城镇交通通达度分析——以定西市为例

陈国强

（1.甘肃省基础地理信息中心，甘肃 兰州 730000）

随着城镇经济的高速发展，交通愈发成为经济发展不可忽略的影响因子[1]，然而交通压力是城镇化进程发展到一定规模后都会面临的问题，特别是西方一些工业发达国家。由于市场经济的确立，城市工业和人口日趋集中，现有道路与交通发展需要之间的矛盾日益尖锐，交通运输效率和居民通行能力下降，进而引发了一系列的经济和社会问题。这些问题促使国外学者对城镇交通问题进行了广泛而深刻的研究，主要体现在：①城市交通需求管理策略；②交通规划在城市规划中占首要地位；③优先发展铁路、高速公路、城铁公共主干道[2]。近年来，国内学者对交通与经济发展进行了多尺度多方法多模式的研究，主要体现在：①现有交通压力形成的根本性原因是城市规划不合理导致的经济畸形发展；②科学的交通管理将有效缓解交通压力，促进城镇平衡发展[3]；③在加强城市规划的基础上，加强路网密集度，改善因交通问题而带来的经济发展难题。为了更深入地了解交通对城镇发展的影响，本文将通过空间句法、区域可达性[4]、中心性、特征节点的耗时圈等[5]去衡量某个地方的交通通达性。通达性是指一个地方到达另一个地方的难易程度，是度量交通路网结构的有效指标，也是评价区域获取发展机会和控制市场能力的衡量标准之一[6]。交通路网通达性指数的高低直接影响城镇与区域之间物质交流、能量交流和信息交流的畅通程度，强烈影响区域经济的发展，决定了城镇发展的高度。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

甘肃省定西市位于甘肃中部，东接平凉地区，南邻天水市和陇南地区，西连甘南、临夏两州，北靠兰州、白银两市，是典型的黄土高原丘陵沟壑区，现辖安定区和通渭、陇西、漳县、渭源、临洮、岷县6县，总面积为2.03万km2。本文选取的研究区包括定西市安定区、临洮县、渭源县、陇西县、通渭县、漳县、岷县7个县级乡镇特征点。

1.2 数据来源与预处理

本文采用的数据来源于甘肃省2019年地理国情监测数据，从中提取了相关交通矢量数据，主要包括铁路、高速公路、国道、县道、乡道（图1）。道路通行速度根据JTG B01-2006《公路工程技术标准》规定的道路设计速度，结合实际情况而定。铁路时速根据前人研究和不同等级列车时速综合考虑设定。通行时间成本由不同交通方式或道路通行10 km所花费的时间而定（表1）。

表1 公路工程技术标准

图1 定西市路网数据

2 研究方法

本文采用空间句法模型、区域可达性分析和区域中心性分析，基于GIS的空间差值进行通达度分析，通过空间插值分布图展示各城镇的可达性。

2.1 空间句法模型

空间句法模型利用基于拓扑距离[7]的网络通达性和关联性，将空间之间的相互联系抽象为连接图，再根据图论基本原理[8]，对轴线或特征点各自的空间可达性进行拓扑分析，最终导出一系列的形态分析变量。

1）连接度（Ci）表示与轴线i相连的轴线数，反映轴线在整个拓扑网络中的连接能力，公式为：Ci=K。

2）控制值（Ctrli）。假设系统中每个节点的权重均为1，则某节点a从相邻节点b分配到的权重为1/b的连接值，那么与a直接相连的节点连接值倒数之和，即为a从相邻各节点分配到的权重，反映节点之间相互控制的程度，公式为：Ctrli=∑kj=11/C。

3）深度值（D）。规定两个相邻节点间的距离为一步，则从一个节点到另一个节点的最短路程（最少步数）即为这两个节点间的深度。系统中某个节点到其他所有节点最短路程的平均值，即为该节点的平均深度值，公式为：MD=∑深度×该深度上的节点个数/(节点总数-1)。

4）集成度（IV）。深度值在很大程度上决定了系统中节点的数目，因此为剔除系统中元素数量的干扰，Steadman P改进了计算方法，利用相对不对称值（RA）将其标准化，公式为：RA=2(MD-1)/(n-2)，其中n为节点总数。为与实际意义正相关，将RA取倒数，称为集成度。整体集成度表示节点与整个系统内所有节点联系的紧密程度；而局部集成度则表示某节点与其邻近几步内的节点间联系的紧密程度。

2.2 区域可达性分析

区域可达性分析包括区域中节点城镇可达性和区域整体可达性。本文采用区域可达性评价指标进行分析。区域可达性评价指标可表示为：

式中，Tij为区域中节点i通过交通路网中通行时间最短的路线到达节点j的通行时间；d为结点个数；Ai为节点i的可达性。

为了便于节点可达性的比较，对可达性进行归一化处理，处理后分值越大，可达性越好，计算公式为：

2.3 区域中心性分析

本文将城镇区位优势研究中引入中心性，利用ArcGIS找出研究区域的几何中心，公式为：Qi=Di/(S/∏)1/2，其中Qi为几何中心性，Di为节点到区域几何中心的距离，S为区域面积。

3 交通路网的可达性分析

首先将路网划分为线段式和轴线式两种（表2），其中轴线式16条反映区域内主要路网的通达度以及城镇之间的连接度；线段式198条反映定西市域内路网的密集程度和交通繁忙路段。集成度主要反映交通的中心性和渗透性。

表2 空间句法变量均值

3.1 轴线式路网空间分析

1）轴线式交通路线[9]走向为“纵向杆状—横向杆状”，其拓扑轴线构成两列两行的基本控制路网。市域交通主轴线纵向主要以高速公路、铁路、国道为轴线，横向主要以国道、省道为轴线，纵横相连形成较强的控制力。按集成度分级[10]，控制力较强的主轴线集成度＞5.5，以巉口—安定区—陇西段的铁路、天定高速公路以及路园—渭源—会川—殪虎桥段的212、216国道为主；自安定区—陇西—文峰—漳县的轴线以S209为主轴线，集成度在3.5～5.5之间，亦具较强的控制力；此外以临洮为中心的点路网集成度在3.5～5.5之间，与S209为主轴线具备同一级别的控制力，其构成以高速公路、S311、S103为主轴向外散出。两列两行式轴线网以铁路、高速公路、国道、省道为主轴，其集成度、交通类型、时间成本、显示轴线路网对整个交通路网的可达性具有巨大影响。

2）交通路网通达性层次分明，对周围城镇的发展状况影响明显。根据集成度可分为4个等级（图2）：①集成度＞5.5，即通达性高的高速公路、铁路、国道，包括巉口—安定区—陇西轴线连接10个城镇构成的“一”字形交通带以及以渭源为中心的渭源—会川镇—殪虎桥和以G216和G21为主轴连接8个城镇构成的“C”形交通网；②集成度为3.5～5.5，即通达性较高的省道、国道以及部分高速公路，包括以临洮为中心呈星射状分布的由8个卫星乡镇围绕的交通带以及以安定区—陇西—漳县为主轴的S209与其沿线乡镇形成的交通带；③集成度为1.5～3.5，即通达性较低的县道，对轴线路网形成连接与加密作用，辅助主轴线，分别以地方县级为中心向外扩散；④集成度为0～1.5，以通达性低的县道以及乡道的延伸为主，对各乡镇交通起辅助连接作用。

图2 集成度分级图

3.2 县区中心耗时分析

耗时圈能反映区域中心城镇与周边空间联系的紧密程度，从而直接影响一定范围的乡镇发展程度和经济增长。定西市内县级中心耗时圈如图3所示，可以看出，各县区中心到达市域内最远地方所需时长依次为陇西县2.8 h、安定区3.4 h、渭源县3.5 h、漳县3.7 h、临洮县4.1 h、通渭县4.2 h、岷县4.8 h；陇西县因地处市几何中心且铁路、高速尽有，交通集成度高，市域耗时最少；安定区虽地处市北，但交通集成度高，高铁、高速尽有，弥补了地缘劣势，市域耗时较少；渭源县处于市域中部，交通集成度较高，但交通以普通公路为主，市域耗时也较少；漳县、临洮县、通渭县地处市域边缘，交通集成度相对较低，市域耗时较多；岷县地处市域南端，多山地、地形陡峭，交通集成度低，交通方式落后，市域耗时最多。

3.3 城镇区域可达性与中心性分析

区域可达性[11]很大程度上反映了该区域路网发达程度和城镇密集度（图4），从而表现出乡镇发展对交通可达性的需求。由表3可知，中心性分值在80分以上的城镇呈向区域几何中心靠拢的趋势，其区域可达性除福星镇、渭阳、北寨外均在75分以上；位于区域几何中心附近的渭源、文峰镇、陇西、临洮、玉井的中心性分值分别为96分、94分、93分、91分和90分，可达 性分别为79分、96分、100分、89分和91分；远离区域几何中心的安定区的中心性不到60分，可达性也只有72分，由于安定区周围城镇密集、路网较发达，途径安定区的交通类型多样，大大缩短了到其他城镇的时间，可短时间到达陇西、文峰、临洮等中心性较高的城镇，再很快渗透相应的附近城镇，相对来讲提高了其可达性。

4 结语

现状分析表明安定区与陇西县在整个区域内具有较强的控制作用，临洮县在交通通达性方面也具有较强优势，尽管已初步形成安定区—陇西—临洮三角网，但陇西—临洮道路级别过低，延长了3个县级中心之间的物流、信息周转周期；作为离区域中心较近的渭源县，位于陇西—临洮路段却由于道路级别低，区位优势难以充分发挥作用，应改善途径渭源的横向轴线，修建陇西—渭源—会川—临洮的高速，使其区位优势得以充分展现。通渭县地处区域最东面无论在区位竞争还是交通规模方面都处于劣势，其主要交通网几乎与其他区位断裂，导致经济发展缓慢，应加强陇西—通渭的高速路网，从根本上解决其与临洮、陇西、渭源、漳县、岷县的断裂状态。位于区域南部的漳县、岷县受复杂地形影响，路网稀疏，主轴线只有G212，应加快建设临洮—会川—殪虎桥—岷县段以及殪虎桥—漳县—文峰段的高速和铁路，这样可整合整个市域南北高速路网，大大缩短任意一个县级中心到达其他区域的时间。