基于空间句法的区域旅游公路通达性分析

吴 琼

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

1 研究背景

近年来，旅游作为国民经济的重要增长方向点，已经成为人民大众日常娱乐生活中不可或缺的重要组成部分。2018年1月，山西省首创以地方性法规的角度立法认定旅游业为省支柱型产业，这在全国省市级城市来看，大幅度地突显了旅游业在山西经济社会发展中的法律地位。2019年，山西省旅游总收入超8 000亿元，游客总数量突破8亿人次。

旅游公路是承担旅游运输的重要载体，旅游与交通的深度融合和协调发展已成为关键[1]。在此背景下，山西省提出了建设“城景通、景景通”的旅游公路网发展目标、实施方案和保障措施，为全省均衡发展的全域旅游新格局提供支撑，助力全省可持续、绿色转型发展[2]。

建立在空间分析数值建模的旅游交通评价体系对促进交通旅游业的发展具有重要作用。许多学者从经济和环境保护的角度对旅游公路进行了评价，也有少数学者根据旅游资源的特点来评价旅游公路的交通属性。然而，建设旅游公路的目的是为旅游者提供一条能够快捷到达目的地的途径。因此，可以从空间效率和道路属性的角度，并结合景点的分布，对旅游公路网络进行评价。

本文旨在探讨旅游公路网络的评价方法，以空间句法为基本方法，以山西省旅游三大板块作为载体，将黄河板块、长城板块、太行板块的旅游公路网络作为研究案例，应用DepthMapX软件，以空间效率作为主要研究参数，并结合道路等级、道路长度和通行能力，制定修订系数，提出综合评价方法。最后，利用ArcGIS软件生成可视化评价模型，结合景点的分布情况，分析规划旅游公路对景区周边通达性的影响，从而判断新增路网对旅游景区的可达性是否具有提升作用。

2 研究方法

2.1 空间句法在交通规划中的应用

2.1.1 基本理念

1974年，比尔·希列尔（Bill Hillier）教授在英国伦敦大学研究课题中大胆提出空间句法的相关理论和方法，将不同尺度的空间形态（建筑、社区、城镇等）和社会经济活动解释为多种角度的空间营造活动。空间句法的理论不仅仅是以人的活动意志为主的静态背景，而是基于将空间作为联系不同空间形态的媒介与社会经济功能发生碰撞活动的空间载体[3-5]。

在具体的空间建构和使用过程之中，视区分割法、凸多边形法、轴线法为3种基本空间句法空间几何构成方式。不同的建筑、相邻的城镇以及不同的区域空间可被量化建模为基本要素——点、线、面等，要素之间相互连接关联，共同构成了具有物质空间形态的表达系统，建模成功后通过计算每个不同空间要素和其他所有空间要素的关系，以此合理评估整个空间系统的结构与连接合理性。

2.1.2 基本技术路线

根据空间几何的分割法，空间有效分割后空间句法可以模拟计算生成空间对应的空间向量图，从空间向量图中可以分析导出有效分析空间内的相关空间形态分析变量值。一般理论依据下，空间句法的不同形态模型变量包含有空间连接度、空间之间的控制度、相互空间的深度值表达以及空间整合度分析。

a）连接度（Connectivity），空间连接度 Ci计算公式：

式中：k表示与节点i直接联系的节点数量，从连接图中可以直接分析读出。在实际空间句法系统中，阐述了与其中一个空间单元直接相连的空间单元数目，某个研究分析的空间连接值越高，则表示其空间渗透性越好。该项参数能够表达路网直接相连的节点，连接度越高则道路单位数量越多。

b）穿行度（Choice），空间穿行度 CHi计算公式：

式中：m是指空间系统中某一元素作为两个节点之间最短拓扑距离的频率，考察空间单元作为出行最短路径所具备的优势，反映了空间被穿行的可能性，选择度越高的空间，则更有可能被人流穿行。

c）控制值（Control），空间控制值 Ctrli计算公式：

空间控制值表示为特定一个空间对与此空间的相交空间相互控制影响的程度，在某种程度上体现了一个空间对该空间周围不同空间的影响程度。即Cj表示相邻空间或相邻景区间的连接路网数量，控制值越大则说明一个景点到达另一个景点的连接数越小，则所途经的路段越少。

d）平均深度值（Depth），平均深度值 Mdi计算公式：

式中：dij参数表示从节点i参数到节点j参数的最短距离，表示研究区域空间内的总深度，翻译为某一结点距其他所有结点的最短步长。平均深度值越小则代表景点到景点间的距离越小。

e）整合度（Integration），整合度 RAi计算公式分别为：

式中：Md=2{n(log2[(n+2)/3-1]+1)}/[(n-1)(n-2)].

其中Md是作为空间表达的标准化集合，体现了不同空间之间的整合度。根据不同案例中空间与空间的结点情况，空间整合度可以表达为一个空间与其他所有空间的整合连接关系，如果从轴线图的角度解释，则为整合度越高，单位路网密度越大，则景点间的通达性越好。

f）空间效率，空间效率Ei计算公式为：

式中：CHi是穿行度 （Choice）；TDi是总深度值（Total Depth）。空间效率本身不受系统大小的影响，可以用来评估较大范围的空间网络[6]。空间效率越高则代表到达景区的便捷性越高。

2.1.3 交通规划中的应用

利用空间句法作为研究手段，可以定量描述分析路网结构，并且为道路网络的通达性研究和区域旅游路网提供了直观的空间表达形式，同时也在不同的空间思考角度对路线规划提出理论建议。基于这些优点，空间句法成为研究道路网络通达性以及空间合理性的重要方法之一。

在空间句法理论研究方面，傅搏峰等利用空间句法理念在城市区域交通方面进行研究探索[7]；在该理念实际应用方面，朱桃杏等将区域（京津冀地区）铁路网络作为案例进行了研究分析[8]，梁宇等利用空间句法建模思想对京津冀路网进行模型建立从而研究分析其通达性[9]。

2.2 基于空间句法的旅游公路研究

2.2.1 案例研究

近年来，公路交通建设发展转型升级为“交通+旅游”新模式，公路交通与旅游产业相融合已成为很多城市、乡镇转型发展的新趋势。山西省构建的现代综合交通运输体系包含公路、铁路、民航，其“三位一体”的旅游交通骨架已基本形成。在这个交通大框架下，山西省旅游交通依然存在着集散网络等级不高、连通不足、功能单一等突出问题。

2018年6月，在山西省委的宏观调控下，《山西省黄河、长城、太行三大板块旅游发展总体规划》出台，总体规划提出了构建“城景通、景景通”为发展目标的旅游公路网络、并提出了具体的实施方案和有效的保障措施[2]。

三大板块旅游公路规划线网由3条旅游公路主线、203条旅游公路支线、699条旅游公路连接线构成，共计约13 060 km。同时，旅游公路沿线将配套旅游驿站、风景观景台、汽车营地、旅游绿道、信息服务等，提高服务设施水平。

2.2.2 技术路线

2.2.2.1 轴线图绘制

利用AutoCAD软件绘制山西省公路现状图和旅游公路规划图，提取路线平面图中的路线中心线，并将每一条路线中心线转化为路线平面轴线图。检查路网中每一条路线的相交情况，对有路线交叉及路线交叉有平交口处进行单个截断处理，形成整体持续连接性的路线路段网。

2.2.2.2 线路赋值

采用DepthMapX软件对轴线图进行技术处理和分析，根据软件计算能够直接导出山西省三大旅游板块各条道路的空间效率值，记为E(a1)、E(a2)…。

2.2.2.3 基于灰色关联分析法的修订系数

a）Step1 道路长度、道路等级、通行能力为影响道路交通的主要因素，根据灰色关联分析法，基于建模定X1为道路长度、X2为道路等级、X3为通行能力，制定修订系数，建立矩阵[10]。

建立矩阵模型，无量纲化后的数据序列形成如下矩阵：

其中，m为指标的个数。

b）Step2 矩阵无量纲化（初值化），确定参考数据列：

其中，k为评价道路的个数。

逐个计算每条道路通行能力指标序列（比较序列）与参考序列对应元素的绝对差值，并确定最值。

c）Step3 分别计算每条道路的序列与参考序列对应元素的关联系数。

其中，ρ称为分辨系数。ρ越小，分辨力越大，一般ρ的取值区间为 (0,1)，具体取值可视情况而定。当ρ≤0.5436时，分辨力最好，通常取ρ=0.5。

d）Step4 对各评价对象（比较序列）分别计算其各指标与参考序列对应元素的关联系数的均值，以反映各评价对象与参考序列的关联关系，并称其为修订系数，记为：

根据灰色关联分析模型进行计算，利用MATLAB软件辅助，最终得出各条道路具有交通属性的修订系数ri.

2.2.2.4 重新赋值并可视化

将各条道路重新进行赋值，如下：

ai=Integration(ai)x·ri.

使用ArcGIS软件导入平面轴地图，并在属性表中保留“厚度（thickness）”字段，即保留各条道路的数据属性。使用“厚度”字段指定a1、a2……到各路段，获取可视化的道路可达性颜色特征图。

3 网络评价

3.1 空间效率分析

空间效率的平均值可以反映整体空间结构的可达性，空间效率的最大值可以用来研究局部空间的可达性[11]。基于山西省现状路网及规划路网（含规划旅游公路）进行分析计算，规划路网的平均空间效率为0.96，高于现状路网的平均空间效率值0.85（见表1），说明规划路网在空间上联系更为密切。规划公路网络最大空间效率为1.54，说明其局部网络更加紧密。

表1 公路网络空间效率分析

3.2 通达性分析

由于此次的通达性分析是基于空间效率加以修订得出的，而空间句法评估的结果本身不具有可比性，没有具体的评价指标。不同空间的通达性，无法以数值大小划分等级判断优劣，只能在相同空间中，判断拓扑空间结构的关系。此次建立的山西省旅游公路网络模型，可以在区域模型空间中，分析局部地区通达性的优略。

3.2.1 结合道路属性的通达性分析

由于空间句法是从空间的角度进行分析，所以本文不仅绘制和研究了三大板块的公路网络，并且绘制了山西省整体的公路网络，以避免空间上的割裂，造成计算结果的误差。结合以下道路属性（见表2）制定各条道路的修订系数。

表2 各条公路道路属性表

表3为各条道路的空间效率在修订后的结果分析，在此称作公路通达性。规划路网通达性高中分布占比均高于现状路网，低等级占比降低较多，说明规划路网的整体通达性明显提升，并且局部的通达性也有明显的增长。

表3 现状及规划路网通达性等级占比 %

通过ArcGIS对修订数据进行可视化分析（见图1和图2），可以看出山西省现状公路网络及规划公路的空间网络结构均是以太原市为核心区域向外扩散。三大板块中，太行板块通达性最高，黄河板块次之，长城板块相对较低。路网通达性不仅受到行政区划、城市发展不均衡的影响，地形影响也是很重要的一个方面。山西省有山地、丘陵、盆地、高原、台地等多种地貌类型，其中山地、丘陵占比大约80%，高原、盆地、台地等平川河谷占比大约20%，全省地形主体轮廓形似“凹”字形。山川阻隔主要影响南部地区，通达性明显较低，中部地势较平缓的地区，通达性受到的影响较小，公路网络更为密集。

图1 三大板块现状公路网络通达性分析及A级景点分布

图2 三大板块规划旅游公路网络通达性分析及A级景点分布

3.2.2 结合景点分布的通达性分析

通过分析现状和规划公路网络通达性和景点分布，可以发现：

a）三大板块中黄河板块为顺延黄河河道的各条“条带状”区域，该板块是古文明黄河流域的核心区，黄河文化特色鲜明，在历史的长河中代表了华夏文明的根和源。板块内旅游资源丰富，部分资源在世界和中国具有唯一性和独特性。虽然内部已有一条贯穿南北的主要通道，但是与景点的衔接明显不足。长城板块新增的一条旅游公路，能够串联多个景点，使板块内各个景点周边的道路通达性均有所提升。

b）长城板块大致呈一个平行四边形，各类古建遗存等物质文化载体非常丰富。由于内部的景点分布较为零散，道路通达性增长相对不明显。板块中部新增的旅游公路，为游客通往各个景点提供了多种选择路径，不仅能够提高出行效率，也可以避免节假日高峰时段出现拥堵的情况。

c）太行板块沿山脉呈带状自然景观风貌优质，随着休闲度假需求的日益旺盛，开发价值巨大。但是，受到地形的影响，可开辟的通道有限，目前主要景点基本已经贯通，但几乎是糖葫芦串的形状。规划旅游公路新增了东西向的衔接通道，提高了板块内的整体通达性。同时，新开辟的南北向通道，为太行板块挖掘新生的旅游资源奠定了良好的基础，打造交通旅游融合发展的“全域旅游”，提升服务功能。

4 结语

此次研究以空间句法作为研究方法，根据道路属性对空间效率进行修正，结合景点分布对通达性进行分析。不同的板块旅游资源有所区别，在规划旅游公路时应考虑如何更好地提升旅游景点的通达性，实现交通旅游融合发展，构建“城景通、景景通”旅游公路网络。