滕方勇

（招遠(yuǎn)市政府投資工程建設(shè)服務(wù)中心，山東 招遠(yuǎn) 265400）

引言

為了準(zhǔn)確、客觀(guān)地描述地區(qū)交通的發(fā)展?fàn)顩r和差異，為未來(lái)交通規(guī)劃提供指導(dǎo)和借鑒，需要選擇適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)和參數(shù)對(duì)研究地區(qū)的交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。其中道路路網(wǎng)密度是一個(gè)重要指標(biāo)，道路經(jīng)濟(jì)影響范圍又是研究路網(wǎng)密度的關(guān)鍵 環(huán)節(jié)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用先進(jìn)的GIS技術(shù)從不同的角度和指標(biāo)研究和評(píng)價(jià)城市道路、軌道交通、鐵路和公路路網(wǎng)。王曉薇和奚硯濤[1]以江蘇省徐州市主城區(qū)為切入點(diǎn)，利用該區(qū)交通道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，借助GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能，選取道路網(wǎng)密度、路網(wǎng)連通度等6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)該區(qū)域道路網(wǎng)的可達(dá)性進(jìn)行多角度分析。張野和韓峰[2]利用GIS繪制鐵路路網(wǎng)密度變化圖，對(duì)西北地區(qū)的鐵路路網(wǎng)密度、人口密度以及人均GDP進(jìn)行相關(guān)性分析，得出相應(yīng)的擬合公式并進(jìn)行適應(yīng)性分析。高玉祥和韓峰[3]以不同時(shí)期新疆地區(qū)鐵路網(wǎng)密度、人口密度和GDP密度為研究對(duì)象，基于GIS技術(shù)分析路網(wǎng)發(fā)展與GDP、人口的時(shí)空關(guān)系，建立新疆地區(qū)鐵路路網(wǎng)需求函數(shù)模型，對(duì)鐵路網(wǎng)密度、鐵路建設(shè)量進(jìn)行預(yù)測(cè)并提供有效的決策支持。李雙和杜建括[4]基于GIS技術(shù)，通過(guò)OD距離成本分析和服務(wù)區(qū)范圍分析，計(jì)算了陜西省漢中市各縣區(qū)道路的交通密度，對(duì)漢中市旅游交通的通達(dá)度和連通性進(jìn)行了分析。

國(guó)內(nèi)學(xué)者運(yùn)用GIS分析地區(qū)的道路網(wǎng)密度、通達(dá)性等指標(biāo)時(shí)，主要集中在城市道路、軌道交通和鐵路領(lǐng)域，對(duì)輻射范圍廣、靈活度高、便捷度好的公路交通網(wǎng)鮮有涉及。并且既有研究大多集中于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，對(duì)于西北地區(qū)則研究很少，對(duì)我國(guó)整體的綜合交通規(guī)劃研究尚不全面。我國(guó)東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的現(xiàn)狀，要求在評(píng)價(jià)道路路網(wǎng)密度時(shí)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，使道路路網(wǎng)密度評(píng)價(jià)更為客觀(guān)和準(zhǔn)確。

1 既有評(píng)價(jià)方法

通過(guò)道路總長(zhǎng)與總面積之比來(lái)表示道路密度。由于不同等級(jí)道路的通行能力不同，所以用不同等級(jí)道路總長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算公路網(wǎng)絡(luò)密度。

式中：ρ—公路網(wǎng)絡(luò)密度，km/km2；L—研究區(qū)域內(nèi)所有道路總長(zhǎng)度，km；A—區(qū)域內(nèi)總面積，km2。

高速公路作為交通運(yùn)輸通道的骨架和主干，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的影響作用遠(yuǎn)大于其他類(lèi)型的公路，因此，在進(jìn)行高速公路網(wǎng)密度分析的同時(shí)，有必要確定高速公路對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的影響范圍，然后再確定高速公路的搜索半徑和權(quán)重才合理，得出的密度分布才是符合實(shí)際的。確定高速公路經(jīng)濟(jì)影響范圍的方法有很多，主要方法原理和優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 高速公路影響范圍界定的常用方法比較

2 考慮經(jīng)濟(jì)因素的評(píng)價(jià)方法

對(duì)高速公路來(lái)說(shuō)，雖然通車(chē)?yán)锍梯^其他等級(jí)的公路少，但是它為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)是不可比擬的，所以在研究高速公路網(wǎng)密度時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)因素是十分必要和關(guān)鍵的。通過(guò)把運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型和過(guò)境行政區(qū)法這兩種確定高速公路經(jīng)濟(jì)影響范圍的方法進(jìn)行綜合考慮并運(yùn)用到路網(wǎng)密度分析中，對(duì)西部某省的高速公路網(wǎng)密度進(jìn)行研究分析，對(duì)縮小省內(nèi)地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)差異和促進(jìn)東西部的技術(shù)互補(bǔ)有積極的指導(dǎo)意義。

采用運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型[5]和過(guò)境行政區(qū)法[6]相結(jié)合的方法來(lái)計(jì)算高速公路的影響范圍。兩者結(jié)合的優(yōu)勢(shì)：（1）雖然這兩種計(jì)算方法主要在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用，但是使用ArcGIS分析高速公路網(wǎng)的密度時(shí)需要確定搜索半徑，半徑大小的確定通常要考慮高速公路所經(jīng)過(guò)地區(qū)的人口、設(shè)計(jì)速度、經(jīng)濟(jì)狀況等因素，而運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型把這些因素都考慮進(jìn)去了，從而使高速公路路網(wǎng)密度具有經(jīng)濟(jì)含義，能更好地了解高速公路對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)作用。（2）我國(guó)高速公路管理模式因行政區(qū)的不同而不同，采用過(guò)境行政區(qū)法符合我國(guó)的實(shí)際 國(guó)情。

2.1 運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型

運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型見(jiàn)圖1。

圖1 運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型

運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型相關(guān)計(jì)算：

式中：RA—高速公路AB上出口的經(jīng)濟(jì)影響半徑，km；RC—運(yùn)費(fèi)決定的經(jīng)濟(jì)影響半徑，km；RT—時(shí)間決定的經(jīng)濟(jì)影響半徑，km；LCB、LAB—非高速公路的長(zhǎng)度和高速公路的長(zhǎng)度，km；CCA、CAB、CCB—線(xiàn)路CA、CB、AB的運(yùn)輸成本，元；VCA、VAB、VCB—線(xiàn)路CA、CB、AB的運(yùn)輸速度大小，km /h。

3 道路經(jīng)濟(jì)影響范圍計(jì)算

3.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于我國(guó)西北部，地處黃河上游，面積39萬(wàn)余平方千米。地形復(fù)雜、狹長(zhǎng)，以山地和高原為主，僅北山山地與祁連山地之間為狹長(zhǎng)的河西走廊，是通往西域的交通咽喉，故成為絲綢之路的重要地段和軍事要地。2019年末該省收費(fèi)公路里程 4 118.2 km，占公路總里程15.14萬(wàn)公里的2.72%。其中，政府還貸高速公路3 722.6 km，政府還貸一級(jí)公路342.3 km，經(jīng)營(yíng)性高速公路53.3 km，占比分別為90.39%、8.31%和1.29%。該省高速公路網(wǎng)已初具規(guī)模，干線(xiàn)公路覆蓋大部分區(qū)域，分析結(jié)果的可靠性較有保障。

3.2 經(jīng)濟(jì)影響半徑計(jì)算

3.3.1 原始數(shù)據(jù)處理

從BigMap上下載該省行政區(qū)劃、境內(nèi)高速公路和省道矢量數(shù)據(jù)，然后選取該省的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒作為輔助數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理時(shí)，首先運(yùn)用ArcGIS對(duì)該省境內(nèi)各個(gè)高速公路和省道進(jìn)行整理、分析和統(tǒng)計(jì)，其次對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。

3.3.2 經(jīng)濟(jì)影響半徑計(jì)算

利用ArcGIS處理從BigMap上獲取的該省高速公路和支線(xiàn)道路的矢量數(shù)據(jù)，可以獲得運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型中的LGB、LAB。通過(guò)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該省的高速公路的平均運(yùn)行速度為100 km/h，平均運(yùn)輸成本為 0.7元/（t·km），支線(xiàn)道路的平均運(yùn)行速度為60 km/h，平均運(yùn)輸成本為0.8元/（t·km）?？紤]到支線(xiàn)道路的非直線(xiàn)性將支線(xiàn)的影響半徑和長(zhǎng)度計(jì)算為支線(xiàn)的總長(zhǎng)度，把公式（2）～公式（4）變形。

式中：Z—支線(xiàn)長(zhǎng)度，km；G—高速公路長(zhǎng)度，km。

以該省內(nèi)一條高速為例進(jìn)行計(jì)算經(jīng)濟(jì)影響半徑，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 某高速經(jīng)濟(jì)影響范圍計(jì)算

4 結(jié)語(yǔ)

（1）基于GIS技術(shù)獲取研究區(qū)域道路矢量數(shù)據(jù)，在考慮經(jīng)濟(jì)因素情況下，通過(guò)綜合運(yùn)費(fèi)-時(shí)間模型和過(guò)境行政區(qū)法兩種模型確定道路經(jīng)濟(jì)影響范圍，使道路路網(wǎng)密度評(píng)價(jià)具有經(jīng)濟(jì)含義，可充分考慮東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡等因素，方法客觀(guān)、準(zhǔn)確，為規(guī)劃部門(mén)在規(guī)劃路網(wǎng)時(shí)提供一定的指導(dǎo)和借鑒。 （2）運(yùn)用ArcGIS分析路網(wǎng)密度時(shí)，搜索半徑的大小和population（權(quán)重）的賦值是關(guān)鍵，如何合理地確定兩者取值需要考慮諸多因素，如設(shè)計(jì)速度、影響范圍、路幅寬度等。