基于空間句法的區(qū)域旅游公路通達性分析

吳 瓊

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032）

1 研究背景

近年來，旅游作為國民經(jīng)濟的重要增長方向點，已經(jīng)成為人民大眾日常娛樂生活中不可或缺的重要組成部分。2018年1月，山西省首創(chuàng)以地方性法規(guī)的角度立法認定旅游業(yè)為省支柱型產(chǎn)業(yè)，這在全國省市級城市來看，大幅度地突顯了旅游業(yè)在山西經(jīng)濟社會發(fā)展中的法律地位。2019年，山西省旅游總收入超8 000億元，游客總數(shù)量突破8億人次。

旅游公路是承擔旅游運輸?shù)闹匾d體，旅游與交通的深度融合和協(xié)調(diào)發(fā)展已成為關(guān)鍵[1]。在此背景下，山西省提出了建設(shè)“城景通、景景通”的旅游公路網(wǎng)發(fā)展目標、實施方案和保障措施，為全省均衡發(fā)展的全域旅游新格局提供支撐，助力全省可持續(xù)、綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展[2]。

建立在空間分析數(shù)值建模的旅游交通評價體系對促進交通旅游業(yè)的發(fā)展具有重要作用。許多學者從經(jīng)濟和環(huán)境保護的角度對旅游公路進行了評價，也有少數(shù)學者根據(jù)旅游資源的特點來評價旅游公路的交通屬性。然而，建設(shè)旅游公路的目的是為旅游者提供一條能夠快捷到達目的地的途徑。因此，可以從空間效率和道路屬性的角度，并結(jié)合景點的分布，對旅游公路網(wǎng)絡(luò)進行評價。

本文旨在探討旅游公路網(wǎng)絡(luò)的評價方法，以空間句法為基本方法，以山西省旅游三大板塊作為載體，將黃河板塊、長城板塊、太行板塊的旅游公路網(wǎng)絡(luò)作為研究案例，應(yīng)用DepthMapX軟件，以空間效率作為主要研究參數(shù)，并結(jié)合道路等級、道路長度和通行能力，制定修訂系數(shù)，提出綜合評價方法。最后，利用ArcGIS軟件生成可視化評價模型，結(jié)合景點的分布情況，分析規(guī)劃旅游公路對景區(qū)周邊通達性的影響，從而判斷新增路網(wǎng)對旅游景區(qū)的可達性是否具有提升作用。

2 研究方法

2.1 空間句法在交通規(guī)劃中的應(yīng)用

2.1.1 基本理念

1974年，比爾·希列爾（Bill Hillier）教授在英國倫敦大學研究課題中大膽提出空間句法的相關(guān)理論和方法，將不同尺度的空間形態(tài)（建筑、社區(qū)、城鎮(zhèn)等）和社會經(jīng)濟活動解釋為多種角度的空間營造活動?？臻g句法的理論不僅僅是以人的活動意志為主的靜態(tài)背景，而是基于將空間作為聯(lián)系不同空間形態(tài)的媒介與社會經(jīng)濟功能發(fā)生碰撞活動的空間載體[3-5]。

在具體的空間建構(gòu)和使用過程之中，視區(qū)分割法、凸多邊形法、軸線法為3種基本空間句法空間幾何構(gòu)成方式。不同的建筑、相鄰的城鎮(zhèn)以及不同的區(qū)域空間可被量化建模為基本要素——點、線、面等，要素之間相互連接關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)成了具有物質(zhì)空間形態(tài)的表達系統(tǒng)，建模成功后通過計算每個不同空間要素和其他所有空間要素的關(guān)系，以此合理評估整個空間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與連接合理性。

2.1.2 基本技術(shù)路線

根據(jù)空間幾何的分割法，空間有效分割后空間句法可以模擬計算生成空間對應(yīng)的空間向量圖，從空間向量圖中可以分析導出有效分析空間內(nèi)的相關(guān)空間形態(tài)分析變量值。一般理論依據(jù)下，空間句法的不同形態(tài)模型變量包含有空間連接度、空間之間的控制度、相互空間的深度值表達以及空間整合度分析。

a）連接度（Connectivity），空間連接度 Ci計算公式：

式中：k表示與節(jié)點i直接聯(lián)系的節(jié)點數(shù)量，從連接圖中可以直接分析讀出。在實際空間句法系統(tǒng)中，闡述了與其中一個空間單元直接相連的空間單元數(shù)目，某個研究分析的空間連接值越高，則表示其空間滲透性越好。該項參數(shù)能夠表達路網(wǎng)直接相連的節(jié)點，連接度越高則道路單位數(shù)量越多。

b）穿行度（Choice），空間穿行度 CHi計算公式：

式中：m是指空間系統(tǒng)中某一元素作為兩個節(jié)點之間最短拓撲距離的頻率，考察空間單元作為出行最短路徑所具備的優(yōu)勢，反映了空間被穿行的可能性，選擇度越高的空間，則更有可能被人流穿行。

c）控制值（Control），空間控制值 Ctrli計算公式：

空間控制值表示為特定一個空間對與此空間的相交空間相互控制影響的程度，在某種程度上體現(xiàn)了一個空間對該空間周圍不同空間的影響程度。即Cj表示相鄰空間或相鄰景區(qū)間的連接路網(wǎng)數(shù)量，控制值越大則說明一個景點到達另一個景點的連接數(shù)越小，則所途經(jīng)的路段越少。

d）平均深度值（Depth），平均深度值 Mdi計算公式：

式中：dij參數(shù)表示從節(jié)點i參數(shù)到節(jié)點j參數(shù)的最短距離，表示研究區(qū)域空間內(nèi)的總深度，翻譯為某一結(jié)點距其他所有結(jié)點的最短步長。平均深度值越小則代表景點到景點間的距離越小。

e）整合度（Integration），整合度 RAi計算公式分別為：

式中：Md=2{n(log2[(n+2)/3-1]+1)}/[(n-1)(n-2)].

其中Md是作為空間表達的標準化集合，體現(xiàn)了不同空間之間的整合度。根據(jù)不同案例中空間與空間的結(jié)點情況，空間整合度可以表達為一個空間與其他所有空間的整合連接關(guān)系，如果從軸線圖的角度解釋，則為整合度越高，單位路網(wǎng)密度越大，則景點間的通達性越好。

f）空間效率，空間效率Ei計算公式為：

式中：CHi是穿行度 （Choice）；TDi是總深度值（Total Depth）?？臻g效率本身不受系統(tǒng)大小的影響，可以用來評估較大范圍的空間網(wǎng)絡(luò)[6]。空間效率越高則代表到達景區(qū)的便捷性越高。

2.1.3 交通規(guī)劃中的應(yīng)用

利用空間句法作為研究手段，可以定量描述分析路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并且為道路網(wǎng)絡(luò)的通達性研究和區(qū)域旅游路網(wǎng)提供了直觀的空間表達形式，同時也在不同的空間思考角度對路線規(guī)劃提出理論建議?；谶@些優(yōu)點，空間句法成為研究道路網(wǎng)絡(luò)通達性以及空間合理性的重要方法之一。

在空間句法理論研究方面，傅搏峰等利用空間句法理念在城市區(qū)域交通方面進行研究探索[7]；在該理念實際應(yīng)用方面，朱桃杏等將區(qū)域（京津冀地區(qū)）鐵路網(wǎng)絡(luò)作為案例進行了研究分析[8]，梁宇等利用空間句法建模思想對京津冀路網(wǎng)進行模型建立從而研究分析其通達性[9]。

2.2 基于空間句法的旅游公路研究

2.2.1 案例研究

近年來，公路交通建設(shè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級為“交通+旅游”新模式，公路交通與旅游產(chǎn)業(yè)相融合已成為很多城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新趨勢。山西省構(gòu)建的現(xiàn)代綜合交通運輸體系包含公路、鐵路、民航，其“三位一體”的旅游交通骨架已基本形成。在這個交通大框架下，山西省旅游交通依然存在著集散網(wǎng)絡(luò)等級不高、連通不足、功能單一等突出問題。

2018年6月，在山西省委的宏觀調(diào)控下，《山西省黃河、長城、太行三大板塊旅游發(fā)展總體規(guī)劃》出臺，總體規(guī)劃提出了構(gòu)建“城景通、景景通”為發(fā)展目標的旅游公路網(wǎng)絡(luò)、并提出了具體的實施方案和有效的保障措施[2]。

三大板塊旅游公路規(guī)劃線網(wǎng)由3條旅游公路主線、203條旅游公路支線、699條旅游公路連接線構(gòu)成，共計約13 060 km。同時，旅游公路沿線將配套旅游驛站、風景觀景臺、汽車營地、旅游綠道、信息服務(wù)等，提高服務(wù)設(shè)施水平。

2.2.2 技術(shù)路線

2.2.2.1 軸線圖繪制

利用AutoCAD軟件繪制山西省公路現(xiàn)狀圖和旅游公路規(guī)劃圖，提取路線平面圖中的路線中心線，并將每一條路線中心線轉(zhuǎn)化為路線平面軸線圖。檢查路網(wǎng)中每一條路線的相交情況，對有路線交叉及路線交叉有平交口處進行單個截斷處理，形成整體持續(xù)連接性的路線路段網(wǎng)。

2.2.2.2 線路賦值

采用DepthMapX軟件對軸線圖進行技術(shù)處理和分析，根據(jù)軟件計算能夠直接導出山西省三大旅游板塊各條道路的空間效率值，記為E(a1)、E(a2)…。

2.2.2.3 基于灰色關(guān)聯(lián)分析法的修訂系數(shù)

a）Step1 道路長度、道路等級、通行能力為影響道路交通的主要因素，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析法，基于建模定X1為道路長度、X2為道路等級、X3為通行能力，制定修訂系數(shù)，建立矩陣[10]。

建立矩陣模型，無量綱化后的數(shù)據(jù)序列形成如下矩陣：

其中，m為指標的個數(shù)。

b）Step2 矩陣無量綱化（初值化），確定參考數(shù)據(jù)列：

其中，k為評價道路的個數(shù)。

逐個計算每條道路通行能力指標序列（比較序列）與參考序列對應(yīng)元素的絕對差值，并確定最值。

c）Step3 分別計算每條道路的序列與參考序列對應(yīng)元素的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

其中，ρ稱為分辨系數(shù)。ρ越小，分辨力越大，一般ρ的取值區(qū)間為 (0,1)，具體取值可視情況而定。當ρ≤0.5436時，分辨力最好，通常取ρ=0.5。

d）Step4 對各評價對象（比較序列）分別計算其各指標與參考序列對應(yīng)元素的關(guān)聯(lián)系數(shù)的均值，以反映各評價對象與參考序列的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并稱其為修訂系數(shù)，記為：

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析模型進行計算，利用MATLAB軟件輔助，最終得出各條道路具有交通屬性的修訂系數(shù)ri.

2.2.2.4 重新賦值并可視化

將各條道路重新進行賦值，如下：

ai=Integration(ai)x·ri.

使用ArcGIS軟件導入平面軸地圖，并在屬性表中保留“厚度（thickness）”字段，即保留各條道路的數(shù)據(jù)屬性。使用“厚度”字段指定a1、a2……到各路段，獲取可視化的道路可達性顏色特征圖。

3 網(wǎng)絡(luò)評價

3.1 空間效率分析

空間效率的平均值可以反映整體空間結(jié)構(gòu)的可達性，空間效率的最大值可以用來研究局部空間的可達性[11]?；谏轿魇‖F(xiàn)狀路網(wǎng)及規(guī)劃路網(wǎng)（含規(guī)劃旅游公路）進行分析計算，規(guī)劃路網(wǎng)的平均空間效率為0.96，高于現(xiàn)狀路網(wǎng)的平均空間效率值0.85（見表1），說明規(guī)劃路網(wǎng)在空間上聯(lián)系更為密切。規(guī)劃公路網(wǎng)絡(luò)最大空間效率為1.54，說明其局部網(wǎng)絡(luò)更加緊密。

表1 公路網(wǎng)絡(luò)空間效率分析

3.2 通達性分析

由于此次的通達性分析是基于空間效率加以修訂得出的，而空間句法評估的結(jié)果本身不具有可比性，沒有具體的評價指標。不同空間的通達性，無法以數(shù)值大小劃分等級判斷優(yōu)劣，只能在相同空間中，判斷拓撲空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系。此次建立的山西省旅游公路網(wǎng)絡(luò)模型，可以在區(qū)域模型空間中，分析局部地區(qū)通達性的優(yōu)略。

3.2.1 結(jié)合道路屬性的通達性分析

由于空間句法是從空間的角度進行分析，所以本文不僅繪制和研究了三大板塊的公路網(wǎng)絡(luò)，并且繪制了山西省整體的公路網(wǎng)絡(luò)，以避免空間上的割裂，造成計算結(jié)果的誤差。結(jié)合以下道路屬性（見表2）制定各條道路的修訂系數(shù)。

表2 各條公路道路屬性表

表3為各條道路的空間效率在修訂后的結(jié)果分析，在此稱作公路通達性。規(guī)劃路網(wǎng)通達性高中分布占比均高于現(xiàn)狀路網(wǎng)，低等級占比降低較多，說明規(guī)劃路網(wǎng)的整體通達性明顯提升，并且局部的通達性也有明顯的增長。

表3 現(xiàn)狀及規(guī)劃路網(wǎng)通達性等級占比 %

通過ArcGIS對修訂數(shù)據(jù)進行可視化分析（見圖1和圖2），可以看出山西省現(xiàn)狀公路網(wǎng)絡(luò)及規(guī)劃公路的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均是以太原市為核心區(qū)域向外擴散。三大板塊中，太行板塊通達性最高，黃河板塊次之，長城板塊相對較低。路網(wǎng)通達性不僅受到行政區(qū)劃、城市發(fā)展不均衡的影響，地形影響也是很重要的一個方面。山西省有山地、丘陵、盆地、高原、臺地等多種地貌類型，其中山地、丘陵占比大約80%，高原、盆地、臺地等平川河谷占比大約20%，全省地形主體輪廓形似“凹”字形。山川阻隔主要影響南部地區(qū)，通達性明顯較低，中部地勢較平緩的地區(qū)，通達性受到的影響較小，公路網(wǎng)絡(luò)更為密集。

圖1 三大板塊現(xiàn)狀公路網(wǎng)絡(luò)通達性分析及A級景點分布

圖2 三大板塊規(guī)劃旅游公路網(wǎng)絡(luò)通達性分析及A級景點分布

3.2.2 結(jié)合景點分布的通達性分析

通過分析現(xiàn)狀和規(guī)劃公路網(wǎng)絡(luò)通達性和景點分布，可以發(fā)現(xiàn)：

a）三大板塊中黃河板塊為順延黃河河道的各條“條帶狀”區(qū)域，該板塊是古文明黃河流域的核心區(qū)，黃河文化特色鮮明，在歷史的長河中代表了華夏文明的根和源。板塊內(nèi)旅游資源豐富，部分資源在世界和中國具有唯一性和獨特性。雖然內(nèi)部已有一條貫穿南北的主要通道，但是與景點的銜接明顯不足。長城板塊新增的一條旅游公路，能夠串聯(lián)多個景點，使板塊內(nèi)各個景點周邊的道路通達性均有所提升。

b）長城板塊大致呈一個平行四邊形，各類古建遺存等物質(zhì)文化載體非常豐富。由于內(nèi)部的景點分布較為零散，道路通達性增長相對不明顯。板塊中部新增的旅游公路，為游客通往各個景點提供了多種選擇路徑，不僅能夠提高出行效率，也可以避免節(jié)假日高峰時段出現(xiàn)擁堵的情況。

c）太行板塊沿山脈呈帶狀自然景觀風貌優(yōu)質(zhì)，隨著休閑度假需求的日益旺盛，開發(fā)價值巨大。但是，受到地形的影響，可開辟的通道有限，目前主要景點基本已經(jīng)貫通，但幾乎是糖葫蘆串的形狀。規(guī)劃旅游公路新增了東西向的銜接通道，提高了板塊內(nèi)的整體通達性。同時，新開辟的南北向通道，為太行板塊挖掘新生的旅游資源奠定了良好的基礎(chǔ)，打造交通旅游融合發(fā)展的“全域旅游”，提升服務(wù)功能。

4 結(jié)語

此次研究以空間句法作為研究方法，根據(jù)道路屬性對空間效率進行修正，結(jié)合景點分布對通達性進行分析。不同的板塊旅游資源有所區(qū)別，在規(guī)劃旅游公路時應(yīng)考慮如何更好地提升旅游景點的通達性，實現(xiàn)交通旅游融合發(fā)展，構(gòu)建“城景通、景景通”旅游公路網(wǎng)絡(luò)。