面向我国36大城市的道路网结构全息画像指标解析城市道路网连通度

文图｜朱新宇 戴帅 刘金广

编者按：科学合理的城市道路网结构，是确保道路交通安全、维护道路交通秩序、提升道路通行能力的重要基础。为解决我国目前缺乏道路网结构基础理论深度研究的问题，在中央级公益性科研院所基本科研项目“基于大数据的城市路网画像及交通控制技术研究”（编号111041000000180001210102）的支持下，公安部道路交通安全研究中心首创了城市道路网结构全息画像模型，从路网连通度、道路等级匹配、路口形状、车道级别等方面对道路网进行了具体、细微、直观的量化分析，提出了道路网连通度、百公里断头路、交叉口形态、交叉口间距、交叉口位阶差、接入口位阶差、高/快速路出入口间距、道路线型曲率坡度等多项量化指标，对城市道路网进行了全方位的解析画像。该项研究经权威机构查新，在国内外均属首创。自本期始，本刊将陆续刊文，对城市道路网结构全息画像模型作详细介绍。本期首先对模型中的城市道路网连通度指标进行解读。

一、城市道路网连通度指标

连通度的英文为connectivity，是空间或集合的一种拓扑性质。城市道路网连通度指的是城市道路网中交叉口的密度和道路连接的直接程度。目前一般认为道路网连通性是指在一定的道路网密度基础上，表征道路之间相互连通情况的指标。该指标可以反映出是否存在较多断头路、丁字路口等情况。

连通度高的路网对城市交通和民众出行有众多利好，连通性高的环境能提供更多直达的道路从而缩短到目的地的距离，高连通性路网能够减少主干道的交通量，为紧急车辆腾出空间，还能缩减公共设施连接和服务的成本，提升道路网的平均速度，减少交通拥堵，降低交通冲突的概率，从而避免交通事故。

道路网连通度的计算方法有较多种，且这些度量指标因度量方法的不同而存在一定的差异，综合国内和国外多项计算方法后，本研究采用了我国普遍认可的道路网连接度指数来反映城市道路网的连通度水平。

二、城市道路网连通度的计算方法

城市路网连通度表征道路网连通的量化程度，数值越高，连通性相对越好。如果在道路网密度一定的情况下，路网连通度越高，表征道路网结构越合理。

城市路网连通度有两种测算方法，如式1、式2所示。

式中：J为路网连通度；N为道路网总节点数；mi为第i节点邻接的边数；M为网络总边数（路段数）。

我国城市的路网类型多为方格形，方格形路网的连通度随着节点的增加而增加，并且渐趋于4。同时，在同样节点数的情况下，十字交叉路口的连通度要优于丁字路口，且断头路越少，连通度就越高。

表1 不同路网结构情况下连通度的计算结果比较

三、我国36大城市的连通度实际测算结果

基于上述连通度的计算模型，本研究对我国36大城市进行了实际路网的测算。首先，通过遥感影像确定城市的建成区面积与区域范围。其次，通过导航电子地图的实际道路网矢量信息，计算出每个城市的整体连通度指数，并得出以下结论。

（一）我国36大城市的路网连通度指数整体偏低

《城市交通规划理论及其应用》中提出，中小城市的路网连通度指标应在3.2～3.5之间，我国大城市的路网连通度指标应在3.6～3.9之间。而根据实测数据计算的我国36个重点城市的道路网连通度介于3.2～3.4，与连通度合理值3.6～3.9相比，道路网连通程度整体偏低。

（二）规模大的城市道路网连通度高

研究人员将36个大城市按照城市规模进行了划分，发现规模大的城市道路网连通度普遍较高。超大城市、特大城市的道路网连通度平均值分别为3.29、3.31，普遍高于Ⅰ型、Ⅱ型大城市的道路网连通度平均值3.27、3.26，如图1所示。

图1 不同规模城市的道路网连通度分布

（三）城市道路网的连通度与城市整体形态有较强相关性

根据城市道路网结构的整体形态不同，研究人员对36个重点城市进行了“团簇状、组团状和条带状”的区分。其中，团簇状是指城市道路网结构比较集中，呈现的由内到外放射状与环形交叉的“摊饼”式路网；组团状是指城市道路网结构被山川湖海所阻隔，从而使城区呈现出多个大小不一的分散组团状路网；条带状是指城市道路网结构被地形所限制，只能在狭窄的河谷或盆地中发展，从而形成的类似长条带状的路网。

根据36大城市的实测数据表明，团簇状形态的城市道路网连通度较高，组团状或条带状形态的城市道路网连通度相对较低。团簇状城市如北京、上海、成都等16个城市，位于平原地区，城市路网发展不受地形限制，城市主干路网由横纵向道路和环状道路共同构成，一般具有较好的连通性；组团状城市如广州、深圳、杭州等17个城市，条带状城市如西宁、兰州、拉萨等3个城市，受地理条件限制，城市往往因被水系或山脉分割，城市主干路网的搭建较为困难，道路网连通度普遍较低，如图2所示。

图2 不同形态城市的路网连通度分布

四、总结与展望

城市道路网连通度是反映道路网的通达性，检验道路网结构合理性的指标之一。本文基于地理信息数据，对我国36个重点城市进行了城市道路网连通度的实际测算，相关数据结果能够真实反映我国大城市在道路网连通性方面的现状情况，其作为城市道路网结构评估的相关指标，可为城市交通管理、城市规划建设等领域提供相应依据参考。