基于ArcGIS的区域交通可达性分析_闫政新.pdf

第 39 卷第 2 期2023 年 6 月测 绘 标 准 化Standardization of Surveying and MappingVol 39No 2Jun 2023收稿日期:2021 01 08作者简介:闫政新，助理工程师，硕士，现主要从事影像数据生产工作。基于 ArcGIS 的区域交通可达性分析闫政新(辽宁省自然资源事务服务中心 辽宁省基础测绘院辽宁锦州121000)摘要:在大连金普新区空间格局变化监测工作中，为更加直观了解新区的路网发展状况，选取金普新区较为主要的道路作为研究对象，基于 ArcGIS 计算路网密度，并以路网为基础，将研究区内的火车站作为目的地，最短出行时间作为阻抗依据，利用 Dijkstra 算法求解两点间可达性。结果表明，金普新区交通受地形和基础设施等条件影响，总体可达性呈现中部高周边低的趋势。该成果可为金普新区空间规划和基础设施建设提供依据。关键词:ArcGIS;路网密度;区域交通;可达性;火车站中图分类号:P237DOI:10 20007/j cnki 61 1275/P 2023 02 25Analysis of regional traffic accessibility based on ArcGISYAN Zhengxin(Liaoning Provincial Natural esources Service Center-Liaoning Basic Surveying and Mapping Institute，Jinzhou，Liaoning 121000，China)Abstract:In the monitoring work of spatial pattern changes in Jinpu New Area，Dalian，in order to gaina more intuitive understanding of the development status of the road network in the new area，the majorroads in Jinpu New Area is selected as the research object，the road network density is calculated basedon ArcGIS，with the railway station in the research area taken as the destination and the shortest traveltime as the impedance basis，and Dijkstra algorithm used to solve the accessibility between two pointsThe results show that the traffic in Jinpu New Area is affected by the terrain and infrastructure，theoverall accessibility tends to be higher in the middle and lower in the surrounding areas It can providethe basis for the spatial planning and infrastructure construction of Jinpu New AreaKeywords:ArcGIS;road network density;regional traffic;accessibility;railway station社会生产和居民生活离不开基础设施。基础设施已经成为区域社会经济正常运行的重要保障1。各地区正在不断加强基础设施建设，大力发展经济、创新、高端医疗及高水平职业教育，推动城市基础设施向农村延展，特别是建设和改造通乡、通村公路，实现区域整体经济的可持续发展2 3。目前，对基础设施的布局和规划进行分析已经成为众多学者研究的焦点，侯松岩等采用网络分析法探讨了居住小区和医院的可达性4;齐润冰从城乡交通网络覆盖度和交通可达性两个方面，对金普新区的综合交通状况进行了客观、定量的分析5。金普新区作为辽宁省经济发达地区，在经济、产业、基础设施、资源和文化等方面都对周边地区有很好的辐射力。火车站是新区人们出行选择的主要交通方式。路网密度是优化可达性的因素之一，通过分析路网密度的大小，结合地形因素的影响，可以更好地分析可达性的强弱。本文选取金普新区内较为主要的道路作为研究对象，通过设定权重的方式计第 2 期闫政新:基于 ArcGIS 的区域交通可达性分析算路网密度，并以新区内火车站为目的地，基于 Arc-GIS 构建交通网络模型，通过计算任意起始点与目的点的最短通行时间来分析交通可达性。1研究区概况金普新区下辖 31 个街道6，多条铁路贯穿其中，主要公路有百余条，城市道路发达，乡村道路也达千条。交通设施包括隧道、桥梁、码头、高速公路出入口、加油(气)站。通过外业调查及中国铁路客运服务中心网站的查询，金普新区内上下车及换乘旅客较多的火车站主要包括普兰店站、金州站、登沙河站、杏树屯站、三十里堡站、普湾站、广宁寺站和亮甲店站。2研究方法2 1路网密度计算作为衡量区域道路交通网便利程度的常用指标，路网密度可以由不同功能等级、区位的道路，以一定的密度和适当的形式组成7。为度量路网密度对区域发展的支撑能力和发展潜力，对通过区域内所有道路的总长度与区域总面积进行比值计算，所得结果单位为 km/km2，其公式为Di=LiSi(1)式中:Di为 i 类路网密度，Si为区域总面积，Li为 i 类道路在该区域内的总长度。为分析研究区道路交通网的合理性和便利程度，将研究区的主要道路按照功能、等级和区位分为公路、城市道路和乡村道路，依据国家级新区空间格局变化监测项目 的相关规定，设置不同类型道路的权重，详见表 1。根据权重赋值，对研究区内的公路、城市道路和乡村道路进行加权计算，得出研究区的路网密度，并对研究区的道路交通网便利程度进行分析。研究区的路网密度计算方法为D=mi=1WiDi(2)式中:D 为研究区的路网密度，Wi为 i 类型道路的权重赋值，Di为 i 类型道路的路网密度，m 为道路类型数量8。表 1路网密度权重赋值Tab 1Weight assignment of road network density道路类型权重公路城市道道路乡村道路高速公路0 2一级公路0 15二级公路0 1三级公路0 075四级公路0 05等外公路0 05快速路0 1主干路0 1次干路0 075支路0 050 052 2可达性计算道路是人们出行的基础，道路可达性越是优越，人们出行越是便利。因此，道路可达性是评价道路交通网络效率的有效指标，反映了一个地点到另一个地点的便利程度9。本文采用空间分析法，以最短通行时间为阻抗，对研究区内火车站设施的可达性进行分析，为区域基础设施和交通的进一步规划和发展提供数据支持10。本文计算研究区内任意一点到火车站所需要消耗的时间。计算时间时按照中华人民共和国道路交通安全法实施条例11，规定各级道路的行车时速(表 2)。然后，以 10 min为时间间隔对其进行等级划分。表 2各级道路行车时速Tab 2Driving speed for roads at all levels道路类型技术等级行车时速/(km/h)公路高速120一级100二级80三级60四级40城市道路快速路100主干路60次干路50支路40农村道路农村硬化道路30机耕路20乡村路15其他道路5121测 绘 标 准 化第 39 卷在利用各级道路的长度和设计时速计算所需时间的基础上，基于 GIS 创建道路交通网，导入时间属性，生成节点，构建最短时间模型来度量以火车站为目的地的交通可达性，反映新区任意一点到火车站的便利程度。计算方法为利用 Dijkstra 算法求解两点间最短距离，进而求解最小阻抗的可达性，公式为Ai=1n 1nj=1ji(dij)(3)A=1nni=1(Ai)(4)式中:Ai为网络上的节点 i 的可达性，A 为整个网络的可达性，dij为节点 i、j 之间的最小阻抗，可以为距离、时间或费用等12。3方法试验分析3 1路网密度计算在 ArcGIS 中加载主要道路，通过属性选择方式，对主要道路按照高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路、等外公路(研究区内无)、快速路、主干路、次干路、支路和乡村道路的类型进行细化分类。统计分类后各级道路的长度和研究区面积。利用式(1)计算各类型道路的路网密度，根据各级道路的权重，结合式(2)计算出研究区的路网密度(图 1)。图 1研究区路网密度Fig 1oad network density inJinpu New Area由图 1 可知，除乡村道路外，金普新区高速公路、二级公路和三级公路的密度较大，是金普新区交通的主要支撑。同时也说明，金普新区内道路相对密集，对区域发展的支撑能力较强，未来的发展潜力很高。3 2可达性统计3 2 1道路交通网络构建在 ArcGIS 中对道路文件添加“时间”字段，按照属性选择分类后的道路，利用长度与时速计算各级道路到火车站所需的时间。添加研究区道路数据，接受所有路口随意转弯。检查道路的连通性后，设置所有节点参与计算，确定一条线上的任何连接点(包括节点)和另一条线是否连通，当然连通处也必须是另一条线上的点12。在有交点处，设置高程建模，即如果两节点的高程不同，则不会连通。研究中为获取通过各级道路到火车站所需的时间，以长度属性为自动识别条件，以时间为阻抗，小时为单位，在不对网络数据集建立行驶方向的前提下，完成路网设置并生成节点。3 2 2可达性计算在 ArcGIS 中加载火车站数据，将其作为目的地，各路口节点作为起始点，以时间为阻抗，计算各路口至火车站的最短时间。按照 Dijkstra 算法求解两点间最短距离，根据式(3)和式(4)，在ArcGIS中批量计算可达性。研究中根据时间分段，统计道路交通网络的可达性，得到可达性时间分段及对应的覆盖区域面积，如表 3 所示。221第 2 期闫政新:基于 ArcGIS 的区域交通可达性分析表 3可达性汇总结果Tab 3Summary results of reachability统计项具体内容时间分段/min0 1010 2020 30覆盖面积/km21 006 55907 57115 26分布区域丹大快速铁路和沈大快速铁路周围新区的东南方向、西南方向、东北方向和西北方向新区周边的西北部和东南部部分地带结果表明，金普新区交通可达性时间在 10 min以内的覆盖面积最大，占全区面积的 49 60%。这与距火车站的距离和金普新区内道路交通网络布局有密切关系。因研究区内的南北向有沈阳 海口高速公路和鹤岗 大连高速公路贯穿新区，提高了新区的交通优势。新区东西两侧沿海，港口和码头较多，道路相对较少。另外，新区内城市道路发达，为公交运营体制的发展提供保障，为新区的长远发展创造了有利的交通环境。4结语本文对研究区的路网密度进行了计算。基于路网通过加权的形式开展了交通可达性分析，分析数据显示研究区内的交通受地形和基础设施等条件影响，总体可达性呈现中部高周边低的趋势。该成果既为大连金普新区空间格局变化监测项目提供了基础数据，直观确定了区域交通的发展程度，又可为区域规划提供参考，也便于居民掌握出行路线。参考文献 1 封振华 控规层面城市公共服务设施规划评估研究 D 长沙:中南大学，2013 2 张楠楠 基于地理国情监测数据的城区居住适宜度分析 J 测绘与空间地理信息，2019，42(12):124 126 3 国家发展改革委 大连金普新区总体方案 Z 2014 07 12 4 侯松岩，姜洪涛 基于城市公共交通的长春市医院可达性分析 J 地理研究，2014，33(5):915 925 5 齐润冰 基于地理国情监测的金普新区综合交通分析方法研究