高晶爽，權曉燕

（新疆師范大學，烏魯木齊830000）

基于GIS的鐵路密度空間分異研究
——以新疆鐵路交通網(wǎng)絡為例

高晶爽，權曉燕

（新疆師范大學，烏魯木齊830000）

城市對外交通中，鐵路是發(fā)展較早的交通運輸方式。本文以新疆的鐵路交通網(wǎng)絡為依據(jù)，以道路密度為指標，利用ArcGIS的疊加分析和空間分析功能，研究新疆鐵路交通網(wǎng)絡的空間分異，并分析新疆各區(qū)域人口、生產(chǎn)總值差異與鐵路密度差異之間的相互關系。結果表明：（1）新疆鐵路密度差異顯著，大體呈現(xiàn)“南北低中部高”的趨勢；（2）新疆各地區(qū)鐵路密度與人口分布、生產(chǎn)總值高度正相關。

新疆鐵路；鐵路密度；空間分異

1 前言

城市對外交通中，鐵路是發(fā)展較早的交通運輸方式。它具有運輸成本低、行車安全舒適等經(jīng)濟技術特點，鐵路運輸對實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有積極作用。鐵路密度是基于道路密度演化而來的量，是一個地區(qū)道路數(shù)量或路網(wǎng)便捷與否的常用量度指標；是指導城市道路交通規(guī)則、衡量城市道路建設水平的重要指標[1]。本文以鐵路線路數(shù)據(jù)和新疆地級行政土地面積數(shù)據(jù)為基礎，研究新疆鐵路網(wǎng)密度的空間分異，對新疆整體發(fā)展以及城市間關系尤為重要；對于制定科學合理、適應性強的城市鐵路網(wǎng)規(guī)劃具有重要意義。

隨著GIS技術的不斷推廣，不少學者致力于GIS空間分析在區(qū)域差異問題中應用的研究，但這些研究多集中在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展[2]、人口分布[3]、土壤養(yǎng)分[4]等方面，很少涉及到道路網(wǎng)密度，尤其是鐵路密度中。而現(xiàn)階段對于道路網(wǎng)密度的研究主要涉及到道路網(wǎng)密指標體系研究[5]以及道路網(wǎng)密度計算[6]、道路網(wǎng)絡評價[7]、道路網(wǎng)絡通達度[8]等等。對于道路網(wǎng)密度的空間分異研究較少，只有石民豐、范科紅兩位學者分別對武漢和重慶兩個城市的道路網(wǎng)密度空間分異進行分析研究[9]。但是對于西北干旱區(qū)的城市道路網(wǎng)密度空間分異研究還較少，尤其從鐵路層面對新疆各地區(qū)鐵路密度的研究則更少。

2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究中所需的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自2013年新疆統(tǒng)計年鑒。道路矢量數(shù)據(jù)以新疆鐵路運輸線路數(shù)據(jù)為參考底圖，參考遙感影像及地形圖對其進行修正。

2.2 研究方法

2.2.1 道路網(wǎng)密度

道路密度是指一定區(qū)域內(nèi)道路總長度與該地區(qū)面積之比，是評價某一地區(qū)的交通狀況的常用指標之一。計算公式：

式（1）中，Di為區(qū)域i的道路設施網(wǎng)絡密度（km/km2），Li為區(qū)域i的道路長度或者節(jié)點數(shù)量，Ai為區(qū)域i的用地面積。一般認為，道路網(wǎng)密度越大，交通聯(lián)系越便捷；道路網(wǎng)密度過小，交通聯(lián)系較弱，通達性越小。

2.2.2 疊加分析

疊加分析是將2層或者多層地圖要素進行疊加產(chǎn)生一個新要素層的操作。在ArcGIS環(huán)境中，將新疆鐵路運輸網(wǎng)絡數(shù)據(jù)層與新疆地級市行政區(qū)劃數(shù)據(jù)圖層疊加在一起。

3 結果與分析

3.1 新疆鐵路空間結構

如圖1所示，新疆鐵路由哈密地區(qū)與外省相連，也就是蘭新線。經(jīng)吐魯番站分為南北兩條主線路。一條主要沿天山北坡，途經(jīng)烏魯木齊、昌吉、石河子、博州等地區(qū)，到達邊境口岸阿拉山口，與原蘇聯(lián)土西接軌，貫通了東起中國連云港、西至荷蘭鹿特丹的第二條亞歐大陸橋，向北經(jīng)克拉瑪依延伸至北屯。另一條主要沿塔里木盆地西北側，經(jīng)庫爾勒、阿克蘇、喀什等地，最終延伸到和田。新疆鐵路線路較少，鐵路網(wǎng)絡稀疏，基本形成南北疆各一條主線的基本格局?；疖囌军c從數(shù)量上看，呈現(xiàn)“北多南少”的特點。且火車站點多集中在經(jīng)濟社會發(fā)展較好的大中型城市。

3.2 新疆鐵路密度空間布局

利用ArcGIS將新疆地級行政區(qū)劃圖與鐵路線路圖疊加，得到各個地區(qū)火車站點數(shù)，利用公式計算出各個地區(qū)鐵路密度。得到新疆鐵路密度空間分異圖（如圖2）。如圖表所示，鐵路密度最高的是石河子市，而圖木舒克市、阿拉爾市、五家渠市這三個自治區(qū)直轄的地級市，因為沒有火車站點，所以密度為0。鐵路密度值較大的地區(qū)多集中于北疆，尤其是烏魯木齊市、克拉瑪依市和博。南疆鐵路密度相對北疆較低，密度相對較大的為喀什地區(qū)。如圖所示，鐵路密度分布較為分散，沒有集中趨勢。烏魯木齊市作為新疆的首府城市，社會經(jīng)濟發(fā)展居全疆首位，但是鐵路密度卻屈居第二名，烏魯木齊市火車站點為4個，但是由于土地面積較大，導致鐵路密度降低。

圖1 新疆鐵路線路圖

圖2 新疆鐵路密度空間分異

4 討論

4.1 鐵路密度與人口分布的相關性

本研究選取2013年統(tǒng)計年鑒中各地區(qū)年末總人口數(shù)和土地面積，計算人口密度（即單位面積內(nèi)人口數(shù)），如圖所示，石河子市人口密度最高，且遠遠高于其他地區(qū)。對比各區(qū)域鐵路密度和人口密度，發(fā)現(xiàn)二者契合度很高。將各地區(qū)鐵路密度與人口密度進行相關分析，結果得出相關性為0.979，在0.01水平上顯著相關。說明新疆鐵路密度和人口密度相關性極強，鐵路密度越集中的地區(qū)，人口也較為集中。這也充分說明交通運輸?shù)陌l(fā)展水平從一定程度上影響著人口的增長（圖3，表1，表2）。

4.2 鐵路密度與生產(chǎn)總值的相關性

本研究選取2013年統(tǒng)計年鑒中各地區(qū)生產(chǎn)總值和土地面積，計算生產(chǎn)總值密度（即單位面積內(nèi)生產(chǎn)總值），如圖所示，石河子市人口密度最高，且遠遠高于其他地區(qū)。對比各區(qū)域鐵路密度和生產(chǎn)總值密度，發(fā)現(xiàn)二者契合度很高。將各地區(qū)鐵路密度與生產(chǎn)總值密度進行相關分析，結果得出相關性為0.966，在0.01水平上顯著相關。說明新疆鐵路密度和生產(chǎn)總值密度相關性極強，鐵路密度越集中的地區(qū)，生產(chǎn)總值也越高。這也充分說明交通運輸?shù)陌l(fā)展水平從一定程度上影響著區(qū)域的生產(chǎn)總值的高低（圖4）。

5 小結

5.1 新疆鐵路線路較少，鐵路網(wǎng)絡稀疏，基本形成南北疆各一條主線的基本格局；火車站點從數(shù)量上看，呈現(xiàn)“北多南少”的特點。且火車站點多集中在經(jīng)濟社會發(fā)展較好的大中型城市；新疆鐵路密度差異顯著，大體呈現(xiàn)“北南低中部高”的趨勢。南部大部分地區(qū)、北部阿勒泰地區(qū)鐵路密度較小，以烏魯木齊、石河子為首的中部地區(qū)，鐵路密度較高；鐵路密度分布較為分散，沒有集中趨勢；新疆鐵路密度在空間上的相互作用并不顯著，主要是由于新疆鐵路線路分布不均導致。

表1 鐵路—人口密度相關性分析

表2 鐵路—生產(chǎn)總值密度相關性分析

5.2 新疆鐵路分布較為分散，且在道路建設過程中極大的受到地形，社會，經(jīng)濟因素的影響。新疆各地區(qū)鐵路密度與人口分布、生產(chǎn)總值高度正相關。鐵路密度越集中的地區(qū)，人口也較為集中，生產(chǎn)總值也越高。交通運輸?shù)陌l(fā)展水平從一定程度上影響著人口的增長、區(qū)域的生產(chǎn)總值的高低。加強鐵路交通網(wǎng)絡建設，對于新疆各個地區(qū)發(fā)展至關重要。

圖3 鐵路密度與人口密度關系

圖4 鐵路密度與生產(chǎn)總值密度關系

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Research on spatial differentiation of railway density based on GIS——a case study of Xinjiang railway traffic network

GAO Jing-shuang et al

(Xinjiang normal university,urumqi 830000,China)

Railroad is an earlier developed transportation mode in urban external traffic.In this paper,based on the railway traffic network in Xinjiang,takes the road density as the index,and uses the overlay analysis and spatial analysis function of ArcGIS,to study the spatial distribution of Xinjiang railway traffic network, and analyze the relationship between the regional population,gross product and the difference of railway density in Xinjiang.The results show that(1)the railway density difference is significant in Xinjiang,generally presents the“North South low middle high”trend;(2)The railway density is positively correlated with the distribution of population and gross product in Xinjiang.

Xinjiang railway;Railway density;Spatial distribution

F572

A

高晶爽（1991-），女，碩士研究生，主要從事城市地理與規(guī)劃方面的研究。

（2016-10-23收稿袁海峰編輯）

1003-7853（2016）06-0003-04

新疆維吾爾自治區(qū)高校科研計劃科學研究重點項目“新疆少數(shù)民族流動人口階層化及空間分異研究—基于烏魯木齊的調(diào)查分析”（編號：XJEDU2014I025）