魯小丫，彭 穎，石 磊，文學虎

(1.西南民族大學計算機科學與技術學院，四川 成都，610041；2.國家測繪地理信息局第三地理信息制圖院，四川 成都，610102)

長江經濟帶橫跨我國東中西三大區(qū)域，是我國的經濟發(fā)展中心、重要的生態(tài)屏障，是中國經濟新的增長帶.2016 年3 月中央發(fā)布的《長江經濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》確立了長江經濟帶“一軸、兩翼、三極、多點”的發(fā)展新格局，而加快交通基礎設施建設，統(tǒng)籌鐵路、公路、航空、管道建設，建成網絡化、智能化的綜合立體交通走廊，便成為了推動長江經濟帶發(fā)展的基礎性、先導性工作.

科學發(fā)展，測繪先行.2013 年至2015 年，在全國陸地范圍開展了第一次地理國情普查工作，全面摸清了全國自然地表覆蓋、交通及人類活動相關要素的詳細狀況和空間分布，構建了地理國情本底數(shù)據(jù)庫，自2016 年起，每年開展一次的地理國情監(jiān)測更新. 這些數(shù)據(jù)成果準確可靠、鮮活度高，可為長江經濟帶交通網絡空間格局分析提供豐富的數(shù)據(jù)支撐.

從地理國情項目啟動之初，就一直重視國情數(shù)據(jù)的應用問題[1]，制定了服務經濟社會發(fā)展的總體目標[2-3].在普查工作中，也從社會經濟發(fā)展、生態(tài)文明建設等諸多方面進行了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)應用[4].通過測繪數(shù)據(jù)定位精準、變化明確的特點，對社會、經濟的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展變化進行了多方面監(jiān)測與分析[5-7].比如潘凱能等、尹鵬程等、郭冬娥等對土地資源管理進行了研究[8-10]. 交通對區(qū)域發(fā)展具有引導、支撐和保障能力[11]，是反映區(qū)域經濟發(fā)展水平和潛能的重要指標之一[12]. 于笑雨等、吳威等、馬泉等都對區(qū)域交通資源進行了研究[13-15].

長江經濟帶橫跨11 個省市: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 萬平方千米. 本次研究的數(shù)據(jù)基礎是2015年、2016 年長江經濟帶全域的地理國情普查成果，包括地表覆蓋分類成果、地理國情要素成果、正射影像數(shù)據(jù)(DOM)，同時利用了1:5 萬的90 米數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計年鑒等數(shù)據(jù)，對區(qū)域的核心交通網絡空間格局變化進行監(jiān)測分析，為快速推進長江經濟帶發(fā)展及立體交通走廊建設提供地理信息支撐服務.

1 構建核心交通網絡空間格局變化分析評價指標體系

構建以核心交通網絡密度指數(shù)(TD)和交通便捷度指數(shù)(SL)為核心的指標體系(圖1)，研究分析全域的核心交通網絡通達性狀況，利用核心交通網絡通達性指數(shù)來衡量區(qū)域交通通達水平，反映區(qū)域自身交通設施保障程度以及與外界交流聯(lián)系的便利程度. 其中，核心交通網絡密度指數(shù)由鐵路網、高中等級公路網、高等級內河航運網等指標因子構成；核心交通網絡便捷度指數(shù)由距交通干線距離、距交通樞紐距離等指標因子構成.

圖1 核心交通網絡通達性指標體系Fig.1 Core traffic network accessibility index system

核心交通網絡通達性指標因子的內容和量化方法見表1.

表1 核心交通網絡通達性三級指標及量化方法Table 1 Three levels of accessibility index and quantitative method of core traffic network

2 核心交通網絡空間格局變化分析路線及方法

利用地理國情普查成果，統(tǒng)計分析長江經濟帶全域核心交通干線、交通樞紐設施的數(shù)量、分布及2015、2016 年變化情況；通過建立的評價指標體系，監(jiān)測分析全域的核心交通網絡通達性狀況及變化；挖掘交通基礎設施的空間分布、變化發(fā)展與通達性的相關因素，綜合分析長江經濟帶全域交通網絡空間格局變化狀況.具體技術路線如圖2 所示.

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

具體分析方法如下:

1)交通網絡密度

利用核密度分析工具，得到線離散化數(shù)據(jù)，并通過坡度修正，得到交通網絡密度，反映了區(qū)域內交通運輸干線的密集程度.核密度分析計算公式如下:

式中:h 為帶寬，用來控制核密度估計的平滑程度，選取原則是均方誤差最?。籲 為觀測值的個數(shù)；kern 為核密度函數(shù).

縱坡對速度的影響采用坡度絕對值函數(shù)的修正系數(shù)來反映，從而修正交通密度.計算公式如下:

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

由此得到不同縱坡的修正系數(shù)值(見表2).

表2 不同坡度的修正系數(shù)對應表Table 2 Table of correction coefficients for different slopes

對于監(jiān)測區(qū)域的坡度數(shù)據(jù)，根據(jù)坡度分級進行重分類，再使用該表對應的坡度修正系數(shù)進行交通密度坡度修正，從而得到最終的交通密度分布結果.

2)交通網絡便捷度

交通網絡便捷度反映一個地區(qū)到另一個地區(qū)的難易程度.通過使用歐氏距離分析工具和吸引力分析方法得到結果.歐氏距離分析是根據(jù)輸入的要素數(shù)據(jù)集計算整個區(qū)域距離輸入要素的直線距離遠近分布情況，生成結果為一個連續(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)，經驗取值為0.0001.

3)指標標準化

對交通網絡密度、便捷度，進行標準化處理得到交通網絡密度指數(shù)、便捷度指數(shù)，消除多指標評價帶來的不同量綱的影響.方法如下:

式中:μ 為平均值，σ 為標準差. x 為區(qū)域內指標實際值；f(x)為區(qū)域內指標標準化后的值.

4)交通網絡通達性指數(shù)

交通網絡通達性指數(shù)計算公式如下:

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

3 長江經濟帶核心交通網絡空間格局變化監(jiān)測分析

通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，2015-2016 年，長江經濟帶全域交通基礎設施總量穩(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 年長江經濟帶全域交通基礎設施基本統(tǒng)計及變化情況Table 3 Basic statistics and changes of transportation infrastructure in the Yangtze river economic belt in 2015-2016

圖3 長江經濟帶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

通過交通網絡密度、便捷性格網化分析，得到長江經濟帶全域2015、2016 年核心交通網絡通達性指數(shù)分布情況，其中，2016 年情況如圖4 所示.

圖4 2016 年長江經濟帶全域核心交通網絡通達性分布圖Fig.4 2016 map of accessibility distribution of the entire core traffic network of the Yangtze river economic belt

由圖4 知，長江經濟帶全域核心交通網絡通達性指數(shù)區(qū)域差距明顯，全域通達性較好區(qū)域(指數(shù)大于80)尚未連接成網，部分省市之間的通達連接性較差.其中，通達性優(yōu)勢明顯區(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、湖南之間的通達性有待進一步提升.

以省市為單位，統(tǒng)計長江經濟帶各省市2015、2016 年核心交通網絡通達性指數(shù)及變化，具體情況如表4 所示.

表4 長江經濟帶全域各省市2015、2016 年核心交通網絡通達性指數(shù)及變化統(tǒng)計表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 年核心交通網絡通達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 年新增了一個機場，兩個火車站.新增上饒三清山機場，旅客吞吐量約每年30 萬人，上饒市初步形成以公路、鐵路、航空為主的“大交通”格局；新增的兩個車站分別是德興站和會昌北站，優(yōu)化了交通格局.

通過格網化分析，統(tǒng)計長江經濟帶2015-2016 年核心交通網絡通達性指數(shù)變化分布，具體情況如圖5所示.

圖5 長江經濟帶2015-2016 年核心交通網絡通達性指數(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，長江經濟帶核心交通網絡通達性整體有所提升，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絡通達性水平)、個別省份的提升呈零星分布(如江西省，由于不斷完善一、二級路網結構提升了大量局部的交通網絡通達性水平).

4 結束語

從整體看，長江經濟帶全域交通基礎設施布局日趨合理，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)測結果來看，差距在逐漸減小.全域的核心交通網絡通達性呈現(xiàn)出穩(wěn)中向好的態(tài)勢發(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.具體結論和建議如下:

①交通網絡空間格局呈現(xiàn)出明顯的地域差異性，長江經濟帶東部地區(qū)綜合交通網絡體系發(fā)展水平較為優(yōu)越，西部的發(fā)展水平則明顯偏低.

②長江經濟帶通達性由核心區(qū)域向邊緣區(qū)域擴散趨勢明顯，多點發(fā)展成效初顯.

③長江經濟帶核心交通網絡發(fā)展朝高速方向發(fā)展較快，延續(xù)發(fā)展勢頭，將快速提升全域的交通網絡發(fā)展.

④建議加強長江經濟帶地區(qū)之間的核心交通網絡聯(lián)系，尤其是要加快東部與中部地區(qū)的高等級交通路網建設，促進全域核心交通網絡空間布局合理發(fā)展.