長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶核心交通網(wǎng)絡(luò)空間格局變化分析

魯小丫，彭 穎，石 磊，文學(xué)虎

(1.西南民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都，610041；2.國(guó)家測(cè)繪地理信息局第三地理信息制圖院，四川 成都，610102)

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫跨我國(guó)東中西三大區(qū)域，是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心、重要的生態(tài)屏障，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)帶.2016 年3 月中央發(fā)布的《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》確立了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶“一軸、兩翼、三極、多點(diǎn)”的發(fā)展新格局，而加快交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，統(tǒng)籌鐵路、公路、航空、管道建設(shè)，建成網(wǎng)絡(luò)化、智能化的綜合立體交通走廊，便成為了推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性工作.

科學(xué)發(fā)展，測(cè)繪先行.2013 年至2015 年，在全國(guó)陸地范圍開(kāi)展了第一次地理國(guó)情普查工作，全面摸清了全國(guó)自然地表覆蓋、交通及人類活動(dòng)相關(guān)要素的詳細(xì)狀況和空間分布，構(gòu)建了地理國(guó)情本底數(shù)據(jù)庫(kù)，自2016 年起，每年開(kāi)展一次的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)更新. 這些數(shù)據(jù)成果準(zhǔn)確可靠、鮮活度高，可為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶交通網(wǎng)絡(luò)空間格局分析提供豐富的數(shù)據(jù)支撐.

從地理國(guó)情項(xiàng)目啟動(dòng)之初，就一直重視國(guó)情數(shù)據(jù)的應(yīng)用問(wèn)題[1]，制定了服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的總體目標(biāo)[2-3].在普查工作中，也從社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)等諸多方面進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)應(yīng)用[4].通過(guò)測(cè)繪數(shù)據(jù)定位精準(zhǔn)、變化明確的特點(diǎn)，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展變化進(jìn)行了多方面監(jiān)測(cè)與分析[5-7].比如潘凱能等、尹鵬程等、郭冬娥等對(duì)土地資源管理進(jìn)行了研究[8-10]. 交通對(duì)區(qū)域發(fā)展具有引導(dǎo)、支撐和保障能力[11]，是反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和潛能的重要指標(biāo)之一[12]. 于笑雨等、吳威等、馬泉等都對(duì)區(qū)域交通資源進(jìn)行了研究[13-15].

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫跨11 個(gè)省市:四川、云南、貴州、重慶、湖南、湖北、江西、安徽、浙江、江蘇、上海，全域面積約205 萬(wàn)平方千米. 本次研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是2015年、2016 年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域的地理國(guó)情普查成果，包括地表覆蓋分類成果、地理國(guó)情要素成果、正射影像數(shù)據(jù)(DOM)，同時(shí)利用了1:5 萬(wàn)的90 米數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒等數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域的核心交通網(wǎng)絡(luò)空間格局變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，為快速推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展及立體交通走廊建設(shè)提供地理信息支撐服務(wù).

1 構(gòu)建核心交通網(wǎng)絡(luò)空間格局變化分析評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

構(gòu)建以核心交通網(wǎng)絡(luò)密度指數(shù)(TD)和交通便捷度指數(shù)(SL)為核心的指標(biāo)體系(圖1)，研究分析全域的核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性狀況，利用核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)來(lái)衡量區(qū)域交通通達(dá)水平，反映區(qū)域自身交通設(shè)施保障程度以及與外界交流聯(lián)系的便利程度. 其中，核心交通網(wǎng)絡(luò)密度指數(shù)由鐵路網(wǎng)、高中等級(jí)公路網(wǎng)、高等級(jí)內(nèi)河航運(yùn)網(wǎng)等指標(biāo)因子構(gòu)成；核心交通網(wǎng)絡(luò)便捷度指數(shù)由距交通干線距離、距交通樞紐距離等指標(biāo)因子構(gòu)成.

圖1 核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指標(biāo)體系Fig.1 Core traffic network accessibility index system

核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指標(biāo)因子的內(nèi)容和量化方法見(jiàn)表1.

表1 核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性三級(jí)指標(biāo)及量化方法Table 1 Three levels of accessibility index and quantitative method of core traffic network

2 核心交通網(wǎng)絡(luò)空間格局變化分析路線及方法

利用地理國(guó)情普查成果，統(tǒng)計(jì)分析長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域核心交通干線、交通樞紐設(shè)施的數(shù)量、分布及2015、2016 年變化情況；通過(guò)建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，監(jiān)測(cè)分析全域的核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性狀況及變化；挖掘交通基礎(chǔ)設(shè)施的空間分布、變化發(fā)展與通達(dá)性的相關(guān)因素，綜合分析長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域交通網(wǎng)絡(luò)空間格局變化狀況.具體技術(shù)路線如圖2 所示.

圖2 核心交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展空間格局變化分析技術(shù)路線Fig.2 Analysis technology route of spatial pattern change of core traffic network development

具體分析方法如下:

1)交通網(wǎng)絡(luò)密度

利用核密度分析工具，得到線離散化數(shù)據(jù)，并通過(guò)坡度修正，得到交通網(wǎng)絡(luò)密度，反映了區(qū)域內(nèi)交通運(yùn)輸干線的密集程度.核密度分析計(jì)算公式如下:

式中:h 為帶寬，用來(lái)控制核密度估計(jì)的平滑程度，選取原則是均方誤差最??；n 為觀測(cè)值的個(gè)數(shù)；kern 為核密度函數(shù).

縱坡對(duì)速度的影響采用坡度絕對(duì)值函數(shù)的修正系數(shù)來(lái)反映，從而修正交通密度.計(jì)算公式如下:

式中:fg為坡度修正系數(shù)；g 為縱坡絕對(duì)值；a 為系數(shù)(不同車型的a 值有區(qū)別，這里對(duì)其取平均，得到a為-0.05).

由此得到不同縱坡的修正系數(shù)值(見(jiàn)表2).

表2 不同坡度的修正系數(shù)對(duì)應(yīng)表Table 2 Table of correction coefficients for different slopes

對(duì)于監(jiān)測(cè)區(qū)域的坡度數(shù)據(jù)，根據(jù)坡度分級(jí)進(jìn)行重分類，再使用該表對(duì)應(yīng)的坡度修正系數(shù)進(jìn)行交通密度坡度修正，從而得到最終的交通密度分布結(jié)果.

2)交通網(wǎng)絡(luò)便捷度

交通網(wǎng)絡(luò)便捷度反映一個(gè)地區(qū)到另一個(gè)地區(qū)的難易程度.通過(guò)使用歐氏距離分析工具和吸引力分析方法得到結(jié)果.歐氏距離分析是根據(jù)輸入的要素?cái)?shù)據(jù)集計(jì)算整個(gè)區(qū)域距離輸入要素的直線距離遠(yuǎn)近分布情況，生成結(jié)果為一個(gè)連續(xù)的距離表面. 吸引力分析公式如下:

式中:fk為空間要素吸引力值；distk為空間要素與任意空間位置間的距離值；β 為歸一化指數(shù)，經(jīng)驗(yàn)取值為0.0001.

3)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)密度、便捷度，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到交通網(wǎng)絡(luò)密度指數(shù)、便捷度指數(shù)，消除多指標(biāo)評(píng)價(jià)帶來(lái)的不同量綱的影響.方法如下:

式中:μ 為平均值，σ 為標(biāo)準(zhǔn)差. x 為區(qū)域內(nèi)指標(biāo)實(shí)際值；f(x)為區(qū)域內(nèi)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值.

4)交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)

交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)計(jì)算公式如下:

式中:TAI、TD、SL 分別為交通通達(dá)指數(shù)、交通密度指數(shù)和便捷度指數(shù).

3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶核心交通網(wǎng)絡(luò)空間格局變化監(jiān)測(cè)分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，2015-2016 年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域交通基礎(chǔ)設(shè)施總量穩(wěn)中有升，其中高速鐵路、高速公路增速最為明顯. 基本統(tǒng)計(jì)及變化情況如表3 所示，其中，核心交通干線變化的空間分布情況如圖3所示.

表3 2015-2016 年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域交通基礎(chǔ)設(shè)施基本統(tǒng)計(jì)及變化情況Table 3 Basic statistics and changes of transportation infrastructure in the Yangtze river economic belt in 2015-2016

圖3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2015-2016 年核心交通干線要素變化分布Fig.3 The change and distribution of core traffic trunk factors in the Yangtze river economic belt in 2015-2016

通過(guò)交通網(wǎng)絡(luò)密度、便捷性格網(wǎng)化分析，得到長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域2015、2016 年核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)分布情況，其中，2016 年情況如圖4 所示.

圖4 2016 年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性分布圖Fig.4 2016 map of accessibility distribution of the entire core traffic network of the Yangtze river economic belt

由圖4 知，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)區(qū)域差距明顯，全域通達(dá)性較好區(qū)域(指數(shù)大于80)尚未連接成網(wǎng)，部分省市之間的通達(dá)連接性較差.其中，通達(dá)性優(yōu)勢(shì)明顯區(qū)域主要分布在上海全域、江蘇南部及其余各省省會(huì)城市中心城區(qū)；較差區(qū)域主要分布在四川西北地區(qū)、云南中南部部分山區(qū)、湖南中東部部分區(qū)域及貴州零星區(qū)域；云南、貴州、重慶、湖南之間的通達(dá)性有待進(jìn)一步提升.

以省市為單位，統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各省市2015、2016 年核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)及變化，具體情況如表4 所示.

表4 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域各省市2015、2016 年核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)及變化統(tǒng)計(jì)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貴州省 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，各省市間2015、2016 年核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性排名基本保持不變(除了2015 年排第3、第4的湖北和浙江，2016 年排序互換)；各省市通達(dá)性指數(shù)提升速度有所差別，其中江西、安徽、浙江提升速度明顯快于其他省市，上海、云南提升速度明顯慢于其他省市.以通達(dá)性指數(shù)提升最快的江西為例，分析原因:江西省2016 年相比2015 年新增了一個(gè)機(jī)場(chǎng)，兩個(gè)火車站.新增上饒三清山機(jī)場(chǎng)，旅客吞吐量約每年30 萬(wàn)人，上饒市初步形成以公路、鐵路、航空為主的“大交通”格局；新增的兩個(gè)車站分別是德興站和會(huì)昌北站，優(yōu)化了交通格局.

通過(guò)格網(wǎng)化分析，統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2015-2016 年核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)變化分布，具體情況如圖5所示.

圖5 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2015-2016 年核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性指數(shù)變化分布圖Fig.5 The distribution map of the accessibility index of the core traffic network in the Yangtze river economic belt from 2015 to 2016

由圖5 知，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性整體有所提升，且主要呈現(xiàn)出以下特征:條帶狀提升(如四川、安徽、浙江，由于新建軌道交通提升了沿線交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性水平)、個(gè)別省份的提升呈零星分布(如江西省，由于不斷完善一、二級(jí)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)提升了大量局部的交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性水平).

4 結(jié)束語(yǔ)

從整體看，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶全域交通基礎(chǔ)設(shè)施布局日趨合理，雖然中東部地區(qū)的交通密度仍明顯優(yōu)于西部地區(qū)，但從2015、2016 年變化監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，差距在逐漸減小.全域的核心交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性呈現(xiàn)出穩(wěn)中向好的態(tài)勢(shì)發(fā)展，但東西部差距仍十分明顯，各省市提升的速度差距也較大.具體結(jié)論和建議如下:

①交通網(wǎng)絡(luò)空間格局呈現(xiàn)出明顯的地域差異性，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東部地區(qū)綜合交通網(wǎng)絡(luò)體系發(fā)展水平較為優(yōu)越，西部的發(fā)展水平則明顯偏低.

②長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶通達(dá)性由核心區(qū)域向邊緣區(qū)域擴(kuò)散趨勢(shì)明顯，多點(diǎn)發(fā)展成效初顯.

③長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶核心交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展朝高速方向發(fā)展較快，延續(xù)發(fā)展勢(shì)頭，將快速提升全域的交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展.

④建議加強(qiáng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)之間的核心交通網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，尤其是要加快東部與中部地區(qū)的高等級(jí)交通路網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)全域核心交通網(wǎng)絡(luò)空間布局合理發(fā)展.