基于GIS的道路密度空间分异分析

萨日娜

摘要：本文以兴安盟为研究区，选取2009年兴安盟1：165万基础地理信息数据库中的道路网络数据，利用ArcGIS10.2软件的空间分析功能，分析了兴安盟县域道路密度的空间分布差异。结果表明，兴安盟道路密度从大到小依次为乌兰浩特市（0.190836 km/km?）>阿尔山市（0.080595 km/km?）>突泉县（0.072061 km/km?）>科尔沁右翼中旗（0.071758 km/km?）>扎赉特旗（0.063449 km/km?）>科尔沁右翼前旗（0.058167 km/km?）。兴安盟境内只有乌兰浩特市的道路网密度较高，其他旗县市的道路密度均较低，表明兴安盟道路密度空间分布的不均衡性；而且各旗县不同等级道路密度空间分异也不尽相同；兴安盟道路密度分布格局与该地区的地貌组成和地势走向基本吻合。

关键字：GIS；兴安盟；道路密度；空间分异

引言

区域差异一直是学术界广泛关注的热点话题之一。道路网络已经成为当今世界社会、经济发展的枢纽，是社会经济发展和人类生活所依赖的重要基础设施。道路网密度是衡量一个地区道路数量和道路便捷与否的常用指标[1]，也是衡量城市道路建设水平的重要指标。因此，制定科学合理的城市道路网、把握城市交通与经济发展适应程度的关键是分析城市道路网的合理密度。然而近年来，虽然很多学者在区域差异问题的研究中应用地理信息系统（geographic information system，GIS）的空间分析功能，但是这些研究大多都集中在区域经济发展、人口分布、土壤特征分析等方面，很少有研究涉及到道路网络。而且以旗县级尺度为研究对象的较少，都集中在经济发达的沿海地区而。还有，目前对道路网络的研究中大多数学者都采用可达性指标进行实证分析，对于道路密度指标的研究则少；因此本文选取道路密度为指标，利用GIS技术，以县域尺度为单位研究兴安盟道路网络的空间分布特征。兴安盟山地分布较多，然而近几年来该地区道路建设比较快，因此，研究其道路密度的空间分布，可更好地为该地区交通规划以及区域经济发展提供科学依据。

一、研究区概况与数据来源

1.研究区概况。兴安盟位于北纬44°14′--47°39′，東京119°28′--123°38′之间，地处内蒙古自治区东北部，在中国处于东北经济区，地理位置非常优越。现有乌兰浩特市、阿尔山市、突泉县、科尔沁右翼前旗、扎赉特旗、科尔沁右翼中旗等6个旗县市行政单位，土地总面积为598.06万hm2。该区属于中温带大陆性季风气候，四季分明。年降水量在354.3--485.5mm，蒸发量1126.1--2045.9mm，无霜期59—156天，光照充足，雨热同季[2]。地形由西北向东南降低，依次为中山、低山、丘陵和平原[3]。

2.数据来源与数据预处理。本文的社会经济数据来源于2013年的兴安盟统计年鉴，道路数据是利用ArcGIS软件对2009年内蒙古地图出版社出版的1：165万兴安盟道路网络数据进行矢量化得到的，该道路网络数据包括公路网数据和铁路网两部分。本研究中的DEM数据是从国际科学数据服务平台下载的。

利用ArcGIS对道路数据采用兰伯特投影进行配准校正，再进行矢量化得到道路网络分布图，再进行线与线、线与面叠加等方法进行叠加分析。然后利用叠加分析图层计算兴安盟旗县面积及道路长度，然后计算各个区县的道路密度。对利用兴安盟行政界限裁剪兴安盟DEM图。

二、研究方法

1.基本计算。道路密度是指一定区域内道路总长度与该地区面积之比[4]，是评价某一地区的交通状况的常用指标之一[5]。计算公式为：

Di=Li/Ai，i∈（1，2，3，…，n） （1）

式（1）中，Di为区域i的道路设施网络密度（km/km?），Li为区域i的道路长度或节点数量，Ai为区域i的用地面积[1]。

2.叠加分析。叠加分析是一项重要的空间分析功能。叠加分析是将两个图层或多个图层要素进行叠加产生一个新要素图层的过程，新要素图层综合了原来两层或多层要素所具有的属性。叠置分析不仅能生成新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生新的属性关系。叠加分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算，进而产生用户需要的结果。叠加分析是GIS软件中最常用的手段之一。大部分GIS软件都是以分层的方式组织地理景观，将地理景观按主题分层提取，同一地区的整个数据层共同表达了该地区地理景观的内容。在ArcGIS软件中，利用ArcToolbox-Analysis Tools-Overlay-Union工具先将兴安盟的公路网络数据层和铁路网络数据叠加在一起，生成道路网络数据图层（线状图层）。其次把兴安盟行政区划数据图层和生成的道路网络数据图层进行叠加，得到兴安盟道路网分布图。（图1）

三、结果与分析

1.区域道路密度叠加分析。

由表1可知，兴安盟的县域道路密度都低于全国平均水平0.2km/km?。兴安盟6个旗县市的道路密度中，只有乌兰浩特市的道路密度值处于0.1-0.2km/km?间；因为乌兰浩特市是兴安盟的首府，是全盟精英人才的聚集地，所以道路密度比其他地方都高。其他5个县域的道路密度值均处于0-0.1km/km?间；道路密度从大到小依次为乌兰浩特市（0.190836 km/km?）>阿尔山市（0.080595 km/km?）>突泉县（0.072061 km/km?）>科尔沁右翼中旗（0.071758 km/km?）>扎赉特旗（0.063449 km/km?）>科尔沁右翼前旗（0.058167 km/km?）。兴安盟东南部的乌兰浩特市为道路密度高值集聚区，阿尔山的占地面积虽然比科右前旗和扎赉特旗小很多，但是其道路密度位居全盟第二。、扎赉特旗、科尔沁右翼前旗、科尔沁右翼中旗、突泉县都是道路密度低值区，其中科尔沁右翼前旗的道路密度最低，只有0.058167 km/km?。这些数据从总体上揭示了兴安盟道路网络在空间分布上的不均衡性。endprint

2.道路密度与地势分异的关系

本文利用ArcGIS的叠加分析工具对兴安盟的道路密度图与海拔高度图进行叠加分析。结果显示，兴安盟道路网密度分布特征与地形、地貌的分异基本吻合。兴安盟地势西北高、东南低。道路密度大体上也符合这个规律。兴安盟的东南部为道路密度高值区，中南部的道路网密度较高，而北部为道路网密度低值区。而由于阿尔山市是国家级旅游城市，那儿有国内外有名的中国温泉博物馆、天池等独特的旅游景点，这些景点每年吸引着无数国内外的游客，所以即使那里的海拔很高，道路建设不免多于其他旗县市的平均水平高，此区域的道路密度应另当别论。从兴安盟道路坡度叠加图（图2右）可以看出，道路密度和地势有较强的负相关性，地势较高的科尔沁右翼前旗、科尔沁右翼中旗西部和扎赉特旗西部的道路密度均较低，地势相对低平的乌兰浩特市、突泉县和科尔沁右翼中旗东部地区道路密度均较高。一般情况下，地势高地区道路分布少，因为地势平坦地区才容易修路，地势起伏大或海拔高的地区修路的话费钱费力，而且也不安全。

四、结论

本文综合运用ArcGIS软件，利用道路密度指标，结合DEM数据，科学、深入地阐述了兴安盟道路密度的空间分异特征：

（1）乌兰浩特市的道路密度为0.190836km/km?，在兴安盟的六个旗县市中最高，与其他旗县市相比高很多，但是仍然与全国的平均水平相差较远。

（2）DEM分析揭示了兴安盟道路密度空间分布与地势有一定的负相关性，表现为平原地区道路密度高，丘陵地区比较高，而低山、中山地区道路密度普遍偏低。

（3）兴安盟的道路分布与地势有关，虽然按照坡度值来评定道路的数量并不算很低，但是铁路没有遍布所有的旗县市，而且兴安盟公路的等级并不高。所以兴安盟铁路的建设和等级公路的建设应该是兴安盟未来道路建设的趋势。

参考文献：

[1]范科红，李阳兵，冯永丽.基于GIS的重庆市道路密度的空间分异[J].地理科学，2011，（03）：365-371.

[2]唐紅艳，牛宝亮.基于GIS的内蒙古兴安盟地区热量资源空间分布特征研究[J].干旱区资源与环境，2011，（02）：66-71.

[3]唐红艳，牛宝亮.基于GIS技术的内蒙古兴安盟春玉米种植气候区划[J].中国农学通报，2009，（23）：447-450.

[4]沈建武，吴瑞麟.城市道路与交通[M].武汉：武汉大学出版社，2006：104～105.

[5]Yue Hong Chou.Exploring Spatial Analysis in Geographic Infor-mation System[M].USA： On Word Press，1997.endprint