道路工程
天津公路交通网络空间可达性分析与评价
刘
露
300387）
（天津师范大学，天津
摘
要：本文基于GIS技术，对天津公路交通网络的空间可达性状况进行了分析，结果表明：天津公路交通网络
可达性空间格局呈不规则的同心环状分布，可达性中心区为天津市区，越向外围呈现递减趋势，且表现出一定的快速干道指向性，而且节点的可达性状况还与节点的区位相关。这与天津城市未来的发展趋势，即“一轴两带三区”的市域空间布局结构，并进一步明确将京津塘高速公路走廊作为城市主要发展方向相吻合，可为未来本地区交通网络优化提供借鉴与参考。
关键词：可达性；公路交通网络；加权平均旅行时间；同心环状分布；走廊中图分类号：U412.1
文献标识码：B
1可达性的基本内涵
目前，可达性作为评价交通网络的一项有效的综合性指标，已被广泛运用于交通地理学的相关研究中。近十几年来，国外学者对交通可达性的研究大部分集中在陆路交通网络方面，且常采用多指标或加权平均旅行时间指标，如欧洲学者采用不同多项指标对不同交通网络建设所引致的可达性变动进行了详尽的研究。可达性的概念最早由汉森(Hansen)提出，他将可达性定义为交通网络中各节点相互作用的机会的大小。戴尔维(Dalvi)和马丁(Martin)将其定义为用一种特定的交通系统从某一区位到达任一土地使用活动地点的便利程度。由此可知，可达性既是一个空间的概念，又具有时间意义和社会经济价值，即城市交通可达性的提高，能够给居民和企业带来节约时间的经济价值。通常可以用通达指数(accessibilityindex)来衡量网络中各个交通点之间移动的难易程度。通达指数，是交通网络中从一个顶点到其他所有顶点的最短路径，通达指数越大，通达性越差。通过下列算式可以得到通达指数
Ai=ΣDij
i,j=1n
一个城市除了受地理上的约束外，交通条件的改善，降低了居民的出行成本和企业的运输成本，能够给他们带来更多的利益，因此，对居民和企业会产生较强的吸引和影响作用。
国内学者则主要是立足于不同尺度的交通网络,重点探讨了可达性空间格局及其演化。而且，国内研究主要是实证分析，即主要是引用国外已有的评价模型，对不同尺度的区域可达性进行分析和评价。其中，大尺度区域主要是对全国范围内主要干线公路和铁路网络的可达性进行研究，中小尺度区域的可达性研究主要是以长三角、珠三角、京津唐等经济发达区域为研究对象，而以省市级行政区为研究对象的相对较少。
2天津公路交通网络空间可达性分析与评价
环渤海地区是我国北方最具有活力的经济区域，它位于我国北部沿海地区，从全球范围来看，处在东北亚经济区的中心地带，是我国北方地区进入太平洋走向世界的重要通道。天津居于环渤海经济圈的中心，是环渤海地区传统的经济、金融中心，工商业大都市。随着滨海新区的建立，天津在全国的位置特别是在京津唐地区的位置越来越重要。随着天津市的快速发展，交通问题必然成为了首先要考虑的因素，而进行天津市现状交通网络评价对天津未来的交通网络的优化也具有重要的借鉴及参考价值。2.1天津城市公路交通网络空间可达性测度
随着可达性在众多领域的广泛应用，可达性的度量方法也在日益丰富。本文中采用国内外常用的加权平均
(i，j=12，3…n)（1）
式中，Ai表示顶点i在网络中的通达指数；Dij表示顶点i到顶点j的最短距离(可以用边，即区间来简单表述)。
城市里不同部分相对可达性的改变，会导致城市结构的改变，除非用规划管理来防止这种变化的发生。汤姆逊对世界上30个大城市的交通问题进行研究后发现，
基金项目：天津市高等学校人文社会科学基金项目（20073001）；天津市哲学社会科学研究规划资助项目（TJSR08-027）。作者简介：刘露(1973-)，女，博士，副教授，研究方向为城市交通管理、行政区经济与管理。
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旅行时间为指标计算研究区内节点的可达性，其数学表达式为
（2）
式中，Ai为i节点在交通网络中的可达性（即i节点的可达性值），其值越低可达性越好；Tij为节点i到节点j的最短时间距离，通过设定各级道路的行车速度获得；n为区域中参与评价的节点的个数；Mij为节点j的权重，可以采用节点j的人口、地区生产总值（
GDP）、客货运输量等指标来衡量，以反映节点规模大小对其吸引力的影响。在本文中，采用地区生产总值为权重（M）ij，以加权平均旅行时间为指标，探讨天津市公路交通网络的可达性状况。
2.2天津城市公路交通网络空间可达性分析
本文以天津市域为研究区域，包括15个区和3个县，分别为和平、河东、南开、河西、河北、红桥、塘沽、汉沽、大港、东丽、西青、津南、北辰、武清区、宝坻区、静海县、宁河县、蓟县。其中，将天津市内六区（和平、河东、南开、河西、河北、红桥）合并，称之为天津市区，并将研究区内的主要区县抽象为空间节点。由此，研究区内共包括13个节点。
以天津市2008年1∶1万的道路网络数据为基础，根据道路等级不同在属性表中赋以相应的行车速度。根据中华人民共和国行业标准—公路路线设计规范》确定公路设计速度，结合区域实际，设计公路平均行车速度如下：高速公路的速度设置为120km/h，国道100km/h，省道80km/h，县道60km/h，其他的30km/h。
利用ARCGIS9.2软件中的网络分析模块求出各节点城市与其他城市之间的最短时间距离，按照加权平均时间距离的计算公式，以各节点2008年的地区生产总值为权重，计算各个节点到其他节点的加权平均时间距离，据此对天津城市各个节点的可达性状况进行分析评价。
表1天津市各节点的可达性状况
通过采用公式（2）计算得到天津市各个节点的可达性指标值，如表1所示。从表1可以看出，天津市各个节点联系可达性最低值和最高值分别为0.32h和1.15h，平均值为0.61h。为了更直观的表达天津区域可达性的空间布局，以各节点的加权平均时间距离为原始数据，进行空间插值，从而得到天津市可达性空间格局状图1天津市各区县节点的可达性空
况，如图1所示。
间格局
2.3天津城市公路交通网络空间可达性评价
如图1所示，研究区域的可达性空间格局呈不规则同心环状分布。可达性状况以天津市区为中心，向外围逐渐递减。同时，可达性空间格局还表现为一定的快速干道指向性，其分布沿京津唐高速方向向外突出，同时受津滨高速公路的影响，向塘沽方向突出。这与在深化完善“一条扁担挑两头”的空间布局结构的基础上，结合近几年天津城市发展的现状和今后的发展趋势，提出了“一轴两带三区”的市域空间布局结构，并进一步明确将京津塘高速公路走廊作为城市主要发展方向，与北京城市总体规划确定的东部发展带对接，促进产业分工与协作的《天津市城市总体规划（2005年-2020年）》相吻合。
可达性分布除了表现为快速干道的指向性外，从整体上看，研究区域的南部区县，如武清、北辰、西青、东丽、津南等地区分布相对集中，区内节点之间的距离相对较小，另外，天津市内的主要快速路都集中在天津市南部地区，因此南部区县的可达性明显优于北部。而蓟县、宝坻可达性比较差，主要是受到达研究区域内其他节点的最短时间距离的影响。
2.4天津城市公路交通网络空间可达性区位差异评价
在采用加权平均时间距离来衡量节点的可达性状况时，节点在区域中所处的位置对其有重要的影响。张莉、陆玉麒认为节点的区内可达性反映了其区位的中心性，并进行了节点可达性与中心性的相关分析。刘俊、陆玉麒通过采用节点的经济中心性来反映节点的区位状况，进一步探讨了节点的可达性与其区位的关系。本文利用此方法探讨了天津区域各节点的可达性状况与其经
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济中心性（即区位状况）的关系。
表2天津市各节点的经济中心性
通过计算，得到天津区域内各节点的经济中心性，如表2所示。同样，采用空间插值，得到了天津市各节点的经济中心性的空间格局，如图2所示。天津市经济中心性的空间格局呈现出以天津市区为中心的较规则的同心环状分布，越向外围中心性越差。对比可达性空间分布格局可以发现，经济中心性空间格局的中心区域与可达性空间格局的中心区域吻合。与经济中心空间格局不同的是，可达性空间格局呈不规则环状分布，其向塘沽方向突出，由此看出，节点可达性同时受路网状况和节点经济中心性的影响。因此，可达性空间格局呈不规则环状分布，表现出快速干道指向性。
另外，通过相关分析，以加权平均时间距离换算的可达性系数与经济中心性的相关系数为0.942。正是由于节点的可达性与其图2天津市各区县节点的中心性存在着相关
经济中心性空间格局
关系，区域可达性空间格局才表现为中心区域与经济中心性的中心区域相吻合，越向外围可达性越差。
3结语
本文基于ARCGIS软件的空间分析模块，采用加权平均时间距离指标对天津市区县级以上13个节点的可达性状况进行了分析，得出研究区域的可达性空间格局
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呈不规则同心环状分布，越往外围越差，中心区为天津市区。同时，可达性还表现为一定的快速干道的指向性。其分布沿京津唐高速方向向外突出，同时受津滨高速公路的影响，向塘沽方向突出。这种结果进一步体现了1999年修编的天津城市总体规划，继续深化和完善“一条扁担挑两头”的城市空间结构，形成以海河和京津塘高速公路为轴线，由中心城区和滨海城区组成的“双核心”城市结构。当然，在相当长一段时间内，这两个“核心”规模与功能是不对等的，但这种格局，为特大城市赢得了有机扩展空间、功能多样化的可选择前景。天津的这种“双核心”空间结构，其间的联系轴从
主要依靠内河航运时代，到今天更多依赖高速公路时代，基本上就是海河及其两侧与之平行的高等级公路、干线铁路，这个联系轴同时也为天津中心城市范围(约2560km2)内的城市群布局应遵循的“交通轴十葡萄串十生态绿地”的理想模式提供了一条理想的轴线，使天津这个特大城市的空间扩展更加有弹性。
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