融合降雨氣象因子的縣域交通優(yōu)勢度評價

呂杭　唐斌

摘要 交通是衡量區(qū)域發(fā)展優(yōu)劣狀況的重要一環(huán)，降雨會對交通設(shè)施的運行造成不利影響。融合降雨氣象因子與地形因子，構(gòu)建四維度交通優(yōu)勢度評價模型，以福建省為例，分析2019年福建省縣域交通優(yōu)勢度空間格局。研究結(jié)果表明：福建省交通優(yōu)勢度縣域集中在東南沿海，薄弱縣域主要分布于福建西北部較偏遠地區(qū)，縣域間交通優(yōu)勢度優(yōu)劣程度差異較明顯；融合自然影響度的四維度交通優(yōu)勢度能夠反映福建省縣域交通優(yōu)勢度受地形和降雨氣象的影響。

關(guān)鍵詞 交通優(yōu)勢度；空間格局；縣域單元；福建?。唤涤隁庀笠蜃?/p>

中圖分類號 TU982.2文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）24-0185-04

0 引言

交通對區(qū)域發(fā)展具有引導(dǎo)、支撐和保障作用，是反映區(qū)域發(fā)展條件優(yōu)劣的重要指標。交通設(shè)施作為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的基本元素，其發(fā)展與完善在改善區(qū)域通達性、提高地區(qū)競爭力和經(jīng)濟實力、引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)布局、增強城市網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系等方面發(fā)揮著支撐和引領(lǐng)作用[1-3]。運用科學(xué)方法評價區(qū)域的交通優(yōu)劣情況，對于國土規(guī)劃和經(jīng)濟建設(shè)具有重大的指導(dǎo)意義。

針對區(qū)域交通優(yōu)勢度評價，國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)做了大量研究。金鳳君[1]最早提出了交通優(yōu)勢度的概念，利用路網(wǎng)密度、交通干線優(yōu)勢度、區(qū)位優(yōu)勢度三方面集成交通優(yōu)勢度指標，從“質(zhì)”“量”“勢”考察中國交通優(yōu)勢度的空間格局。國內(nèi)學(xué)者在此基礎(chǔ)上進行了大量系統(tǒng)性研究，取得了相當(dāng)多的研究成果。

降雨氣象條件會較大程度影響交通安全和交通效率。我國公路整體線路長，區(qū)域跨度大，交通安全和通行效率更容易受降雨天氣的影響。上述既有交通優(yōu)勢度評價研究尚未考慮氣象因素對交通的影響。鑒于此，該文基于路網(wǎng)密度、交通干線優(yōu)勢度、區(qū)位優(yōu)勢度的基礎(chǔ)交通優(yōu)勢度評價方法，構(gòu)建具有降雨氣象適應(yīng)性的交通優(yōu)勢度評價模型，選擇位于東南沿海、降水豐富的福建省為研究區(qū)域，探討2019年福建省縣域交通優(yōu)勢度空間特征。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

福建省，簡稱“閩”，是中華人民共和國省級行政區(qū)。省會福州，位于中國東南沿海，東北與浙江省毗鄰，西北與江西省接界，西南與廣東省相連，東南隔臺灣海峽與臺灣省相望，陸地總面積124 000 km2，轄11個縣級市，42個縣，31個市轄區(qū)。截至2019年底，全省公路通車里程達109 785.16 km。省內(nèi)基本形成“三縱八橫”高速公路主骨架，與周邊省份進出口通道達到16個，實現(xiàn)了全面對接。福建氣候?qū)僦?、南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，盛行風(fēng)季節(jié)更替明顯，各地降水豐富且集中在春夏季，雨期較長，夏秋有臺風(fēng)現(xiàn)象[4]。由于福建省處于東、西風(fēng)帶交替影響的過渡區(qū)和溫帶、熱帶各類天氣系統(tǒng)頻繁活動和經(jīng)常影響的地區(qū)，該省具有突出的季風(fēng)氣候特點，公路交通系統(tǒng)受降雨氣象影響較大，因此利用融合了降雨氣象因子的交通優(yōu)勢度評價方法探討福建縣域的交通優(yōu)劣狀況具有較大的現(xiàn)實意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該文主要使用福建省縣域行政類數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、公路網(wǎng)數(shù)據(jù)、縣域氣象數(shù)據(jù)、人均GDP數(shù)據(jù)?？h域行政類數(shù)據(jù)源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)（https：//www.webmap.cn/）。福建省DEM數(shù)據(jù)是利用Arcgis10.3軟件，將從地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/home）下載的SRTMDEMUTM 90M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品通過鑲嵌融合、按掩膜提取等操作獲得。公路網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于OpenStreetMap（https：//www.openhistoricalmap.org/）與百度電子地圖，包含高速、國道、省道、縣道。機場、港灣類數(shù)據(jù)來源于“國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心”（http：//data.tpdc.ac.cn）與百度電子地圖，氣象類數(shù)據(jù)源于中國開放數(shù)據(jù)平臺（http：//www.cnopendate.com/），縣域人均GDP數(shù)據(jù)源于《福建統(tǒng)計年鑒2020》。

2 模型與方法

2.1 交通優(yōu)勢度評價模型

該文基于金鳳君的交通優(yōu)勢度評價方法，同時考慮降雨不利氣象條件以及地形要素對交通通行安全、效率的影響，以路網(wǎng)規(guī)模度、交通干線影響度、區(qū)位優(yōu)勢度三指標為主體，融合自然影響度這一負向指標構(gòu)建四維度的交通優(yōu)勢度評價體系，交通優(yōu)勢度評價方法、公路路網(wǎng)規(guī)模、交通干線影響度、區(qū)位優(yōu)勢度指標的賦值和計算等[1，5]不再贅述。評價體系如表1所示。

2.1.1 交通優(yōu)勢度評價方法

交通優(yōu)勢度評價方法集成路網(wǎng)規(guī)模度、交通干線影響度、區(qū)位優(yōu)勢度、自然影響度四個方面，各指標無量綱化后，進行加權(quán)求和，交通優(yōu)勢度評價模型計算方法為：

TADi=w1×Ai+w2×Bi+w3×Ci+w4×Di （1）

式中，TADi——縣域單元i的交通優(yōu)勢度；Ai——縣域單元i的路網(wǎng)規(guī)模度；Bi——縣域單元i的交通干線通達度；Ci——縣域單元i的區(qū)位優(yōu)勢；Di——縣域單元i的自然影響度。w1、w2、w3、w4為它們的權(quán)重。

2.1.2 公路路網(wǎng)規(guī)模度

公路路網(wǎng)規(guī)模度綜合考慮不同類型道路在區(qū)域交通系統(tǒng)中的重要程度，根據(jù)各類道路的承載力與速度進行賦值，賦予道路相應(yīng)權(quán)重，其計算公式如下：

式中，r1i、r2i、r3i、r4i——研究區(qū)域i的高速公路、國道、省道、縣道；a1、a2、a3、a4——為道路權(quán)重，該文確定權(quán)重為0.4、0.3、0.2、0.1。

2.1.3 交通干線通達度

交通干線通達度反映了干線基礎(chǔ)設(shè)施對縣域單元的輻射程度，能在一定程度上體現(xiàn)區(qū)域?qū)ν饴?lián)系能力。該文綜合考慮福建省基礎(chǔ)交通設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r，設(shè)置交通干線通達度賦值指標如表2所示，其計算公式為：

式中，Bi——干線通達度；bim——縣域i的m類交通干線的影響度。

2.1.4 自然影響度

自然影響度包含降雨氣象因子和地形因子，二者進行歸一化處理后相加得到總體影響度，總體影響度值越大，代表自然類要素對區(qū)域交通能力影響越大。

（1）降雨氣象因子。自由流速度是在沒有交通擁堵或其他不利條件（例如惡劣天氣）情況下的車輛平均行駛速度[6]，能很好地反映駕駛員憑主觀意愿進行的駕駛速度。針對福建省的天氣情況，該文結(jié)合相關(guān)公路交規(guī)限速規(guī)定，借助降雨氣象條件對交通流指標中的自由流速度衰減度來反映縣域公路交通的氣象影響度。參照現(xiàn)有相關(guān)標準及研究[7-8]，綜合考慮福建省路網(wǎng)分布情況，同時為便于計算，設(shè)置氣象條件影響系數(shù)小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨分別為3.2%、7.8%、15.4%、24%、40%，表達式如下：

式中，MIDi——縣域單元i的月降雨氣象影響度；bin——在存在降雨不利氣象條件下，縣域單元i在當(dāng)月第n日的降雨氣象影響系數(shù)，遇天氣改變，按中值計算。

（2）地形因子。福建省以山地丘陵為主，整體呈東南低、西北高的地形特征，地形因素對公路交通設(shè)施的建設(shè)與正常運行存在較大程度的影響。因此，利用縣域平均坡度與縣域地形起伏度構(gòu)建地形影響度。

式中，TIGi——縣域i的地形因子；si——縣域單元i的平均坡度；ti——縣域單元i的地形起伏度。

3 結(jié)果與分析

3.1 路網(wǎng)規(guī)模度

福建省道路網(wǎng)具有較強的空間分異性，整體為“東高西低，以中心城市為核”，存在層次較為分明的交通網(wǎng)絡(luò)密度狀況。在空間分布上，路網(wǎng)密度高縣域基本分布于東部沿海的廈門市、泉州市、漳州市、福州市、寧德市，存在明顯的沿海帶狀聚集特征。而相比于低道路密度的周邊縣域，西部的龍巖市、三明市、南平市所屬市轄區(qū)路網(wǎng)密度較高，從而在福建中部形成兩個核心區(qū)。在得分方面，路網(wǎng)密度平均分值為0.634 8，最高值為湖里區(qū)，其所屬的廈門市全部縣域得分均高于0.9，極低值出現(xiàn)在南平市的順昌縣和光澤縣，其低于0.2的分值很大程度上反映了在主干高速通達的情況下，當(dāng)?shù)卮渭墖?、省道、縣道路網(wǎng)欠發(fā)達的情況，而位于福建省中部的大田縣、尤溪縣得分分別為0.245、0.276，在省域中部形成了較低值區(qū)域。

3.2 交通干線影響度

福建省交通干線影響度整體以地級市為核心向外擴散，高影響度區(qū)域集中在東南沿海地區(qū)，具有較強空間聚集性。廈門、泉州、莆田、福州依托于境內(nèi)的樞紐機場與主要港口，中心區(qū)縣干線影響度處于高值，均高于6，在這四市區(qū)縣輻射范圍內(nèi)的縣域能達到較高分值，總體在3.5～6.5。武夷山機場、三明沙縣機場、龍巖冠豸山機場輻射范圍內(nèi)區(qū)縣得益于機場、高速、國道交通網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，其干線影響度能達到4以上，而缺乏機場、鐵路及其輻射的縣域，其影響度值均低于3，松溪縣、政和縣、屏南縣、壽寧縣僅為1.5，這反映了福建省高速路網(wǎng)建設(shè)較為完善，但機場、鐵路等重大交通設(shè)施對較偏遠地區(qū)的支撐能力有限。

3.3 區(qū)位優(yōu)勢度

福建省區(qū)位優(yōu)勢度總體處于較高水平，空間分布上層次明顯，分值由東南向西北遞減，東部沿海地區(qū)中心城市集中，除石獅外，莆田市、泉州市、廈門市縣域值均高于6.5，得益于較為發(fā)達的公路交通網(wǎng)絡(luò)，各中心城市在很大程度上提高了周邊縣域的區(qū)位優(yōu)勢度，輻射重疊縣域區(qū)位優(yōu)勢度更加明顯。

3.4 自然影響度

福建省自然影響度由地形因子和降雨氣象因子構(gòu)成，在一定程度上能夠反映地形變化與降雨空間分布對交通優(yōu)勢度的影響程度。可知，福建省縣域自然影響度整體東南低西北高，具有較強聚集特征，高自然影響度值縣域大部聚集分布在省域西北角，中部有零星分布，低值縣域主要集中在福州、莆田、漳州、廈門、泉州市轄區(qū)及周邊小范圍內(nèi)縣域。自然影響度與福建省地形地貌特征與降雨氣象分布大致相符，兩大山帶處為較高值區(qū)，且高值區(qū)與大山帶均為東北—西南走向，與海岸線大致平行。兩大山帶的兩側(cè)丘陵，特別是東南沿海地帶為較低值區(qū)，降雨低值區(qū)主要分布在莆田、泉州、廈門沿海一帶。

自然影響度同時呈現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律，四季區(qū)分明顯，夏季（6—8月）影響最大，其均值為0.653，春季（3—5月）影響次之，均值為0.549，隨后為冬季（12—2月）的0.393，秋季影響最小，僅為0.354，而東南沿海的福州市、寧德市縣域存在自然影響度在秋季比冬季高的現(xiàn)象，如閩侯、羅源、閩清、永泰、福清、壽寧、周寧、柘榮、福安、福鼎，龍巖市的連城、長汀、新羅、漳平、永定、武平這些縣域則是春季自然影響度值高于夏季值。

3.5 福建省縣域交通優(yōu)勢度

結(jié)合了自然影響度指標的福建省縣域交通優(yōu)勢度，整體呈現(xiàn)從東南向西北遞減的特點，層次特征明顯且縣域之間存在較大差異。交通優(yōu)勢度較優(yōu)越地區(qū)集中在漳州東北部、泉州南部、廈門、莆田、福州縣域，中部三明市、南平市部分市轄區(qū)存在中等優(yōu)越區(qū)域，形成了福建省東南沿海反“C”形高交通優(yōu)勢度帶。交通優(yōu)勢度劣勢地區(qū)主要為在省域北部和西部邊緣縣域，呈現(xiàn)兩條近乎垂直的縣域帶。福建省市域交通優(yōu)勢度平均值為1.267，具體到縣域，福建省縣域交通優(yōu)勢度均值為1.21。分值超過2的縣域達10個，分值1～2的縣域有38個，而分值低于1的縣域有30個，湖里、豐澤、晉江、集美、海滄、鯉城、馬尾、泉港、惠安、翔安分值均超過2，達到相當(dāng)高的水平，這些縣域具有比較完善的交通網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域內(nèi)擁有沿海高速公路和鐵路、樞紐國際機場、大型港灣，各類交通設(shè)施組成的聯(lián)合運輸系統(tǒng)對區(qū)域發(fā)展發(fā)揮著巨大支撐作用，區(qū)域內(nèi)的中心城市集中，能夠借助交通運輸網(wǎng)絡(luò)對周邊縣域產(chǎn)生強輻射作用，同時良好的地形和降雨氣象條件對縣域交通能力影響有限。邵武、清流、長汀等縣域分值低于0.6，遠低于均值，處于交通優(yōu)勢度劣勢位置，這些縣域面積較大且處于福建省西北和西南地區(qū)，距大型中心城市的公路距離較遠，現(xiàn)有鐵路、公路網(wǎng)、支線機場及一般港口支撐能力有限，地區(qū)內(nèi)部缺少大型交通樞紐，同時大山帶造成內(nèi)部地形復(fù)雜、不利地形占比大，加上季節(jié)性降雨集中，多因素共同造成了這些縣域較低水平的交通優(yōu)勢度。

與未疊加自然影響度的福建省縣域交通優(yōu)勢度相比：結(jié)合自然影響因子的福建省縣域交通優(yōu)勢度平均值由1.391下降到1.22，各縣域出現(xiàn)不同程度下降，整體修正比例達到12.3%。福建省西北部、中部縣域是修正最為明顯的區(qū)域，而東南沿海地區(qū)交通優(yōu)勢度分值下降較小。市域上，福州市均值下降0.163，龍巖市下降0.231，南平市下降0.233，寧德市下降0.224，莆田市下降0.131，泉州市下降0.123，三明市下降0.196，廈門市下降0.078，漳州市下降0.144；縣域上，建甌、浦城、永泰、邵武、建陽、光澤、尤溪、武夷山、漳平修正值均超過0.25，這些縣域分布在福建省西北部與中部，地形與降雨氣象因素對其交通造成較大不利影響，而位于東南沿海的同安、臺江、鼓樓、倉山、洛江、翔安、惠安、泉港、豐澤、東山、鯉城、石獅、平潭、海滄、集美、思明、金門、湖里等地交通優(yōu)勢度修正值均低于0.08。與其他縣域相比，這些地區(qū)存在較好的交通優(yōu)勢度條件，良好的自然條件使其優(yōu)勢更為顯著。

4 結(jié)論與不足

該文通過引入降雨氣象因子構(gòu)建四維度的交通優(yōu)勢度評價模型，以福建省為例，探討2019年縣域交通優(yōu)勢度空間分布和相關(guān)性特征，并利用耦合協(xié)調(diào)模型評估交通優(yōu)勢度與人均經(jīng)濟協(xié)調(diào)程度。研究表明：福建省縣域交通優(yōu)勢度整體較高，但是區(qū)域之間差異較明顯，優(yōu)越縣域集中在東部沿海地區(qū)，呈反“C”形分布，北部縣域是福建省交通優(yōu)勢度最薄弱區(qū)域；自然影響度對基礎(chǔ)交通優(yōu)勢度的修正比例達到12.3%，高修正比例縣域集中在福建省西北部和中部。

該研究還存在一定的不足：首先，該研究聚焦于“公路”交通優(yōu)勢度，今后還需考慮航空、水運、鐵路等交通方式，構(gòu)建完善的交通優(yōu)勢度評價體系；其次，除了降雨氣象，大風(fēng)、大霧等不良氣象對區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)運行和維護存在一定影響，今后可根據(jù)省域氣象特點，構(gòu)建更完善的區(qū)域交通優(yōu)勢度模型。

參考文獻

[1]金鳳君， 王成金， 李秀偉. 中國區(qū)域交通優(yōu)勢的甄別方法及應(yīng)用分析[J]. 地理學(xué)報， 2008（8）： 787-798.

[2]陳俐錦， 歐國立， 范夢余， 等. 高鐵流視角下的中國縣域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征與演化研究[J]. 地理科學(xué)進展， 2021（10）： 1639-1649.

[3]Juan Nicolás Ibáez， Rotoli F. Measuring the Impact of the Trans-European Road Transport Network on the Accessibility of European Urban Agglomerations[J]. Transportation Research Record， 2017（2605）： 72-82.

[4]余珊， 戴文遠. 福建省旅游氣候評價[J]. 福建師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2005（2）： 103-106.

[5]宋仁波， 張余慶， 張迎昭， 等. 長江干流縣域交通優(yōu)勢度的空間格局[J]. 長江流域資源與環(huán)境， 2020（12）： 2607-2619.

[6]郅英沖. 惡劣天氣條件下交通流特性研究[D]. 山東：山東理工大學(xué)， 2021.

[7]王震. 雨天環(huán)境下高速公路交通流特性分析及預(yù)測研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)， 2020.

[8]許方經(jīng). 降雨條件下城市道路通行能力影響分析[D]. 陜西：長安大學(xué)， 2017.