中國道路網絡的通達性評價與演化機理
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10期王成金等:中國道路網絡的通達性評價與演化機理1497等評價了過去20年和未來20年公路網的可達性[9,16,22],但集中在國道網與高速公路網的評價。長時間尺度的分析一直被認為是地理學的重要研究方法,但現代交通產生之前而貫穿各歷史時期的道路網演化規(guī)律和可達性幾乎沒有研究。有鑒于此,本文力圖刻畫中國傳統(tǒng)道路網在過去3500年內的演化過程和發(fā)展規(guī)律,評價路網結構發(fā)育過程與可達性格局演變,揭示道路網演化與中國社會經濟系統(tǒng)的關系機制。
2數據與模型
μ=e-v+p(2)
式中:β是線路數(e)與節(jié)點數(v)的比值,反映各節(jié)點平均連接的線路數;如果β<1,道路網呈現樹狀網絡,如果β>1,則為回路網絡。μ等于線路數減去節(jié)點數(v)再加上網絡子圖數(p),表示環(huán)路數量,μ值越大其網絡愈發(fā)達。η指由一點至最遠一點的最短路徑距離,η指數最小的點為道路網中心。反映網絡擴展?jié)摿Φ闹笜藶閷嶋H成環(huán)率(a),是環(huán)路指數與最大可能環(huán)路數的比值,1-a則表示成環(huán)潛力。
(e-v+p)α=0≤α≤1(3)2.3通達性評價模型
可達性是評價交通網和區(qū)位條件的常用指標[5],本文采用最短交通距離模型。利用該方法構建道路網連通矩陣,定義M矩陣為最短距離矩陣:
M=[dij]n×n(4)
dij是矩陣的基本元素,是通過最短路徑模型而得到的交通距離。設dij滿足下列條件
dij=0當i=j時
dij=dij0當i與j為相鄰節(jié)點時,dij0為兩節(jié)點間的運輸距離。n為節(jié)點總數。其他dij用最短路徑獲得:
dij=min{(dik+dkj),allk(}k∈n)(5)
dij表示從節(jié)點i到j的最短交通距離。在GIS中將線路和節(jié)點信息進行拓撲計算,形成完全聯系矩陣M。將節(jié)點i的總交通距離定義為Di,為節(jié)點i到其他節(jié)點的交通距離之和,其值越小,i[8]2.1數據道路網與節(jié)點及時間尺度的選擇很關鍵。①本文選擇具有國家意義的“國道”作為研究對象,是國家負責規(guī)劃、建設并組織運營的道路。由于歷史統(tǒng)計資料的缺失,本文數據主要是圖件,主要源于《中國古代道路交通史》。②長期以來,中國實行省、地市和縣三級行政區(qū)劃,尤其秦漢時期形成穩(wěn)定的郡縣制,縣成為基礎行政單元,在歷史過程中有很強的穩(wěn)定性。本文主要選取縣城作為評價節(jié)點,同時選擇地級和省會城市為輔助節(jié)點,共計2322個縣級節(jié)點、334個地級節(jié)點和31個省級節(jié)點。③為了分析道路網演化和可達性,時間尺度選擇和歷史分期很重要[3]。本文選擇商周、春秋戰(zhàn)國、秦漢、魏晉南北朝、隋唐、宋元、明清朝,,跨越公元前1600年至19世紀末的3500年;歷時分期考慮了政治經濟等因素。不同時期的中國疆域版圖不同,為了便于分析,按目前版圖進行評價。2.2道路網絡發(fā)育度量指標道路網的發(fā)育是指交通網的連接水平及由此決定的節(jié)點間聯系的便捷程度;诘缆肪W,本文將所有道路線轉化為線(e)、城市轉化為點(v)以構建拓撲圖[8]。連接性反映節(jié)點之間的連線數量,主要評價指標有連接率(β)和環(huán)路指數(μ)。β=e(1)
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