转移起到决定性作用。通过获取交通网络基础设施数据，利用GIS空间分析技术，提取铁路网络、公路网络、城市道路网络、城市轨道网络、乡村道路网络、内河航运网络作为交通网络密度（TD）指标，提取交通干线、交通枢纽作为便捷度（SL）指标。

2.2 分析方法

针对综合交通枢纽交通网络的空间格局变化监测分析，采用交通网络密度和便捷度两个指标，建立交通网络通达指数模型，对综合交通枢纽交通网络空间格局进行量化与评价。

（1）交通网络密度指标计算

利用核密度分析工具，得到线离散化数据，用于反映交通网络密度。其中，不同道路将行车速度作为权重字段，航道设定“吨位数/10”作为权重字段。

（2）交通便捷度指标计算

先后使用欧氏距离分析工具、吸引力分析方法，得到距离非线性衰减离散化结果，用以反映交通便捷度。其中，除去机场外，交通干线和交通枢纽将最大距离均设为默认值（即全域范围）。

欧氏距离分析根据输入的要素数据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。

要素影响力依据其自身距离吸引力的方法来获取。

其中fk为三级指标空间要素吸引力值，distk为三级指标欧氏距离值，β参数取值为10。通过上述的吸引力计算，可以获得要素空间变量的吸引力图层。

（3）单项指标数据标准化、加权求和

根据评价单元各单项指标值及各单项指标权重值，通过对单项指标进行数据标准化处理，采用综合加权求和计算复项指标，迭代得到交通密度水平结果和交通便捷度水平结果。综合加权求和时均赋予相同的权重。

数据标准化

在多指标评价体系中，由于各个指标的性质不同，通常具有不同的量纲和数量级。为了消除不同量纲的影响，需要对指标数据进行标准化处理：

式中 x为区域内指标实际值，a=μ-3σ；b=μ+3σ；其中μ为平均值，σ为标准差；

注：比平均值小3倍标准差的，确定为差，指数为50；

比平均值大3倍标准差的，确定为好，指数为85；

最低不低于40；最高不高于100；

记录此次的a、b作为监测指数基数。

综合加权求和

其中，X'ijk表示三级指标标准化取值，Nij表示二级指标所包含的三级指标总数，Wijk表示三级指标权重，其值等于1/Nij，加权求和时均赋予相同权重。

（5）交通通达指数计算

将每个指标看作对分项指数的作用相同，赋予相同权重。在此基础上，将反映区域交通通达状况内外两方面的交通密度水平和便捷度水平赋予相同权重，得到交通通达指数。

TAI=TD×0.5+SL×0.5

式中：TAI、TD、SL分别为交通通达指数、交通密度和便捷度。

3 监测结果与分析

交通网络空间格局，代表交通网络在空间上分布特征，反映出交通网络在区域空间上的集聚度和均衡性。项目分别从全市交通网络空间密度、空间便捷度、空间通达性等不同角度，监测2015年到2016年长沙市交通网络发展空间格局分布与变化。

3.1 交通网络空间密度及其变化情况

交通网络密度是评价交通设施保障水平的重要指标。长沙市交通网络密度指标通过铁路网络密度、公路网络密度、城市道路网络密度、城市轨道网络密度、乡村道路网络密度和内河航运网络密度三级指标加权求和计算得到。

长沙市交通网络优良级区域主要分布在长沙市主城区范围以及各县市靠近主城区的区域。长沙县北部、浏阳市东部、宁乡县西部、岳麓区南部，以上区域大部分为山区，人口密度与经济发展水平相对较低，交通路网分布较少，交通网络密度值相对较低。

3.2 交通网络空间便捷度及其变化情况

便捷度反映了一个地区到另一个地区的难易程度，对其经济辐射及要素转移起到决定性作用。长沙市交通网络便捷度指标通过距交通干线便捷度、距交通枢纽便捷度三级指标加权求和计算得到。

长沙市交通网络便捷度呈现多个多层次集聚中心并存的局面，其中芙蓉区-天心区-开福区集聚中心便捷度较高，雨花区-长沙县-岳麓区次一级集聚中心，第三层次为浏阳-宁乡-望城，交通便捷以各县城为中心，向周边城镇辐射。

3.3 交通网络空间通达性及其变化情况

空间通达性是指一个区域(如国际、地区和城市等)与其他相关的区域进行物质、能量、人员交流的便捷程度。将长沙市交通网络密度和便捷度赋予相同权重，按照下列公式进行栅格加法运算，得到交通通达性指数。

TAI=TD×0.5+SL×0.5

式中TAI、TD、SL分别为交通通达指数、交通网络密度和交通便捷度。

2015年，长沙市整体交通网络通达度值为67.09，整体交通网络通达度情况较好。2016年交通网络通达度变化值为0.2，交通网络通达度值提高至67.29。长沙市整体交通网络通达度有一定提高。

2015年，芙蓉区交通网络通达度值为83.59，居长沙市各区县第一。芙蓉区是长沙市的中心城区，是人流、物流、资金流、信息流密集度最高的地域。五一大道等20多条城市主干道纵横交织，湘江航道、京广铁路、京广高铁、京港澳高速穿境而过。2016年，芙蓉区新增长株潭城际铁路1km、万家丽快速路3.54km和城市轨道地铁1号线1.43km，提升了芙蓉区交通网络通达度，交通网络通达度增至83.70。

将长沙市2016年区域交通网络通达性与2015年区域交通网络通达性进行差异分析，对2015～2016年交通网络通达性变化区域面积进行统计分析，数据见表1。

表1 2015～2016年长沙市交通网络通达性变化区域面积监测分析

2015-2016年期间，长沙市交通网络通达性增加区域面积占长沙市面积的24.29%。减少区域占比0.39%，减少区域占比非常小。

依据交通通达性指数大小，采用Jenks提出的自然间断点分级法，将长沙市交通网络通达性分为优、良、中、差四个等级区间。[77，89]为优等水平，[71，77]为良等水平，[66，71]为中等水平，[61，66]为差级指标。该方法主要根据统计学中的最优化观点得出各等级的分界点，能够使各等级交通网络通达性指数值的内部方差之和最小。

4 结 语

对比2015年与2016年长沙市交通网络发展空间格局地理国情变化监测成果，从交通网络通达性分析结果显示，全市呈现“长沙主城区＞长沙县＞浏阳市＞宁乡县”的态势。从空间分布和监测统计数据来看，中部主城区及其附近区域交通网络密度、交通便捷度、交通通达性明显好于东西部地区；从2015～2016年长沙市交通网络通达性监测分析数据来看，交通网络发生变化的区域主要集中在中部主城区；长沙市交通网络空间格局扩张趋势呈现向东、向南、向西的发展趋势；长沙市交通发展方向朝绿色交通发展，绿色交通逐渐占主导地位，交通资源向绿色交通倾斜；现代化立体化交通格局逐渐形成。本项目监测分析结果可以直接服务于长沙市区域发展战略的布局与实施，为相关政府职能部门实时掌握区域交通基础设施状况，制定科学的区域发展规划提供数据支撑和地理信息服务保障。