（交通运输规划与管理专业论文）城镇体系与公路交通适应性研究.pdf

摘要 随着经济持续、快速的发展，我国城市化进入加速城市化阶段，城镇数量 和规模必将迅速增长，城镇之问的联系越来越密切，城镇体系正朝着网络化的 趋势发展，这必然要求有与之相适应的交通网络体系来支撑它的发展。同时， 我国的公路交通建设也正以飞快的速度发展。因此在公路交通与城镇体系的快 速发展过程中，必须在它们之间建立一种彼此适应、相互促进的关系，才能实 现城镇体系与公路交通的可持续发展。 本文从城镇体系与公路交通理论和发展现状分析出发，通过研究城镇体系 与公路交通之间的辨证发展关系，揭示了不同经济发展阶段、不同城镇空间类 型下公路交通与城镇发展的关系，探讨了城镇体系与公路交通在布局、结构等 方面的配置协调，并建立了我国城市化与公路网密度的相关性模型。引入分形 理论对城镇体系与公路交通的空问结构进行分形分析，揭示了城镇体系与公路 交通网络之间的关联互动的演化关系，得出了公路交通网络的分维应与城镇体 系的分维相匹配的结论。基于上述研究，提出了城镇体系与公路交通适应性评 价的基本内涵，根据适应性评价的要求和目的，构建适应性评价指标体系，应 用改进的灰色平均关联度模型对城镇体系与公路交通适应性进行综合评价。最 后，以金华市为研究背景，计算金华市城镇体系与公路交通的适应度，并在适 应性综合评价的基础上，对金华城镇体系和公路交通进行网络整合研究，以实 现金华市城镇体系与公路交通的可持续发展。 关键词：城镇体系；公路交通； 分形； 适应性；灰色理论 a b s t r a c t w i t ht h ee c o n o m yo fo u rc o u n t r yd e v e l o p i n gl a s t l y ，q u i c k l ya n dw i t ht h e u r b a n i z a t i o nd e v e l o p i n gm o r ea n dm o r es o o n ，t h eq u a n t i t ya n ds c a l eo ft h et o w nw i l l i n c r e a s eq u i c k l y ，a n dt h ec o n t a c to ft h et o w n si sc l o s e r ，s ot h et o w ns y s t e mi sb e i n g d e v e l o p e dt o w a r d st h en e t w o r k a tt h es a m et i m e ，t h eh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o no fo u r c o u n t r yi sd e v e l o p e da tt h eq u i c ks p e e d w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h e h i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n a n dt h et o w n s y s t e m ，a na d a p t a b l e r e l a t i o nm u s tb e e s t a b l i s h e db e t w e e nt h e m ，s ot h e yc a nr e a l i z et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h i sp a p e rs t a r t sw i t ha n g l i c i z i n gt h et h e o r yo ft h et o w ns y s t e ma n dt h e h i g h w a yt r a n s p o r t a t i o na n dt h e i rc u r r e n ts i t u a t i o no f t h ed e v e l o p m e n t t h r o u g h s t u d y i n gt h ed i a l e c t i c a ld e v e l o p m e n tr e l a t i o na m o n gt h e m ，i th a sp u tf o r e w o r dt h e r e l a t i o no ft h ed e v e l o p m e n to ft o w na n dh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o nu n d e rd i f f e r e n t s t a g eo fe c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dd i f f e r e n tt o w ns p a c et y p e i td i s c u s s e st h e c o o r d i n a t eo ft h et o w ns y s t e ma n dh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o ni ns u c ha sl a y o u ta n d s t r u c t u r e t h e ni te s t a b l i s h e so n er e l e v a n tm o d e lb e t w e e nt h eu r b a n i z a t i o na n d d e n s i t yo fh i g h w a y t h i sp a p e ru s e df r a c t a lt oa n a l y s i sf r a c t a lr e l a t i o nb e t w e e n h i g h w a yt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m a n d t o w n s y s t e m ；i t r e v e a l st h er e l a t e da n d i n t e r d y n a m i ce v o l u t i o nb e t w e e nh i g h w a yn e t w o r ka n dt h et o w ns y s t e m t h ef r a c t a l d i m e n s i o no fh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o ns h o u l dm a t c hw i t ht h ef r a c t a ld i m e n s i o no f t o w n s y s t e m b a s e d o nt h ea b o v er e s e a r c h e s ，i t p u tf o r w a r dt h ec o n c e p t o f a d a p t a b i l i t y o fh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o na n dt h et o w n s y s t e m a c c o r d i n gt o t h e r e q u e s to ft h eo v e r a l le v a l u a t i o n ，i te s t a b l i s h e se v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m t h e n ，u s i n g t h e i m p r o v e d m e t h o do f g r e y c o r r e l a t i o n d e g r e e t oe v a l u a t et h e h i g h w a y t r a n s p o r t a t i o na n dt o w ns y s t e m f i n a l l y ，c o m b i n i n gt ot h eh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n a n dt o w ns y s t e md e v e l o p m e n ti nj i n h u ac i t y ，t h i sp a p e re v a l u a t e st h ea d a p t a b i l i t y o ft h e ma n da c q u i r e st h er e s u l t b a s e do nt h er e s u l to ft h ea d a p t a b i l i t ye v a l u a t i o n ， t h i sp a p e ri n t e g r a t e st h eh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o na n dt o w ns y s t e mi nj i n h u ac i t yf o r t h ep e r s i s t e n td e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：t o w ns y s t e m ；h i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n ； f r a c t a l ； a d a p t a b i i i t y ；g r e yc o r r e l a t i o nd e g r e e l i 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承 担。 作者签名： 融譬 日期：埘r 年牛月2 f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 作者签名： 导师签名： 1 、保密口，在一一一年解密后适用本授权书。 2 、不保密妇。 ( 请在以上相应方框内打“”) 融键 斛 日期：扣叮年中月工# 日 日期：州啤午月z 7 日 | 第一章绪论 城市是人类聚居的一种重要形式，是人类社会、经济文化发展到一定阶段的 产物，是一定地域内的社会、经济、政治和文化中心，是人类精神文明的瑰宝。 随着人类社会的进步和发展，社会生产力不断提高，城市的数量和质量、规模和 实力空前扩展，城市与城市之问的联系越来越密切。大大小小的城镇依托迅捷的 交通体系联结成在社会经济上具有高度关联性的城镇体系。而公路交通网络是城 镇体系的骨架，是联结城市的“血管”和“脉络”。因此在区域公路交通和城镇 体系的快速发展过程中，如何协调两者的关系，选择恰当的可持续建设和推进方 案，已成为当今世界城市发展进程中富有挑战性的问题。 1 1 研究背景、意义 改革开放以来，中国的城市化进程空前加速，城市化进程正处于从“起始阶 段”向“加速阶段”转化的过渡期，城市数量和规模增长迅速。城市化进程的不 断加快，对中国城镇体系变化产生了很大的影响。城镇数量随城市化水平提高而 逐年递增，1 9 9 4 年全国设市城市13 5 个，城市化水平l o 6 ；2 0 0 3 年全国设市 城市激增为6 6 0 ，城市化水平提高为4 0 5 3 。与此同时，由于国内外各种因素 的影响，我国公路交通建设特别是高速公路的建设也以前所未有的速度向荫推 进。截至2 0 0 3 年底，我国公路通车总旱程已达1 8 0 9 8 万公里；高速公路从1 9 9 8 年起开始实现零的突破，2 0 0 3 年底就达到2 9 7 万公里。总量位屠世界第二，增 长速度位居世界第一。据交通部2 0 0 0 年4 月披露：未来2 0 年中国将建成总欧 3 0 5 万公里、沟通全国“五纵七横”的交通干线网。它将连接全国5 0 万人口以 上的所有城市，形成大城市问、省际问、区域间4 0 0 5 0 0 公里以内当日往返， 8 0 0 1 0 0 0 公里当日直达的现代化交通干线网。这些城镇体系和公路交通在区域 发展中相互作用，相互影响而产生新现象和新问题，必将对城镇和乡村的发展、 区域的长期开发等产生深远的影响。公路交通网络是支撑城镇体系发展的重要手 段，其发展战略的选择决定了未来城镇空间形态，只有在城镇体系和区域公路交 通之间建立一种彼此适应、相互促进的关系，才能够使区域的社会、经济、人口 与环境协调发展m 。 1 2 问题的提出 由于我国城镇体系和公路交通以从未有过的加速度迅猛发展，国内外相关研 究预测和建设管理却相对滞后，城镇体系和公路交通在区域个体和整体发展过程 中，产生了许多问题和隐患。主要体现在以下几个方面”1 ： 1 交通规划与城镇规划存在矛盾。基于区域规划的视野，城镇规划属于点状 网络规划，交通规划属于线状网络规划，两者多头规划，自成体系，互不统一。 两者规划的职能部门、目标不同，城镇规划的目标是合理配置生产力，有效利用 资源，协调居民居住空间等。交通规划的目标是降低节点间的运输费用，提高交 通通行能力，解决道路拥挤问题等。交通规划与城镇规划的分离，分工不明确， 既影响了各自职能和作用的发挥，也影响了区域社会、经济的协调发展。 2 城镇体系与公路交通发展不协调。改革开放以来，我国城镇数量和规模增 长迅速，但仍没有摆脱布局较为分散，城镇规模较小的问题，难以对周边产业和 人口产生较强的吸引力。另外，公路交通建设落后于城镇经济的发展，公路网覆 盖度低，区域公路网的通达性、规模和等级匹配等方面还存在许多不合理的地方。 投资巨大的高速公路远未达到设计交通量，但与之并行的一般公路却处于饱和状 态的怪现象屡见不鲜，使不同规模的城镇之间交通不畅，阻滞了城镇体系的发展。 反过来，由于城镇体系分散的布局，也造成了区域公路交通了运行效率低下的问 题。 因此，本论文选题为城镇体系与公路交通适应性研究，旨在根据城镇经济发 展和城镇建设所面临的新特点、新形式，紧紧围绕公路交通与城镇体系协调发展 的总目标，对两者进行整合，可以为相关研究和政府决策提供借鉴和参考。 1 3 国内外研究实践概况 1 3 1 国外研究 法国地理学家戈特曼( j g o t t m a n n ) 于1 9 5 7 年提出了大都市城镇连绵带的 概念，并预言大都市带是人类居住形式的最高阶段。大都市连绵带彤成的动力主 要在于科技进步和规模经济效益所导致的产业与人口在空间上集聚与扩散的结 果，交通运输与通信的高度发达是其形成的条件，但是戈特曼未对该地带的交通 干线连接，交通与产业、城镇的相互作用进行深入分析”1 。 加拿大地理学家麦基( m c g e e ) 针对发展中国家大都市连绵带的发展，提出 灰色区域理论。灰色区域理论认为便捷的交通条件和完善的交通网络是灰色区域 形成的重要条件。 美国从5 0 年代中期开始有计划的建设高速公路，并通过对高速公路经济带 沿线的自然、经济、社会条件进行详细调查的基础上，建立高速公路经济带系统 模型，用卫星图片和计算机技术进行模拟仿真，预测系统在各种参数情况下的相 应动态行为。 8 0 年代，英国专家汤姆逊( j m i c h a e lt h o m s o n ) 对诸多城镇实地考证后认 为，地理特征、相对可达性、建设和动态作用是影响城镇的四大要素，其中相列 可达性与动态作用均与交通条件有关。同本学者j i i 上秀光等根据本国城镇发展的 实践，提出了交通结点和城市功能轴理论，把交通建设和城镇形成、发展紧密联 系起来，主张沿交通轴线向小城镇分散城市的功能和结构“3 。 1 3 。2 国内研究 我国专门研究交通和城镇体系发展的研究至今不多，顾朝林在研究中国城镇 体系和大都市空间扩展时，发现城镇农局具有很强的交通指向性。过秀成从公路 在城镇空间发展中的作用、公路对城镇布局和空间扩展的影响以及公路网络布局 引导城镇空间发展特点三方面入手阐述了公路交通网络引导城镇空间发展的特 点与规律。张尚武( 1 9 9 5 年) 认为在城镇密集地区，综合交通网络是城镇形态 变化的最主要影响因素之一。储茂东等( 1 9 9 8 ) 以甘肃酒泉为例，研究了过境公 路与城镇形态之间的关系。 候学刚( 2 0 0 2 ) 提出了逆转快速干道和城镇体系区域整合负面效应的基地化 模式，并根据中国目前快速干道和城镇体系整合的后续影响、反馈和监控薄弱的 现状，探索性地建立了快速干道和城镇体系区域整合的动态监控流程，季j 步建立 了快速干道和城镇体系的区域可持续发展的基本框架。 目前相关研究大多停留在理论分析的层次上，缺少定量的研究，尤其是公路 交通和城镇体系适应性研究急需强化深入，以适应城镇和区域发展的需要。 1 4 本文研究的主要内容及框架 本文从可持续发展角度出发，通过对城镇体系与公路交通发展的特点及两名 之间关系分析，应用分形理论对城镇体系与公路交通网络进行评价，采用理沦研 究与实证分析相结合的方法，以系统的思想为指导，实现对城镇体系与公路交通 适应性的深入、系统的分析。具体内容包括以下几项： l t 本文首先从城镇体系与公路交通的理论研究入手，揭示了交通在城镇体系 的形成、演化以及城镇的空间分布中所起的作用。在分析城镇体系与公路交通发 展概况的基础上，揭示了城镇体系与公路交通系统之间互动作用的宏观体制和微 观机理，分析不同经济发展阶段和不同城镇体系类型下公路交通和城镇发展的规 律。探讨了城镇体系与公路交通的在等级结构与布局上的配置与协调，为城镇体 系与公路交通适应性评价提供了理论基础。 2 引入了分形理论。通过使用分形理论来评价城镇体系与公路交通网络，揭 示了城镇体系与公路交通网络是种关联互动的演化关系，得出了公路网络的分 维数应与城镇体系的分维数相匹配的结论。并以余华市为实例，计算出会华r j 公 路网分维数、城镇体系分维数以及城镇体系与公路网络的关联维数。 3 从城镇体系和公路交通发展相适应的目标和要求出发，构建了城镇体系和 公路交通适应性评价指标体系。在分析综合评价模型及其特点的基础上，应用改 进的灰色关联理论对城镇体系和公路交通适应性进行综合评价。 4 结合具体地区进行城镇体系和公路交通适应性评价的实例分析，得出其适 应度，并在综合评价的基础上，对本地区的城镇体系与公路交通进行整合研究。 本文研究框架如下： 4 第二章城镇体系与公路交通系统分析 城镇的形成及发展与公路交通之间有着密切的联系，城镇外部形态的演变和 扩张在很大程度上也受到公路交通的影响，科学地进行公路交通建设可以支持和 引导城镇体系发展成为合理的空间形态；而城镇外部形态的的扩展模式又是布置 公路交通的前提和依据，同时城镇的发展又促进公路交通的改进与完善。因此， 本章研究的主要问题就是通过分析城市化进程中城镇体系与公路交通系统之问 的互动关系，为城镇体系与公路交通适应性评价提供理论基础。 2 1 城镇体系与公路交通研究评述 2 1 1 城镇体系理论研究评述 城镇体系是指地处一定区域范围内一组相互关联的，具有一定结构和功能的 城市综合体。鉴于论文研究的主题，本文主要关注区域城镇体系空间演化规律、 中心地模式和网络城市理论模式的综合研究进展【5 】【“。 21 1 1 城镇体系空间演化规律 不同等级的城镇是不同区域经济活动的中心，城镇是经济要素极化的汇聚点 和扩散源，所以城镇体系的格局必然随区域系统的发展演化而表现出动态变化性 和阶段性特征，城镇体系的空间演化规律就是揭示其动态性和阶段性的客观规 律。城镇体系的空间演化对应区域整合空间演化一般表现为类似的四个阶段( 弗 ! 旦德曼也将城市空间扩展划分为原始城市阶段、边缘启动阶段、副中心形成阶段 和城市带形成四阶段【7 】) ： ( 1 ) 相对孤立阶段：对应于工业化前漫长的历史时期，由于社会经济的不 发达和交通条件的落后，城镇发展缓慢，更多的是与周围的乡村发生联系。城镇 之间的联系还是很微弱，彼此孤立，城镇等级体系不完善。 ( 2 ) 分散的极化阶段：随着工业化的进展和交通运输的发展，工业和人口 越来越向条件优越的地区集中。铁路交通的出现使城镇的联系得到进一步增强， 但由于工业化水平和交通运输条件的限制，中心城镇主要是与其影响区域范围内 的一些城镇发生较多的联系，各中心城镇之间的联系还比较薄弱。这个阶段是树 枝形城镇等级体系逐步完善阶段。 ( 3 ) 广泛的扩散阶段：随着中心城镇经济的不断发展，扩散效应日益增强， 中心城镇与周围城镇之间的社会经济联系更加紧密，中心城镇带动了周围城镇的 发展。随着公路交通的迅猛发展，各中心城镇之间的联系也同益密切。这个阶段 是树枝形的城镇等级体系强化的阶段。 ( 4 ) 相对均衡阶段：到后工业化阶段，大城市的扩散效应全面发挥，高速 公路、快速铁路等交通运输方式以及现代通讯技术的蓬勃发展使交通走廊地带的 城镇群走向专业化分工协作发展的道路，城镇群体也进入相对均衡的状态，树枝 形的城镇等级体系逐渐走向网络化，出现网络形的城镇体系。 因此交通方式的进步对城镇体系的空间演化起着至关重要的影响，不同的交 通运输发展阶段对应了不同的城镇体系空间形态，如表2 1 所示。 表2 1 交通走廊地带城镇体系空间组合和空间形态发展阶段表 丰七会发展交通发 城镇体系空间城镇体系空间城镇体系空 城镇体系特征 阶段展阶段组合关系发展形态发展阶段间形态 前工业相互的孤立 农业丰十会相对孤立阶段散点阶段城镇体系不完善 化阶段散点 工业化前相对孤立的 铁路运 期 分散极化阶段 散点 输阶段 树枝形的城镇体 系等级明显，土 【业化中串珠阶段 都市区 公路运 从关系 期 广泛扩散阶段 输阶段 城镇聚集带 l 业化后半网络形城镇体 期快速运城镇密集区系，网络形城镇体 相对均衡阶段带状阶段 输阶段人都市带系，网络节点重要 后1 = 业化性突出 时代 2 1 1 2 中心地理论和网络城市理论 中心地理论是由德国城市地理学家克墼斯泰勒( w c h r is t a l l e r ) 于1 9 3 3 年 提出的，被认为是2 0 世纪人文地理学最熏耍的贡献之一。他用抽象演绎法来研 究城镇空间秩序，提出聚落分布呈三角形，市场地域呈六边形的空间结构，并进 一步分析了中心地等级规模、职能类型与人口的关系，1 9 3 3 年发表德国南部 中心地一关于具有城市职能聚落的分布与发展规律的经济地理学研究一书，系 统阐明了基于市场原则、交通原则和行政原则的中心地系统的数量、规模和分御 模式，建立的中心地理论。以一k 三个原则共同决定一个区域城镇体系的形成和发 展。克里斯泰勒认为，高级中心地对远距离的要求条件高，因此，高级中心地宜 按交通原则布置；低级中心地提供较低级的商服活动，用市场原则布局较为合理： 中级中心地在布局上宜多考虑行政原则的要求“们1 。下面用图2 1 揭示三原则 基础上形成的各等级中心地的地域范围与数量关系。但是中心地理论没有考虑到 城镇体系的历史发展过程和未来的发展趋势，假设自然资源均一构成的城镇六边 形网格分布不具备普适性，以及仅仅假设中心地功能的相互依赖性存在于分级水 平之间，而不是存在于整体系统内部等，其局限性也是很明显。 市场原则下的中心地系统行政原则下的中心地系统交通原则下的中心地系统 图2 1 三原则中心地系统 网络城市理论是2 0 世纪9 0 年代以来世界城镇体系研究的新趋势和关注的新 焦点。随着现代经济全球化和世界经济的发展，日益增长的现代城市集聚区具有 错综复杂的走廊城市网，如荷兰的兰斯塔得、中国的沪宁杭都市连绵区。从理论 上而言，网络城市的演化过程包括轴心连接和散点连接两个过程。城镇体系发展 初期，以空间集聚为主，公路交通发展多为轴心连接。当城镇体系进入扩散阶段， 公路交通发展进入散点连接，产生大量的公路交通轴线满足空间的横向联系，网 络由此而生。网络的成长一方面使城市交织形成等级层次分明的网络，另一方面 也可能导致网络整体蔓延，各种空间沿公路网集聚产生城市空间的混乱。由于城 镇体系网络的生长与交织能力非均匀和各向同性，它总是向优势资源区位集聚和 扩散，中心地模式带有很大局限性，网络城市理论比较逼近现实城镇体系的发展 模拟研究。因而网络城镇和中心地模式在机制、特征、规模等方面具有较大的差 异性i ”】，如表2 2 所示。 7 表2 2 中心地与网络城镇模式的差异 中心地模式网络城镇模式 中心性节点性 规模相关性规模中立性 主从服务倾向弹性与互补倾向 均质商品和服务异质商品和服务 垂直可达性水平可达性 单向流动双方流动 交通价格 信息价格 空间竞争对价格竞争的歧视 资料来源：经济全球化与中国城市发展顾朝林等商务印书馆 2 1 2 公路交通网络研究进展 2 0 世纪2 0 年代至6 0 年代，汽车运输全面普及和发展，公路逐步形成比较 完善的网络，这一时期的公路网规划通常是以区域机动车0 d 调查为基础，预 测未来机动车需求，进行道路规划。6 0 年代以后，一些发达国家由于工业迅速 发展和城市化进程的加剧，区域公路网络迅速扩展。如美国芝加哥都市圈交通规 划( c h ic a g oa r e at r a n s p r t a t i o ns t u d y ) 成功开发了包括交通方式划分在内的 四阶段交通需求预测法，现代公路规划的方法就是在c a t s 的基础上发展起来的。 1 9 7 1 年日本广岛大都市圈首先进行了大规模居民出行调查和物资流动调查，将 “不同运输方式分担”模型运用到日本特色的交通发生、分布、分配三阶段交通 需求分析法中，推进了公路交通规划的发展。目前世界各国的公路网规划在调查 方法、数据分析、模型设计、预测技术、战略研究、规划的层次等方面都开始了 广泛的探索研究，与运输规划、城镇规划、区域规划、国土开发等方面的结合正 逐步开始深入。 2 1 2 1 公路网布局模式的研究 在我国，由于受经济条件和区域环境的限制，城镇体系综合交通系统发展的 战略思想是首先进行公路交通建设。因此决定了公路交通布局要完成城镇体系区 域开发，带动经济发展的使命。依据区域开发的模式，城镇体系公路网的布局模 式是为了区域城镇的有效连通，实现合理布局。根据区域城镇分布的特点，借鉴 国外城镇体系路网布局的发展模式，城镇体系公路网基本布局模式可以概括为六 种，各种模式的图示及特点和适用性如表2 3 所示i ”j 。 表2 3 常见的几种路网布局模式类型及特点 | l 模式类 基本图式特点适州性 号 开q 1 人口稀少及结构很少的 1 联结各结点的总里程 通刚络；树型结 八 最少； 2 受地理条件限制的地 i 构 2 路网的可靠性极差。 区。 1 中心节点聚集完备的 1 大城市与周围p 星城间 星爪型 生产要素特别强； 的交通网络； i i2 层次性好便于分级管 结构 2 地区级交通网络； 理： 3 海港腹地的交通网络。 3 中心节点交通方便。 1 两相邻结点的直达性 1 适用于边境环线： 环型结 门 好；2 围绕沙漠、沼泽、湖泊 i i i - - 一 构2 不中断交通的可靠性 等周围城市的交通网络； 较好。3 有不可穿越的障碍。 刺轮型 之 1 直达性、可靠性等兼容 1 适用于湖泊、海湾周围 性好； 城市的交通网络： ：，一l 2 环周围有极好的泄压结构 2 沙漠深处绿洲变通。 作用，分散聚集力。 1 交通网最便捷； 1 适崩于各结点的远昔很 完全圈 硷 2 ，不中断交通的可靠性 大情况卜的交通涮络： v好：2 城市群落间联系： 形结构 3 各结点的连通距离最 3 人口密度高、：l5 行频繁 短。的人区问的交通网络。 1 便捷性介于完全图型1 适用于岛屿地k ： 日日型 iii 与环型结构之间； 2 湖泊等较人面积不能连 结构 2 直达性与可靠性也介通的区域地区； 丁其间。3 + 沙漠等地区。 资料来源：交通区侥论及其应h j 管楚度人民交通出版社 2 1 2 2 公路网络模型研究 公路网络理论酝酿主要随公路网规划的发展而逐步成熟然而从规划方注本 9 身而言，由于复杂的社会经济环境，眺及运输需求状况与约束条件的连续不断变 化，所以公路罔规划就是一个动态的多目标优化的问题。目前公路网规划方法理 论上主要有两种类型，即以o d 调查流为基础的规划和以靠局和评价为重点的 规划，前者对中近期规划效果较好，质者则对决定投资与否本身带有强烈的政策 性。 表2 4 主要公路网络规划模型一览 建模对象理论模型 基本内涵 按家庭小区来预测出行产生或吸引数量；既是一种 增长系数模型研究出行生成的规划方法，也是一种逐渐成熟的理 论模型。 寻找小区产生或吸引数量同每个交通小区平均的 出行生成回归模型 社会经济特性间的关系。 以估计给定出行目的的每户家庭的m 行户数量为 交义分类模型基础，建立以家庭属性为变量函数预测出行发生 量。 模拟物理学万有引力定律，预测公路嗣络变化对出 重力模型 行的影响。 出行分布 出行决策并不是明确同距离关联，而是与满足出行 介入机会模型 目的的相对可达性相关。 在重力和其他分布模型之后再赢粥规划模型，重点 后分布模型 考虑出行特征和可用运输方式的特性。 方式选择 以效应最大化原理为基础，在一个相互排斥但总体 离散选择模型 完备的方案集合上建立选择模型。 w o r d r o p 模型以交通方式在网络中韵拥挤程度来调铃交通量。 树模型 计算交通分配量中建立多个树，寻求交通最优分 变通分配配。 基于最佳连接0 d 路段的集合，研究公路上人流和 线路出行分配模型 物流实用合理的出行分配。 2 2 我国城镇体系与公路交通发展概况 2 2 1 我国城镇体系发展概况 新中国成立5 0 多年来特别是改革开发以来，随着我国经济建设和各项社 会事业的推进，城市化发展迅速。城市化进程的不断加快，对我国城镇体系变化 产生了很大的影响“。 1 0 首先表现为在城镇数量随城市化水平提高而逐年递增，新中国成立之初，全 国设市城市只有l3 6 个，建制镇数量为5 4 0 0 多个，城市化水平仅有1 0 6 。到 了2 0 0 3 年，全国设市城市激增为6 6 0 ，建制镇的数量为2 0 3 5 8 个，城市化水平 提高为4 0 5 3 ，改革开放以来城市数量变化如图2 2 所示。 + 城镇数量 1 9 7 8 1 9 8 21 9 8 61 9 9 01 9 9 41 9 9 82 0 0 2 年价 资料来源：中国统计年鉴( 2 0 0 3 ) 顾朝林著，中国城镇体系历史现状展望 图2 2 改革开放以来中国城镇数量变化 其次，城市化进程的加快促使城市规模的扩大和级别的提升，1 9 9 5 年以来 我国不同规模城市数量变化如图2 3 所示。 出 妊 ! 醛 登 i + 1 0 0 ) j - & 口以上 i - - 5 0 1 0 0 万k 口 j o 一2 0 一5 0 万人口l 2 0 7 j a d 以! 1 9 9 51 9 9 71 9 9 92 0 0 12 0 0 3 年份 资料来源：中国统计年鉴( 2 0 0 3 ) 顾朝林著，中国城镇体系一历史现状展望 圈2 3 我国1 9 9 5 2 0 0 3 年不同规横城市数量的变化 从图2 3 可以发现，在近1 0 年来，由于城市化、运输技术进步等因素，犬 城市数量迅速增加，它在城镇体系当中的地位不断提高，城市和城市| 、日j 区域发生 了非常大的变化。区域呈现一个显著的态势：区域发展的同渐城镇化和城镇发展 湖咖|枷湖瑚m o 一一划巅蟮螺 伽伽l毫姗娜姗姗mo 的日益区域化，呈现群组化、网络化的演变特征。 2 2 2 我国的公路交通发展状况 我国的公路网包括以国道主干线为骨架的国道、省道、县道、乡道以及专用 公路等几类。新中国成立五十年来，我国公路交通取得了长足的发展，公路基础 设施总量达到了一定的规模，公路交通基础设旌面貌大为改观，公路交通对经济 和城镇发展的适应性状况有了很大改善。特别是9 0 年代以来成为公路发展最快 的时期，路网建设步伐加快，服务范围和整体技术水平大幅度提高，以高等级公 路为主体的国道主干线建设取得重大进展，初步形成连接一些重要城市及地区的 高速公路通道。到2 0 0 3 年，公路通车总里程己达到1 8 0 9 8 万公里，高速公路总 里程达到2 ，9 7 万公里，公路网密度达到1 8 8 5 公里百平方公晕。但和发达国家 相比，仍然存在着很大的差距，目前，我国公路网的密度仅为美国的1 5 ，印度 的1 8 ，德国、法国、英国的1 1 2 ，日本的1 2 2 ，若考虑人口因素和路况，人均 拥有公路数量和道路的服务水平与发达国家的差距就更大。因此，加快公路发展 不仅仅是我国交通发展的客观需要，也是我国现代化建设的需要。 2 3 城镇体系和公路交通系统互动关系 2 3 1 城镇体系和公路交通发展的辨证关系 城镇体系和公路交通是区域经济发展到一定阶段的必然产物。两者相互独 立，相互影响，相互制约。公路交通的建设推动着城镇体系数量和规模的变化， 制约不同城镇的产生和布局，以及城镇体系的进一步发展；反过来，城镇体系发 展是公路交通建设的必要条件，它将刺激和影响公路交通需求和使用效率的变 异。般而言，城镇体系发育越完善，城镇化水平越高，公路交通建设的水平和 规模也越高。公路交通的建设和城镇体系的发展统一于区域大系统的发展之中。 公路交通和城镇体系的区域共同发展，既存在相互的推动机制，也存在彼此的阻 抗机制，相互促进，彼此抗衡。如何确定城镇体系和公路交通的适应程度，引导 激励其推动机制，逆转其负面影响，对于城镇体系和公路交通的发展，具有重要 的意义。 从时间维上看，公路交通发展与城镇体系发展往往表现为非同步且相：互追赶 的互动关系。当公路交通发展滞后城镇体系发展时，城镇体系发展的客观需要就 成为推动区域公路交通建设的动力；当地区经济发展水平偏低，城镇化水平不高 时，公路交通建设滞后是制约城镇发展的瓶颈，在这种情况下，就会加快交通建 设步伐，使其适度超前于城镇体系发展水平。 从空间维上看，公路交通发展与城镇体系发展则表现为即排斥又吸引的互动 关系，这种关系是由各自的特点决定的。区域公路交通作为人流和物流的运输通 道，对城镇体系内的城镇的发展和布局有很大的吸引与集聚作用。起初的集聚对 公路和城镇发展均有利，但当过境的公路演变成为城镇内部道路时，彼此之间的 排斥作用将推动路一镇系统空间的重新布局”1 。 2 3 2 不同经济发展阶段的区域公路交通与城镇发展 空间是城镇经济发展的载体，城镇经济发展带来了城镇空间体系的演变，城 镇空间体系的演变又是城镇经济发展的需求和体现。经济的迅猛增长反映了技术 革新的扩散阶段，技术革新带来了新的投资和经济增长机会，其中每一次运输方 式的变革带来城镇形态和区域城镇群体空间布局的不断变化，促使城市轴向扩 展、圈层扩展，并逐步形成多中心城市，最后进入区域城市化发展阶段。不同经 济发展阶段下城镇空间演化如表2 5 和图2 4 所示。”“7 表2 5 不同经济发展阶段下城镇空间演化 前工业化时期工业化时期工业化中后期后工业化时期 生产方式资源密集劳动密集资本密集技术密集 产业结构第一产业主导第二产业土导第三产业主导第三产业主导 城镇体系团状城市星状城市多中心城镇体系城市连绵带 运输方式 水路运输铁路运输公路运输快速运输 卜团状城市- 一一 卫星城市一 l 一一多中心城市- h 城镇群 图2 4 不同经济发展阶段下城镇空间演化 2 3 3 不同城镇空间类型的公路交通与城镇发展 发达地区城镇体系的空间组织模式主要有两种形式：一是以一个或多个城市 为核心，周疆伴有若干中小城镇的团状群组，即都市圈；二是城镇以交通沿线优先 发展，不断聚集，形成城镇聚集的发展走廊，即城市带”1 。 2 3 3 1 都市圈公路交通和城镇发展相互关系及其一般规律 都市圈是以一个或多个中心城市为核心，以发达的联系通道为依托，吸引辐 射周边城市与区域，并促进城市之间的有机联系与协作分工，形成具有区域一体 化倾向、并可实施有效管理的城镇空间组织体系。区域公路交通网络的扩展将导 致区域经济活动的重新组织，有利于促进一些新兴的城市或城市区域的形成。同 时，区域经济活动重新组织将对区域交通方式起蓿导向性作用，交通发展和空间 扩展促进都市圈的形成。都市圈地区的特点是跨越行政界限，人口、经济集聚程 度较高同时又存在内部集聚程度差异的地区，这些特点提出了都市圈公路交通的 规划建设要与之相协调。而提高都市圈地区整体协调发展的一个重要方面是加强 区域城市之间、城市与区域之间的交通基础设施的对接，都市圈地区交通网络仍 然存在等级结构差别，因为都市圈内存在着经济积聚程度的差异，不同集聚程度 的城市之间、区域之间需要配置不同的交通方式或公路等级，以达到整个都市圈 地区内部交通的通达性以及整个系统更有力或更广泛地进入更广泛的区域。 2 3 3 2 带状城镇体系城镇发展与公路交通的一般规律 城镇的发展经过独立城镇膨胀阶段，进入城镇空间定向蔓生阶段，城镇发腱 有沿交通线发展的最优的趋势，城镇在空间结构上呈现聚合发展的态势，通常以 中心城市为辐射中心或节点，城镇群沿着连接各节点的区域性基础设施，特别是 高速公路、铁路聚集，呈现带状发展，形成城市带。 公路交通走廊与城市带、城市群地区的形成存在紧密关系：交通走廊限制在 交通基础设施沿线较为狭窄的范围内，因为公路交通走廊是城市带形成的必备条 件之一，其范围不会超过同一区域的城市带；第二，公路交通走廊主要的功能是连 接作用，所有发生的空间相互作用如人员、物资、信息的流动等都要通过交通走 廊来实现。城市空间扩展一般沿着交通线呈轴线发展态势，而交通线的延伸一般 沿主要城市之间的经济联系方向发展，随着相互之间人流、物流、信息流等的加 强，沿线成为交通线路密集、交通方式多样化的区域。 2 3 4 城镇体系与公路交通网络的配置与协调 2 3 4 1 公路网等级与城镇体系规模等级的协调配置 由于城镇体系是由一系列功能不同、规模不等的城镇所组成，一般而言，不 1 4 同等级的城市规模对应着一定等级的道路级别，大城市一中等城市一小城镇一乡 村之间要采用不同技术等级的公路相互衔接。总之，城镇体系的规模等级水平越 高，其对应的公路网的技术等级就越高。 候学刚提出了关于快速于道等级与城镇体系规模对应的基本标准如下： ( 1 ) 4 0 万人口以上人口规模的城市，至少应有一条高速公路和一条汽车专 用公路将其与市区和外省市连接； ( 2 ) 2 0 4 0 万人口规模的城市，应该有两条以上的汽车专用公路将其与市 区和外省市连接： ( 3 ) 1 0 2 0 万人口规模的城市，应有一条以上的汽车专用公路将其与市区 和外省市连接； ( 4 ) 1 0 万以下的人口规模的城镇，应有二级公路或二级以上的公路将其与 市区、县城和中心镇连接。 2 3 4 2 公路网布局与城镇体系布局的协调配置 制约城镇空问扩展最重要因素是交通可达性，区域公路交通建设改善了空间 距离，增强了各地城镇间的空间可达性，从而推动城镇空间扩展朝着区域层面发 展。另外，公路作为沟通地区城镇之间联系的桥梁，是城镇人流、物流的通道。连 接发达城镇带和经济核心区的公路通常成为区域内重要的经济发展轴线。因此出 入口公路成为城镇扩散的重要途径，特别是高等级公路，其对城镇布局的导向作 用是明显的，对于加快城镇化进程，推动城镇群的出现起着关键的作用。区域公路 网络布局引导城镇空间发展具有如下特点“： ( 1 ) 树枝形的公路交通网络，城镇向着树枝交叉点或端点处发展，从面促 使城镇体系的空间布局向着树枝型发展，即以一个大城市( 或特大城市) 为核心， 周围几个中等城市相围绕，由此再联系若干个小城市和更多的小城镇。在高速公 路端点和出入口处形成规模较大、影响力较强的中心城市和次中心城市。 ( 2 ) 方格网状的公路交通网络，城镇体系的空间布局形态向多核型方向发 展，即城镇体系内有多个核心城市，它们规模相近、引力相当，共同发挥对其他 小城市的空间作用，形成一种多核结构。地理位置、自然资源以及经济政治地位 优势明显的结点处形成规模较大、经济政治影响力较强的区域核心城市，这些核 心城市之间通常是由高速公路或一级公路连通；而位于交通网络中的下一层次的 城镇，分别形成次核心城市和一般城镇，次核心城市通常由一级公路或：j 级公路 连通，一般城镇则由二级或二级以下公路连通。 ( 3 ) 放射加环状的公路交通网络，在环的中心处，由于与其它结点之问的 联系方便，经济辐射力强，因此形成区域的中心城市，带动沿着放射线与环的交 叉点形成一般城镇的发展。 ( 4 ) 带状稚置的公路交通干线( 通常为高速公路或一级公路) ，在其沿线地 区，城镇容易形成空间上的一字排列、首位衔接的带状结构。 多核型 放射环型 带状型 图2 5 公路交通布局与城镇体系布局的关系 2 3 5 城市化与公路交通的发展 城市化是人口向城市集中的过程口。一般来说，城市化水平的高低可以体现 城镇体系的发展水平。综观世界各国城市化的历史发展，可以发现都表现为“s ” 型，经历了由慢到快、由快到慢的曲线发展过程，这一过程直接与社会经济发展水 平密切相关。城市化发展初期指城市化水平低于3 0 ：一个国家或地i 天的城市化 水平达到3 0 左右时，城市化进程将进入高速增长时期：当城市化水平大于7 0 ， 进入城市成熟发展时期。同时，经研究发现公路交通的发展过程也是类似于“s ” 型的l o g i s t ic 曲线形式，如图2 6 所示。 公路交通发展 城市化水平 图2 6 公路交通发展与城市化水平发展“s ”曲线图 1 6 入，彳；黼 陈彦光通过对城市化水平、人均收入及交通连接度三者之间的关系进行研 究，得出了城市化水平与交通连接度之间的线性相关模型“”1 卢= 爿z + 耆 ( 2 1 ) 卢为表征交通连接度的卢指数z 是城市化水平，a 、毒为参数。 通过模型我们得出城