高速公路交通流網(wǎng)絡的時空特征與城市空間關聯(lián)研究——以江蘇省為例.pdf

1、城市間的相互作用關系和強度在時空維度上持續(xù)的進行著動態(tài)演化，對其進行特征解析與結(jié)構(gòu)模式挖掘是人文地理學研究的核心內(nèi)容之一。本文依賴江蘇省高速公路連續(xù)觀測的海量交通流數(shù)據(jù)，綜合利用數(shù)理統(tǒng)計、計量建模、GIS空間分析、復雜網(wǎng)絡分析和數(shù)據(jù)挖掘等多種方法，在對交通網(wǎng)絡要素與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜性特征解析基礎上，引入多維時空分析的張量分解方法挖掘城市相互作用關系的時空耦合結(jié)構(gòu)，基于流動韻律進行空間演進機理分析與城市關聯(lián)模式提煉，論文嘗試為城市相互作用的時

2、空網(wǎng)絡分析提供新的理論工具與可行路徑。
　　江蘇高速收費站近年來呈現(xiàn)數(shù)量不斷增加的趨勢，“短距離”上的空間聚集是江蘇高速收費站節(jié)點分布的基本特征。拓撲結(jié)構(gòu)上，江蘇高速公路網(wǎng)絡規(guī)模提升明顯，但網(wǎng)絡的發(fā)育水平仍較低，發(fā)展?jié)摿^大等特點。疊加流量的江蘇高速公路收費站節(jié)點具有明顯“少數(shù)節(jié)點集中多數(shù)流量，多數(shù)節(jié)點承擔少數(shù)流量”的偏斜分布特征?？臻g格局上則表現(xiàn)出典型“南高北低”的分異特征，空間聯(lián)系的主導方向為東南-西北向，隨時間演進這一時空特

3、征保持相對穩(wěn)定。以收費站為節(jié)點，流量為邊權(quán)的交通流網(wǎng)絡整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為小世界網(wǎng)絡且日趨復雜，整體網(wǎng)絡的頂層結(jié)構(gòu)已有發(fā)育，但層次結(jié)構(gòu)仍處于分化中的特征?？傮w而言，從高速公路設施網(wǎng)絡與交通流網(wǎng)絡的節(jié)點要素和網(wǎng)絡特性揭示出高速公路網(wǎng)絡具有顯著的復雜性特征，且隨時間演進日益復雜。
　　江蘇高速公路交通流網(wǎng)絡的時空結(jié)構(gòu)特征，大致呈現(xiàn)為倒“不”字型的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在時間模式和空間模式上具有顯著的時空耦合特性。具體為，提取得到的基本不變特征、漸變特征

4、和突變特征三種時間模式有各自對應的空間模式，即時間的基本不變特征突出了江陰大橋的主通道作用，且過江陰大橋沿京滬線的聯(lián)系網(wǎng)絡是倒“不”字型的縱軸之一;漸變特征凸顯了滬寧線在蘇南地區(qū)城市空間聯(lián)系的重要作用，且沿滬寧線的聯(lián)系網(wǎng)絡是倒“不”字型的橫軸;突變特征體現(xiàn)的分別是以“常熟-南通”和“揚州-鎮(zhèn)江”為最高聯(lián)系層級建構(gòu)的網(wǎng)絡，且過潤揚大橋沿揚溧線與過蘇通大橋沿沈海線的聯(lián)系網(wǎng)絡是倒“不”字型的另兩縱軸。
　　江蘇高速公路交通流網(wǎng)絡時空結(jié)構(gòu)

5、具有明顯的階段性演進特征，可用于長尺度理論模型的提煉。從時間上可劃分為200401-200504、200505-200806和200807-201212的三個階段，對應整體網(wǎng)絡的空間結(jié)構(gòu)則大致呈現(xiàn)出由倒“T”字型向倒“下”字型，再向倒“不”字型演變。隨新增過江大橋的建成通車，時空結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出時間模態(tài)的增加與變動以及空間結(jié)構(gòu)的演變等特征，昭示不同區(qū)位上過江通道的定位與功能差異是要素流動空間分異及網(wǎng)絡時空結(jié)構(gòu)塑造的重要影響因素。高速交通網(wǎng)絡

6、階段性演進是整體網(wǎng)絡時空結(jié)構(gòu)演化過程的重要組成部分，在長尺度上表現(xiàn)為趨勢的分段而在小尺度上表現(xiàn)為波動結(jié)構(gòu)變化。在總結(jié)與歸納高速交通網(wǎng)絡受過江大橋建設、地區(qū)發(fā)展需求、區(qū)域發(fā)展政策、行政原則、投融資結(jié)構(gòu)等主要驅(qū)動因素前提下，基于江蘇的研究實踐，給出了一個包含路網(wǎng)零散分布、局部網(wǎng)絡建構(gòu)、區(qū)域初步成網(wǎng)、網(wǎng)絡發(fā)育延伸、網(wǎng)絡提升充實和網(wǎng)絡一體化的6階段演化過程理論模型。
　　城市空間關聯(lián)是城市節(jié)點的流入量、流出量以及城市間通行時間（距離）共同

7、作用的結(jié)果，江蘇省以高速公路網(wǎng)絡為載體的城市空間相互作用的關聯(lián)模型符合基于冪函數(shù)的牛頓型模型。關聯(lián)模型的空間阻尼系數(shù)值在四個時間節(jié)點的值均小于1，數(shù)值范圍在0.472～0.672之間波動，且有三個時點的值為0.645、0.672和0.649，總體表現(xiàn)出（時間）距離對城市關聯(lián)約束作用有限，以高速公路進行城市關聯(lián)對（時間）距離的敏感度一般。這一空間阻尼系數(shù)相對城市內(nèi)部尺度出租車（公路）交通流、全國尺度鐵路交通流較低，與全國尺度的航空網(wǎng)絡交通

8、流接近。
　　江蘇省域范圍內(nèi)提煉的城市關聯(lián)模式包含蘇北關聯(lián)系統(tǒng)、跨江關聯(lián)系統(tǒng)和蘇南關聯(lián)系統(tǒng)，且這一模式與《江蘇城鎮(zhèn)體系規(guī)劃(2001-2020)》和《江蘇城鎮(zhèn)體系規(guī)劃(2012-2030)》的全省城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)存在耦合與差異。其中，蘇南關聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部呈現(xiàn)出明顯的一體化聯(lián)系趨勢，蘇州、無錫、常州、南京等城市表現(xiàn)出顯著的中心性功能;跨江關聯(lián)系統(tǒng)以長江兩側(cè)形成的多個“雙核心結(jié)構(gòu)”為主，主要用于連接蘇南系統(tǒng)與蘇北系統(tǒng)間的關系，具有明顯的“通道

9、效應”;蘇北關聯(lián)系統(tǒng)組團內(nèi)部和組團之間的聯(lián)系在三個系統(tǒng)中最弱，淮安成為連接蘇北系統(tǒng)內(nèi)部不同組團間的重要節(jié)點。提煉的關聯(lián)模式昭示以“多板塊協(xié)同發(fā)展”的思路布局與規(guī)劃江蘇省域范圍內(nèi)的區(qū)域空間發(fā)展戰(zhàn)略應是優(yōu)先考慮的方案;在與兩個時期規(guī)劃的全省城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)對比后，建議在原有規(guī)劃基礎上，修正與補充串聯(lián)“無錫-江陰-淮安-徐州”的軸線為“徐錫城鎮(zhèn)發(fā)展軸”，形成“一帶三軸，三圈一極”的“井”字型城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu);并且不同方案之間的耦合性可為江蘇未來區(qū)內(nèi)和