基于 GIS的河南省交通网络通达性评级分析研究

李京忠^1,2，袁 宁¹，赵冰玉^1,3，肖 骁^2,3，谢 潇^2,3，薛 冰^2,3

(1.许昌学院 城乡规划与园林学院，河南 许昌 461000；2.辽宁省环境计算与可持续发展重点实验室，辽宁 沈阳110016；3.中国科学院 沈阳应用生态研究所/污染生态与环境工程重点实验室，辽宁 沈阳110016)

摘 要： 以河南省的公路、高速公路和铁路构成的交通网络数据为数据源，利用GIS空间分析的方法，通过最短距离模型、路网连接模型、道路加权核密度模型对河南省交通网络的空间分布、发育程度、路网密度进行多方位的分析，评价了河南省交通网络的综合通达性.研究结果表明：河南省中部地区尤其是郑州、许昌、漯河及新乡等城市通达性最好，并以该区域为中心呈同心圆形状向外逐渐递减，综合通达性最差地区在距离各地级城市中心较远区域和邻省界附近地区.

关键词： 交通网络；通达性；GIS；河南省

交通网络是交通运输系统中的关键部分，交通网络的通达性水平，一定程度上代表其现代化水平，是衡量宜居城市的重要指标.一个城市的地理空间延伸程度和城市内部不同地区之间相互联系的紧密程度均受到交通网络通达性的影响^[1]. 交通网络通达性是国际交通领域的研究热点，国外学者主要集中在网络通达性的影响因素关联分析方面，Zakaria对美国费城公共交通通达性和当地土地利用增长率之间的关系研究表明，不同地区的交通网络通达性对当地的土地利用产生很大影响^[2]；Gutierrez通过加权平均距离指标研究了欧洲高速铁路网，研究结果表明欧洲高速铁路网的建立很大程度上能够提高路网边缘区的通达性水平^[3]；Saghapour通过公共交通无障碍指数研究了墨尔本市域的通达性，研究发现墨尔本通达性水平与公共交通具有较强的关系^[4].国内对于通达性的早期研究主要体现在宏观层面上，如金凤君通过分析中国近100年来铁路交通网络的发展变化情况，得出中国铁路交通网络通达性的空间格局特征^[5]；曹小曙通过最短路径模型，利用距离、时间和速度指标得出中国干线公路网络通达性的空间格局^[6].近年来，国内交通网络通达性研究侧重区域尺度，如张志学采用加权平均出行时间指标研究了陕西省县域交通网络可达性^[7]；潘裕娟通过路网连通度、路网衔接的平均距离等指标研究了连州市乡村地区公路网的可达性^[8]；李亚婷利用最短时间距离和可达性系数研究了河南省公路网的可达性空间格局及其演化特征^[9].综上所述，交通网络通达性在国外的研究较为成熟，国内研究从宏观层面到区域尺度，由单指标评价到多指标综合评价，呈现出多尺度、多指标的特征，但是在区域尺度上综合多指标对公路、高速公路和铁路构成的综合交通网络的研究较为少见.本研究以河南省公路、高速公路和铁路构成的交通网络为研究对象，基于GIS技术，利用多指标方法对河南省交通网络的通达性进行综合评价，以期为河南省综合交通网络的高度融合、道路规划建设以及城市空间布局提供数据支持和参考依据.

前面有一片枫树林，他们来到林中石桌边坐下。紫云瞅准时机，不无感叹地说：“人生无常啊，水老师这么快就走了，师母也怪可怜的，正需要有个伴儿，你还等啥呢？”

1 研究区概况

河南省位于我国的中部腹地(31°23′～36°22′N，110°21′～116°39′E)，与安徽、山东、河北、山西、陕西和湖北六个省份相邻.河南省独特的地理位置使其在全国综合交通体系中占有重要的地位，在我国第十三个五年计划关于推动现代化综合交通运输体系的规划布局中，河南省有三个地级市被划入综合交通枢纽，省会郑州更是被规划为国际性的交通枢纽之一.省内铁路的通车里程约5 470 km，其中高速铁路约1 307 km；全省高速公路全长约6 522 km，其中京港澳高速、洛宁高速等17条国家级别的高速公路贯穿境内；编号为105、106、107等23条国道纵横全省各地.交通要素丰富，是研究省域交通网络综合通达性的典型区域.

2 研究方法

2.1数据来源

以河南省2016年1100 000的交通图做底图，运用ArcGIS软件进行配准与矢量化，获得河南省境内公路、高速公路、铁路、省界和市界等矢量化要素组成的河南省交通图(图1).

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图 1河南省交通图

2.2评价模型的构建

路网连接度是衡量研究区域的路网连接程度，与交通网络的通达性呈正相关关系^[12].由图3可以看出，河南省整体道路网络的格局为方格网形状.路网连接度均大于2，表明路网连接水平相对较高，在空间上呈现出中部最高，中东部向西北、西南和南部地区减少的变化趋势.从市域水平上看，郑州、新乡、许昌、漯河的路网连接度最高，均大于3.04，且以上城市均位于我国中部平原地区.郑州是河南的省会城市，经济发展水平较高，与郑州相邻的洛阳、漯河、许昌等地受郑州的辐射影响较大，也呈现出较高的路网连接度.路网连接度较低的区域分布在信阳、南阳、三门峡、焦作，其中信阳、南阳、三门峡距离郑州较远，市域面积较大，且地貌类型以山地为主，可能会影响当地的路网连接度.从路网连接度的空间分布来看，河南省的路网连接度以中部郑州、许昌等地区最高，并向西部三门峡和南部信阳地区逐渐降低.

2.3权重分配

式中，Q _i 表示每种道路的权重，本研究中铁路、高速公路、普通公路分别赋予0.48、0.36和0.16的权重.S _i 表示每种道路的行车速度.

(1)

在道路加权核密度的模型计算中，需要对不同的道路进行权重分配.行车速度是衡量每种道路通行情况的重要指标，是通达性研究比较重要的影响因素^[11].本研究利用每种道路的行车速度对不同道路赋予权重，其公式为

3 结果与分析

3.1道路加权核密度分析

道路加权核密度模型主要是查看研究区域的路网密度，通过研究区域的道路密度可以基本了解到区域内道路的密集程度，是衡量通达性的基本指标.由图2可知，河南省全省道路密度比较高的地区分布在郑州、许昌、洛阳、新乡等区域.结合不同道路属性分析发现，铁路干线对其影响较大，尤其是郑州、许昌、新乡、洛阳及南阳等城市道路密度较高区域均分布在铁路干线上.从细节来看，地级市城区的道路核密度值较高，直观地显示出城区和乡镇道路建设的不均衡，间接反映出城区与乡镇之间经济发展的差距；每个地级市的城区都是当地经济发展的中心，交通作为城市发展的助推力，城区的交通建设密度程度自然较高.河南省的西部、南部和西南地区的道路密度比较低，主要包括南阳、三门峡、信阳大部分地区，可能是由于河南的西部和南部地区为伏牛山区和大别山区，而西南部为南阳盆地，与河南省其他地区相比，这些地区受地形的影响较大，道路建设的难度较高，所以道路密度偏低.

空间可达性是研究区域每个节点到其他所有节点最短距离之和，为了更直观地显示研究区域的空间可达性，本研究利用最短距离的倒数之和进行显示. 由图4可以看出，河南省的空间可达性是以新乡、焦作、郑州、许昌、漯河为核心轴线，以圈层向周围呈递减扩散态势.空间可达性主要受空间距离的影响，按照道路加权核密度作为评价标准，通达性较高的洛阳由于不在河南省的中心区域，因此其空间可达性较低.

图 2河南省道路加权核密度图

3.2路网连接度分析

本研究结合河南省实际交通状况，根据交通网络通达性的主要研究方法^[10]，选择道路加权核密度、路网连接度、空间可达性来构建交通网络通达性的评价模型，分析评价河南省域交通网络的通达性.

3.3空间可达性分析

微信群健康教育组患者的疾病认知度评分、治疗依从性评分以及护理满意度评分等情况显著优于常规健康教育组,具有统计学意义(p<0.05)。具体情况见表一。

图 3河南省路网连接度图

图 4河南省空间可达性图

3.4时间可达性分析

时间可达性是研究区域中每个节点到其他所有节点最短通行时间的总和, 受到距离、地形以及通行速度的影响.由图5可以看出，时间可达性与空间可达性具有较高的相似性，也是以新乡、焦作、郑州、许昌、漯河为核心轴线，以圈层向周围呈递减扩散态势.

3.5综合通达性分析

将道路加权核密度、路网连接度、空间可达性和时间可达性进行线性标准化处理，利用模型综合分值法评价河南省交通网络通达性的空间分布格局(图6).由图6可以看出，郑州、许昌、新乡、漯河以及周边地区的通达性比较高，通达性较低的区域位于河南西部三门峡、南阳部分地区和信阳东南部.从空间格局来看，河南省的综合通达性是以郑州、许昌、新乡等中部城市为中心，向四周呈逐步递减的趋势.对河南省的交通网络通达性进行分级，河南省的中部郑州、许昌、新乡和漯河以及周边区域的通达性较高，周口、洛阳、鹤壁、开封、安阳、濮阳、驻马店、焦作等周边地区的通达性次之；南阳、三门峡、信阳、商丘等临近其他省份区域的通达性较差.

观察组发生产后出血、感染以及尿潴留的患者均少于对照组，观察组产后并发症发生率低于对照组（P＜0.05），见表1。

图 5河南省时间可达性图

图 6河南省综合通达性图

4 结论

以道路加权核密度、路网连接度和可达性模型为衡量标准，构建全面客观的评价体系，分析了河南省全域范围内的道路网络通达性和空间分布.从整体来看，河南省的道路网络发育较好，整体是以方形网络分布，由于参与分析的数据主要以基本公路为主，其分析结果受地形、经济等因素的影响较大.河南省的路网密度主要特点是位于铁路干线附近地区道路密度较大，研究中对不同道路利用加权分析，权重值较大的铁路(权重为0.48)对最后的分析结果影响较大.通过空间可达性和时间可达性分析了河南省交通网络通达性特征，主要是以郑州、许昌、新乡等中部城市为中心，向外围呈逐步递减的分布状态.

参考文献：

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[2] Zakaria T. Urban Transportation Accessibility Measures: Modifications and Uses[J]. Traffic Quarterly, 1974, 28(3): 467-479.

[3] Gutierrez J, Gonzalez R, Gomez G. The European high speed train network: predicted effects on accessibility[J].Journal of Transport Geography，1996, 4(4): 227-238.

[4] Saghapour T , Moridpour S , Thompson R G . Public transport accessibility in metropolitan areas: A new approach incorporating population density[J]. Journal of Transport Geography, 2016, 54: 273-285.

[5] Javier G, Rafael G, Gabriel G. The European high speed train network: Predicted effects on accessibility patterns [J]. Journal of Transport Geography, 1996, 4(4): 227-238.

[6] 金凤君,王姣娥.20世纪中国铁路网扩展及其空间通达性[J].地理学报,2004，59(2):293-302.

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[9] 张志学,李同升.基于GIS对陕西省县级尺度交通可达性研究[J].人文地理,2010,25(1):100-104.

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[11] 杨 涛.公路网规划[M].北京:人民交通出版社,1998.

[12] 任启龙,王 利.东北经济区综合交通通达性研究[D].大连:辽宁师范大学,2014.

Research on Accessibility Rating Analysis of Traffic Network in Henan Province Based on GIS

LI Jingzhong^1,2，YUAN Ning¹， ZHAO Bingyu^1,3，XIAO Xiao^2,3，XIE Xiao^2,3， XUE Bing^2,3

(1.School of Urban &Rural Planning and Landscape Architecture ,Xuchang University ,Xuchang 461000,China ; 2. Key Lab for Environmental Computation and Sustainability of Liaoning Province ,Shenyang 110016,China ;3.Institute of Applied Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,Shenyang 110016,China )

Abstract :The traffic network data composed of highways, expressways and railways in Henan Province were taken as the data source, and the GIS spatial analysis method was used to analyze the spatial distribution, development degree, and road network density of traffic network in Henan Province through the shortest distance model, the road network connection model and the road weighted nuclear density model in multiple directions, and the comprehensive accessibility of Henan's transportation network was evaluated. The research showed that the central part of Henan Province, especially Zhengzhou, Xuchang, Luohe and Xinxiang, had the best accessibility, and gradually decreaseed outward in a homo-circular shape with the region as the center. The worst comprehensive accessibility areas were far from the city centres at all levels and near the provincial boundaries.

Keywords : transportation network; accessibility; Henan Province; GIS

收稿日期： 2019-01-12

基金项目： 国家自然科学基金项目(41471126、41561110)；教育部产学合作协同育人项目(201702163025)；河南省科技攻关项目(182102310950)；沈阳市科技局项目(17-117-6-00；Z17-7-030)

作者简介： 李京忠(1978—)，男，山东临沂人，副教授，博士，研究方向：城市环境计算研究.

通信作者： 薛 冰(1982—)，男，江苏灌云人，研究员，博士，研究方向：可持续发展和低碳城市研究.

文章编号： 1671-9824( 2019) 02-0025-05

中图分类号： F512.7

文献标识码： A

责任编辑： 郑敬刚

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