区域综合交通网络通达性研究(可编辑).doc

区域综合交通网络通达性研究 北京交通大学硕士学位论文区域综合交通网络通达性研究姓名:陈静云申请学位级别:硕士专业:交通运输规划与管理指导教师:袁振洲20090601中文摘要区域综合交通网络通达性是综合交通网络结构完善程度、交通方式组合合理性、综合交通网络便利性的反映,为交通网络规划建设和运营组织提供理论依据。本文在分析单种交通方式通达性和连通性概念的基础上定义了区域综合交通网络通达性概念,分析了区域综合交通网络通达性的影响因素,量化了区域综合交通网络通达性的影响因子,构建了区域综合交通网络通达性计算模型,最后以京沪区域综合交通网络为实例证明了计算方法的合理性和可行性。具体内容包括:进行了通达性理论研究,在此基础上定义了区域综合交通网络通达性概念;总结了通达性度量方法,并将几种常见的评价方法进行比较,为综合交通网络通达性评价指标体系建立作参考。分析了区域综合交通网络通达性的影响因素,包括:交通网络因素、空间因素、交通方式因素、距离因素、费用因素和人的因素,前五个因素为综合交通网络节点和网络线路所具备的特质,其中人的因素重点分析了用户出行动机和用户路径选择行为。区域综合交通网络通达性影响因素为建立区域综合交通网络通达性评价指标提供了理论依据。量化了区域综合交通网络通达性影响因子。采用层次分析法确定节点重要度因子的定性、定量因素指标,对其量化;通过加权平均多种交通方式的旅行时间量化了综合加权平均旅行时间因子;按行政级别对线路重要度因子进行量化;通过综合交通网络用户平衡配流计算线路流量。研究了基于用户路径选择的综合交通网络平衡配流。根据层次分析法建立了基于用户出行需求的方式吸引函数,建立了综合交通网络交通分配模型,并对交通流量分配做了流程分析,从理论上实现了综合交通网络交通流平衡分配。根据交通网络特点,合理利用综合交通网络通达性影响因子,建立了综合交通网络通达性计算模型,并用实例证明模型的合理性和科学性。关键词:区域综合交通;交通网络;通达性;交通分配分类号:灿,. ., ,. :. ,. . .:. . . . . .,. ., , . .: ; ; .:塞窑适盔堂亟堂焦途塞 独剑挂直盟独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:僧煮;签字日期:力年月多日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名: 导师签名:历孝豸签字日期:少叶年月日签字日期音歹咿歹月,/日致谢本论文的工作是在我的导师袁振洲教授的悉心指导下完成的,从开题、课题的研究到论文的编写都得到了他的悉心指导,在论文研究方向、研究的方法、以及研究的意义方面都给予了明确的指导,让我收获颇深。袁老师渊博的学识、敏捷的思维、严谨的治学态度、开拓创新的科学精神、求真务实的学者风范等,给我留下了深刻的印象,将使我受益终身。一直以来,导师为我提供的是一个宽松的学习氛围,鼓励和支持我的独立思考和创造能力,同时也为我提供了大量的科研实践机会,使我的综合能力得到锻炼和提高。另外,导师在生活中,尤其在我面临人生际遇抉择的过程中,给予了我无微不至的关怀。谨向导师袁振洲教授致以崇高的敬意和由衷地感谢。衷心地感谢袁振洲老师在工作、科研和生活过程中给予的大力支持和帮助,袁老师高瞻远瞩的战略眼光和洞悉问题的能力让我受益匪浅。袁振洲教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在此表示衷.心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间,李艳红、赵莉、曹守华、吴先宇、李明华、田梦、马莉、蒋启文、叶芳同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助,还要感谢室友金巍巍、余碧莹给予我生活上的关心和照顾,在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人多年来一直默默地关心和支持我,特别是在我遇到困难的时候,无论多么艰辛,他们总是及时地伸出援助之手,我的每一步成长都与他们的付出分不开。绪论.选题的背景和意义本论文选题来源于国家高技术研究发展计划项目编号“基于需求特征的多种交通方式组合运能优化技术”研究中“综合运输方式组合运能优化及评价指标体系”任务的相关内容。交通运输业作为国民经济的基础产业,是国家进步和社会发展的基石,它的规模和质量决定了社会经济发展的规模和发达程度。随着我国经济的持续高速增长以及人民生活水平的提高,全社会对交通运输的需求急剧增长。目前我国在交通运输基础设施建设方面已经取得了长足的进步,综合运输体系已初现端倪,综合交通网络的畅通性和通达性成为了人们生活和国家区域发展所关心的重要课题。通达性,简单地说,指一个地方到达另一个地方的容易程度,可以用旅行距离、旅行时间或感知距离来衡量。通达性的高低决定出行城市与目的地城市之间社会经济联系的密切程度,若区域交通网络的通达性指数较低,居民出行频度下降,出行范围缩小,城市间潜在的人员流动亦形成出行障碍;通达性反映了区域与其他有关地区相接触进行社会经济和技术交流的机会和潜力,一个区域与其它邻近区域的通达性程度可以反映这一区域社会经济发展的程度,通达性程度的高低也强烈地影响着这个区域的社会经济发展。区域综合交通网络通达性是区域综合交通网络特性的重要指标,它可以反映综合交通网络结构完善程度、交通方式组合的合理性、综合交通网络的便利性等。作为评价交通系统能否优质、高效地完成运输任务,能否达到充分、高效、平衡、协调这一基本要求,综合交通网络通达性可以为一体化的综合交通网络的规划建设和运输组织提供科学的理论依据。. 国内外研究现状综述通达性研究起步较晚,目前在通达性的概念、评价方法和应用方面的研究还不成熟。通达性分为节点通达性和网络连通性研究。当前通达性的研究一部分集中于通达性概念和涵义的探讨,另一个方面是对铁路、高等级公路、航空和港口单种交通方式的通达性研究,或某种交通方式对区域空间通达性的影响研究:连通性研究一般以城市道路连通可靠性研究为主。以上研究均没有涉及到综合交通网络的通达性。.交通方式完善对区域通达性的影响研究这一部分内容属于通达性的应用研究。在国外,通达性的理论和应用研究发展迅速,通达性的涵义的完善、评价方法的改进及其在不同区域或新的领域的应用等都在日益丰富。】和】采用不同的通达性评价方法研究证实了欧洲高速铁路网和公路网均有利于提高边缘区的通达性水平,】评价了不同国家航空政策对航空节点城市的通达性的影响,】还对西班牙和法国边境高速铁路线对未来区域通达性的影响进行了评价,/】等认为通达性是公共运输规划的重要考虑因素,包括道路和地理覆盖两个方面,】采用传统重力公式和时间地理的研究框架探讨了公共交通的通达性。我国的通达性应用研究相对薄弱,对通达性评价方法的探索和改进等应用上都比较缺乏。只有最近几年才真正出现了对区域通达性的应用性研究成果,陆玉麒【】等以江苏省为例研究了高等级公路网建设对区域通达性的影响,陆大道【】院士以联邦德国为例详尽分析了通达性变化对区域发展的影响,宋炳良【】等探究了港口内陆空间通达性与国际航运中心建设,金风君【等对世纪我国铁路网络扩展和通达性的演变进行了研究,魏立华和丛艳国【】以京津唐大都市区为例研究了城际快速列车对大都市区通达性空间格局的影响机制,曹小曙【对中国干线公路网络联结的城市通达性、穗港走廊的通达性、珠江三角洲基础设施的网络演变及通达性的变化进行了研究,王法辉从中国的航空网络演变角度对通达性进行了研究。.海岸带区域的通达性研究海岸带区域由于历史的和自然地理条件方面的原因,一般是一国或一地经济较为发达、人口较为密集、交通网络较为发达的地区,因此对于通达性的研究实际应用方面,大多也集中于这一区域。国外这方面的研究区域大多集中于西欧的法国、英国、德国和西班牙,美洲的美国,亚洲的东南亚和日本。例如在上面提到的对西班牙和法国边境高速铁路线对未来区域通达性的影响的研究,和】研究了伦敦的环形公路引起了通达性变化对区域经济发展具有的积极作用,】研究了日本新干线对于经济活动扩散和人口移动的影响,他们所开展的许多研究致力于采用各种空间分析方法解决现实生活中的通达性问题。在国内,对于区域通达性的研究大多也集中于沿海地区,比如陆玉麟等以沿海的江苏省为例对高等级公路网建设对区域通达性的影响进行了研究,罗鹏飞【】等以沪宁地区为例研究了高速铁路对区域通达性的影响,曹小曙【】等以沿海的东莞市探讨了经济发达地区交通网络演化对通达性空间格局的影响和穗港走廊通达性及其空间格局分析。这些研究都是基于单种交通方式的研究,没有涉及到综合交通网络,而且可以看出,研究的区域基本上都是集中于沿海地区的。.交通网络连通性研究交通网络连通度常用公路网的边数或路径条数、节点数以及它们之间的关系来表示,连通性反映了网络中各节点的连通状况,体现了网络的一种结构上的特征。施耀忠,陈学武【】定义连通可靠性为规划区域内各节点依靠公路相互连通的强度,称为公路网的连通度,定义运用图论知识考虑到公路总里程、区域内节点数、相邻结点平均空间直线距离及道路弯曲情况的因素利用算术式将连通性表达出来。为了体现网络结构上的差异,徐军。罗嵩龄【】为路网连通度评价指标做了新的定义。基于对传统连通度的分析,秦霞、顾政华【等人提出路网加权模糊连通度的定义和计算方法,这种连通度考虑了节点重要度和线路拥挤度的影响,弥补了传统连通度计算存在的一些不足。.相关概念解释及研究内容. 概念解释为了科学、准确地究区域综合交通网络通达性,首先对本文中的相关概念的内涵外延界定如下:.综合交通“公共交通网络及其设施”和“运载工具”作为“交通”和“运输”的二项基本要素,为交通运输提高了最基本的物质基础。由水路、公路、铁路、民航和管道五种交通运输方式网络及其设施和运载工具组成的综合交通运输基础平台成为综合交通体系瞰】。.综合交通网络由各种运输方式有机配合衔接构成的、为乘客和货物提供多种运输方式服务的网络系统。基于以往的研究经验,综合运输网络多以铁路、公路、航空为主要研究对象,水运及管道运输局限性较大,因此本文主要考虑以铁路、公路、航空为主要运输方式的综合交通网络。.通达性通达性指利用特定的交通系统从某一区位到达指定活动区位的便捷程度,是评价交通网络的综合性指标【。显然通达性包含了空间与时间的概念,它反映了空间节点与区位之间的空间尺度和疏密关系,反映了空间节点之间的区位关系可以通过交通系统来克服。本文在以往研究基础之上将通达性概念进行扩展:从系统角度考虑,区域交通网络通达性除了反映时间、空间概念之外,还从用户角度考虑,综合交通网络通达性还应反映用户对交通网络的满意程度。.连通性连通性反映交通网络中各节点连通状况,是体现网络结构性能的一个重要指标。表征连通性的指标有节点连通度和网络连通度。节点连通度是度量一个节点与其它节点连通状况的评价指标;网络连通度则是从整体上反映路网中各节点连通状况的指标【】。从以上定义容易看出,通达性与连通性研究有一定的重叠部分,均考虑了交通网络。节点空间通达性研究未涉及到交通网络,交通方式的完善对区域通达性影响和区域通达性研究则考虑了交通网络因素。但其研究只停留在几何网络状态上,无法刻画综合交通网络的拓扑性质。. 研究内容本文的研究内容有两个层面一个中心。第一个层面是从规划者角度研究综合交通网络通达性,首先要研究区域综合交通网络结构特征,然后分析区域综合交通网络通达性的影响因素,量化综合交通网络通达性影响因子。第二个层面是从交通网络用户角度出发研究区域综合交通网络通达性,研究网络用户路径选择行为对综合交通网络通达性的影响,研究基于用户路径选择的综合交通网络用户平衡配流。并将用户影响因素纳入综合交通网络通达性的评价指标当中。一个中心是综合考虑规划管理者与用户要求,建立区域综合交通网络通达性计算模型,并用实例证明计算模型的可行性。.研究思路本文在分析以往通达性的研究基础上,深化区域综合交通网络通达性的内涵,建立综合交通网络通达性计算模型。本文研究思路为:一方面继承传统通达性、连通性计算方法中可用来描述综合交通网络的部分,另一方面研究综合交通网络的特性和用户路径选择行为,建立体现网络结构合理性和用户满意程度的综合交通网络通达性指标,最后构建计算综合交通网络通达性的计算模型。具体技术路线见图.。韭垂至垫古芏丝主芏立丝窑 缝垃通达性计募叫法研究图.本文技术路线? 通达性理论及度量方法研究. 通达性涵义通达性受到不同研究领域学者的广泛关注,也因此产生了对通达性概念的不同理解,其中较有代表性的包括:通达性是指在社会中产生的包括直接来源于个体作用与来源于整个社会如交通拥堵、环境污染等副产品作用的必然花费】。是指个人参与活动的自由度【。通达性是指在一定的交通系统中,到达某一地点的难易程度【。通达性是指在合适的时间选择某种交通设施到达目的地的能力【。是由土地利用一交通系统所决定的、人/货物通过一定的交通方式到达目的地或参与活动的方便程度【】。通达性是指不同空间分布的点或区域之间相互影响的潜力【】。通达性是指城市用地在时空上可接近的方便程度【】等。对于通达性概念理解的差异,本质上是来源于通达性不同层面的涵义。一为客观层面交通运输或通讯通达性,即各点之间交通、交流的便捷程度,也就是区位评价:二为主观层面心理通达性,即按人的意愿产生的对某一空间点或区域的主观选择优先级。目前有关通达性的研究大多是面向客观层面即交通运输或通讯通达性,对于该层面的通达性的理解,包括两种类型:一种是从网络的空间配置角度考虑,以人流、物流、信息流的便利程度来度量某一点位的通达性大小,不同网络设施或网络目标对于待度量的点而言可能具有不同的权重。此时,网络形态、密度、结构等与通达性度量密切相关。针对点或区域通达性的计算,可以得到有量纲的绝对数值。另一种是从地理学第一定律出发,认为空间上两点间的相互作用,随着距离的增大而减小,并且从社会经济学的角度,考虑两点间的吸引力规模,将待度量的点与外部所有其他点之间可能的影响之和视为外界施加到该点上的总潜能,亦即该点的通达性,分析由于空间位置差异而形成的需求点和吸引点之间潜在吸引力的规模和变化过程。此时,需要考虑所度量的点位的需求规模和吸引点的引力规模,而与交通网络空间形态无关。针对点或区域通达性的计算,只能得到相对的无量纲的计算结果,其在比较环境下才有意义。目前已有的通达性研究基本围绕上述两种类型展开,并根据应用需求差异,从理论和方法上发展了不同模型、参数和应用技术流程。对于主观层面即心理通达性研究,比如园林景观规划过程中,不但要考虑时空上的易达程度,还要考虑心理上的易达程度。这时考虑了人的心理感受对于环境的认知,因此通达性分析需要和人的心理感受相结合。此外,还包括由于个体差异,如个人需求、个人能力、机会等的差别,而导致的对交通方式不同选择。本文所定义的综合交通网络通达性涵义为:综合交通网络节点相互之间到达的便捷程度和交通网络流量流通的畅通程度。.通达性度量方法随着人们对通达性概念认识的深化与通达性概念在应用领域的扩展,通达性度量方法不断涌现并且不断改进。由于网络特性、影响因素以及空间尺度等的纷繁复杂,通达性度量方法表现出多样性。就已有的文献资料来看,目前常用的通达性度量方法主要包括:距离法、累积机会法、等值线法、重力模型法、概率法、频率法、平衡系数法、时空法、效用法、基于矩阵的拓扑法、基于空间句法的拓扑法等等。其中,针对交通网络空间格局演变对城镇体系发展影响研究常运用距离法、累计机会法、等值线法、重力模型法、基于矩阵的拓扑法;针对新建交通基础设施的区域经济效应评价常运用距离法、累计机会法、等值线法、重力模型法、效用法、平衡系数法;选址分析与区位评价常运用距离法、累计机会法、等值线法、重力模型法;针对城市园林与建筑设计、景观规划常运用基于空间句法、的拓扑法与重力模型法;此外,有关社会文化等相关研究可能会涉及多种拓扑法。以下将按照网络特性对目前常用的通达性度量方法进行分类,并从涉及的通达性影响因素、适宜的空间尺度等方面对各种通达性度量方法进行对比分析。按照网络特征的差异,通达性度量方法可按图.所示体系进行分类。圈圈雷圈豳圜圈匦豳圈围圈豳圈 醴圜图.基于网络特性的通达性度量方法分类体系. .基于几何网络的度量方法几何网络是交通网络的几何表现,基于几何网络的通达性度量方法使用空间距离、时间距离跨越空间距离所需的时问、经济距离跨越空间距离所支付的费用作为基本因子来度量通达性。建立在几何网络上的通达性度量方法主要包括距离法、累积机会法、等值线法、重力模型法、平衡系数法、时空法以及效用法等多种方法。.距离度量法距离度量法是所有度量方法中最为基本的一种。它使用空间距离,时间距离跨越空间距离所需的时间,或经济距离为跨越空间距离所支付的费用来度量通达性。在所有这些方法中,最为基础的一种叫相对通达性,它用两个地点之间的自然间隔来度量它们之间的通达性,.并且还假设通达性是具有对称性的,即甲地对乙地的通达性与乙地对甲地的通达性是一致的。在相对通达性的基础上,又定义了总体通达性,即某地到所有其它地点的相对通达性的总和。在实际应用中,根据资料的可得性和研究问题的需要,相对通达性和总体通达性可分别以直线距离、旅行距离、旅行费用、旅行时间或其它一些相关的耗费来衡量。距离度量法固然简洁,却过于简单。实际生活中,单独用时间、距离或费用来度量一个地方被接近的容易程度,是受到许多限制的,对距离度量法,尤其是总体通达性的度量进行了修正,以加强距离度量法的适用性。但是提出可操作的计算模型的学者是,他于年提出了相对通达性和综合通达性 两个概念。相对通达性是指一点至另一点的空间阻隔;而综合通达性是指一点至区域中所有点的空间阻隔,可计算其空间阻隔的总和或均值:勺。或:厶,.:%式中:,?,:盯为网络中一点至另一点的空间阻隔;,为区的综合通达性。表征这种空间阻隔的指标有:两点间的空间直线距离、交通网络距离、出行时耗、货币成本及综合成本等。表征这种空间阻隔还可以应用阻隔衰减,即在实际的空间阻隔的基础上,引入阻隔衰减函数。衰减函数一般有幂函数、指数函数、高斯函数等。以上只是计算一个特定区域内不同结点的通达性,还可以计算该区域的网络通达性。参考文献【】根据上式推导出所有点间的空间阻隔,即网络通达性。为了便于比较多个城市道路网络问的通达性,必须对其进行标准化处理,计算网络通达性平均值为:丘 。.: , ,可 假设一个区域共有个城市,?,为分区的重心点,重心点之间的交通网络及其间的空间阻隔程度指标见图.,两两重心点之间的相对通达性指标值见表.。重心点的综合通达性和网络通达性指标值计算结果见表.。/一.、.?一图区域交通网络图.?表.重心点的综合通达性及网络通达性指标值 .比较表.和表.测算的通达性指标值可以得知:与问的空间阻隔程度最低,而与间的空间阻隔程度最高,可以认为与间的通达性最好,而与问的通达性最差:各重心点的综合通达性指标值有个点低于网络通达性平均值,个点高于平均水平。可以判断,和点的通达性好于其他点,其中点是通达性最好的点。.累计机会法、等值线法机会累计计算通达性的方法着重研究城市接近发展机会的难易程度,指居民从住地出发,利用某一种交通方式,在一定出行时间范围内所能到达的工作地数量及工作机会数量。其基本思想是:人们在不同的出行时段内,所能接近的发展机会数量是不同的,只要时间足够长,居民就能接近所有的发展机会。这种方法计算出来的通达性指标值与基于空间阻隔计算的正好相反,通达性值不是随着距离的增加而减少,而是随着距离的增加而增加。参考文献】提出了基于机会累积计算通达性的方法。所需数据包括:将大区域划分为一系列的小区,例如交通小区;每个小区内有人口、活动或者与活动有关系的实体分布在小区的重心点,如:工作岗位、办公面积、居民中的劳动力、家庭、住房面积等,此外,还有服务设施如商店、娱乐、医疗、教育设施等。这些分类还可以根据种族、收入水平、性别、家庭等等进行更精确的分层;有一种或多种道路交通网络将各个交通小区连接起来,并能通过该网络计算出两两小区间的空间阻隔。如果区居民出行克服了到区的空间阻隔,区居民就能接近区的所有活动,所有不大于该空间阻隔的小区的所有活动都应合计进来,则区通达性为:式中:是发展机会随出行时间变化的分布函数;是给定的出行时间。.重力模型法年璐【】在分析大都市区人口分布与居住用地开发模型中测算通达性指标时,明确提出所使用的通达性概念是指“机会相互作用的潜力,而不是指相互作用的难易程度,并提出了通达性指标值的测算模型:?争式中:彳,为区到区从事某种类型活动的相对通达性;为区的活动规模,如就业岗位数、人口等;.为区与区之间的出行时间或距离;是指数,表示区与区之间出行时间的效果。对上式求和可得到一点的综合通达性,即势能模型。此时,一点的综合通达性指标值是将区域中所有点的发展机会在此点上所具有的势能进行求和,即该点能接近的发展机会的数量:,厂式中:为区的通达性;为分布在区的发展机会;/例为区至区的空间阻隔衰减函数。势能模型测算出来的通达性值带有量纲,与发展机会的数量级相关,不是标准化值,结果不明了。而且通达性值的总计受的干扰很大,采用不同的空间阻隔函数删,会得到不同的 。在计算,没有容量限制的休闲设施如国家公园和没有竞争关系的商业设施如区域购物中心的通达性时,使用势能模型比较合适;但对于存在竞争关系的就业机会的通达性时,存在一定的缺陷。因为该模型只考虑到“供给方,而没有考虑到“需求方”之间的竞争。尤其是计算具有竞争关系的居民就业通达性时,有必要对该模型进行修正和改进。在势能模型的基础上,将“需求方考虑进来,认为考察一点的通达性不仅要计算发展机会在该点具有的势能,而且还要考虑发展机会的需求在该点具有的势能。因为发展机会存在于具有不同需求潜力水平的地区内,接近发展机会的能力部分上是由该区对发展机会的需求潜力决定的。通达性计算只有将供给与需求两方面的因素考虑进来,才能较全面地考察各区就业机会通达性的大小。而且可以通过比较就业机会的供需关系来判断通达性好坏。如果就业机会的供给量大于需求量,可以定性地认为该地区的就业通达性较好,反之,则认为该地区的就业通达性较差。当然,某地区就业供求关系的好坏还受到总体就业供求关系的影响。势能模型计算每个地区对就业机会的需求潜力和对某地区所具有的势能:乍?,睾厂。式中:,为区寻找就业机会的潜力;为区寻找就业机会的居民数量。应用该模型计算得到的通达性指标值有如下特性:通达性指标值没有量纲,数值已经标准化,结果简单、清晰、易于比较:通达性指标值的期望值或者权重均值是发展机会数量与寻求机会的居民数量的比值“,即就业率。若通达性指标值大于就业率,则通达性较好;若通达性指标值小于就业率“,则通达性较差。指标值越大,通达性越好。.平衡系数法平衡系数法是由运用统计方法中的熵最大定律推导出的通达性度量方法【。该方法在传统重力模型法之上对各点位流量进行约束。进而构建约束引力模型,包括单约束引力模型和双约束引力模型。当从需求点出发的出行量数目固定即需求点受约束时,称为单约束引力模型,此时存在吸引点对需求点的竞争:当与从各需求点到吸引点的到达量数目均固定,即需求点与吸引点同时受约束时,需求竞争和供给竞争同时存在,称为双约束引力模型【。.时空法、效用法时空法是在年代提出的时空地理学【】基础上形成的同时考虑空间与时间的通达性度量方法。该方法从个体角度出发,通过个体在特定的时空约束下,能够到达的时间一空间区域以及相应活动的选择,来度量通达性水平,常用时空棱镜的方式进行计算,有两种具体计算方法:一种是计算时空棱镜的体积,以体积的大小表达通达性水平,在时间预算下,时空体积越大,个体参与活动的可能性越大,则通达性水平越高;另一种是统计时空棱镜内的诸如商业、娱乐网点数目作为评价的指标。当时空棱镜范围内没有任何可参与的活动,采用第二种计算方式更为可取。效用法是在当时已有的通达性度量方法均不同程度带有主观或者经验主义色彩、缺乏理论支撑的背景下,借用微观经济学中消费者理论发展而成的。该方法从经济学的角度,将个体的出行行为看作一种消费行为,并以这种消费行为在交通一土地系统中获得的最终效益作为该个体的通达性水平的评价标准。效用法关键在于确定个体在吸引点可能获取的总体效益%,当总效益减去出行费用或时间之后,即为个体获得的最终效益%。时空法与效用法不仅考虑了交通因素和社会经济因素,还将通达性水平与个体出行行为直接建立起联系。.基于拓扑网络的度量方法基于几何网络的度量方法从不同角度出发,对现实中的几何网络尤其是道路交通网络的连通性、通达性水平进行度量与评价。与几何网络上的通达性研究不同的是,在区域航空网络、城市地铁网络中各点之间换乘次数、街区及场馆内部等的子空间之间的通视性度量等,诸如此类的通达性问题,拓扑距离比几何距离更重要。开展上述相关研究工作则需要应用基于拓扑网络的通达性度量方法。建立在拓扑网络上的通达性度量方法,根据度量因子所采用的运算方式差异,可划分为基于矩阵的拓扑法与基于空间句法的拓扑法。.矩阵拓扑法矩阵拓扑法通过整体通达性矩阵与最短距离矩阵运算来获取节点和网络的通达性水平。整体通达性矩阵可由网络的邻接矩阵导出。记为邻接矩阵,为网络中的节点数目,可以证明,的次幂萨的元素表示从点经过步到达点的路径数目。通达性矩阵?,某节点到达所有节点的直接和非直接路径数目总和气;,;,由此可以得出各节点的相对通达性指标瓦气/罗 一扭 /最短距离矩阵可由网络的连通性矩阵导出。记最短距离矩阵为,为网络中的节点数目,西表示节点与节点之间的最短路径。某节点到其他所有节点的最短路径综合,; 。由此可得出各节点的相对通达性指标/名喀。.空间句法拓扑法该方法通过空间分割,以分割形成的子空间为图节点,将整个网络转换成为空间连接图,运用图论的方法推导出一系列形态分析变量,如连接值、控制值、节点深度、局部集成度与整体集成度等,以描述空间在不同水平上的结构特征。此外,该方法还具有集成兴趣点到空间连接图以实现扩展空间句法的功能,并且可以依据兴趣点的不同吸引程度对连接线赋予不同的权重,这些功能对于城市规划、园林与建筑设计、景观规划等领域中度量某一点或某一区域的区位优劣性具有十分重要的作用。在关系图解基础之上,空间句法发展了邻接值 、控制值、深度值 、平均深度值 等一系列基于拓扑计算的形态变量。其中,平均深度值可表示该点所居位置便捷度的比较值。深度值 :规定两个邻接节点间的距离为一步,则从一节点到另一节点的最短路程即最少步数就是这两个节点间的深度值。深度值是空间句法中最重要的概念之一,它主要表达空间转换的次数,而不是指实际距离。平均深度值 :系统中某个节点到其他所有节点的最短路程即最少步数的平均值,即称为该节点的平均深度值,如公式所示。某节点的平均深度值大表示从此节点到其他所有节点需要转换的次数多,便捷程度差:其平均深度值小表示从此节点到其他所有节点需要转换的次数少,则便捷程度好。因此,平均深度值可表示该节点所居位置便捷度的比较值。句/一.几种常用的通达性评价方法的比较通过表.可以看到,各种不同的通达性评价各有优缺点,因此当我们要评价区域综合交通网络通达性时,要从多个角度进行评价行,这样才能更全面地计算综合交通网络通达性。表.几种常见的通达性评价方法比较.方法 定义 优点 缺点最短路径 交通网络中从一个节点到 计算简单 仅考虑了客观的路程和其他所有节点的最短路径 距离,没有考虑现实的经济、时间上的差别分散指数 所有区域内节点之间的最 反映了区域内的 没有考虑区域内各节点短路径之和 交通聚集与分散 的面积大小和节点本身程度 的稀疏程度的影响最短时间 表示某节点到区域网络内 考虑了交通的路 没有距离衰减,距离的其他节点的总的最少运行 况和通达性的现 长短对通达性的计算贡时间的总和 实时间意义 献不大。没有反映现实的数值意相对通达性 根据区域各节点的差异采 较好的反应了各用标准化处理得到的相对 节点之间的相互 义,过于抽象。比较关系意义的数值麟抬媚嘴跳性黝悃夥迸刁特笼漪会及地理形态考虑各城市的空间分布特征,合理安排网络布局和线路布设;另外交通网络因素.交通网络构成.交通节点的构造交通节点的分析是通过分析交通量特性逐步展开的,交通量在地理空间商的分布具有集中、散步特性,特定地域中,交通量集中的地区在地理空间上所占面积很小,但交通量在总量中的比重却很大,交通量散步特性正好于此相反,散布区域面积大,但交通量却很小,如果“以点代面”,交通量集中区域就构成交通节点。交通量一定发生在大量生成客货流和信息流的地方,客货流和信息流伴随着产业发展而产生的,生产力越发达,货物、旅客流量和信息流量越大。在现阶段,无论是在世界背景还是中国背景下,城市都是生产力最发达的地方,即大量客货流和信息流聚集的地方,也是大量生成交通量的地方。因此,可以说城市的发展是交通发展的驱动因素之一。同样,交通的发展也实现了城市发展所必需的人员流动、物质流动及信息流动。交通线的延伸驱动城市功能区间的不断拓展,城市与交通之间的相互驱动,是城市成为大量人口、物质、信息集中转换的场所,成为交通产生的源头,促成了城市与交通节点交通量大量聚集的小面积区域的重合。.交通节点的确定不同地域背景下重要的交通节点确定:全球背景下:交通量大量产生于经济极、能源级之间。全球背景中有五个经济极和两个能源极:西欧经济发达极、北美经济发达极、东北亚经济发达极、东南亚发展极;东亚发展极。各极心的特大城市代表就是全球背景中的重要交通节点。国家背景下:交通量大量生成于直辖市、城群圈之间。构成城群圈需要中心城市及簇拥的卫星城市,一般而言,中心城市就是各省、直辖市、自治区的省会城市,簇拥着是距其不远的地级市城市。国家级的交通节点就是这些城群圈的中心城市。省区背景下的交通节点:在省区背景下,重要交通节点是省、自治区、直辖市中的大、中城市,大型能源、原料基地主要指煤田、油气田,这些节点对省域经济起着举足轻重的作用,也是省域中交通量的集中地。县市背景下的交通节点:在县市背景下,县域中小城镇及大型生产力区成为交通节点。.综合交通网络交通网络是一个赋权的有向图,它是由节点与有向边弧构成的,网中每条边弧都与标为弧长的非负实数相关联,称此弧长为权。网中的节点即各种运输方式的车站、枢纽或多种运输方式的结合部,例如城市、地区中心、街道交叉口等:其边弧即该网络中车站之间、枢纽点之间或各种运输方式的结合部之间的区间线路,如铁路线、公路线、航空线、水运航线以及运输管道,例如两城市间的公路、两地区中心间的路径、两交叉路口间的街道等;其弧长是与该网络的边弧相关的数量指标,称边弧的权,例如线路长度、运行时间、运输费用等。这样一个用赋权有向图表示的交通系统,称为交通网络。.综合交通网络形态综合交通网络形状与区域经济和区域地理形态有密切关系,不同区域具有不同的地理社会经济特点,与相应区域相协调的综合交通网络不仅能节约交通费用,还可以使其通达性最好。下表为不同区域范围适合的交通网络类型示意表。表.交通网络类型与区域关系序类型网络类型示意图 经济及交通特性 应用范围号 名称运输量较小,全部节建设费用最省点贯通一体连接各节点的总里树形 人:稀少中国西部程最少及节点很小的交通网路网型可靠性极差句络各节点间运输量极大运输费用最省情况下的交通网络图完全不中断运输的可靠】城市群落间的交通网性最好;图型人口密度高、大区间各节点的运距最短眵 的交通网络幻大城市与卫星城市间的交通网络中心节点聚集完备星型爪 多节点的大规模生产的生产要素特别强;上星爪要素集中一点才能完层次特性好成生产的地区:型中心节点的聚集性地方航空网络爪型好海港口腹地的交通网除络境域环线两相邻节点间直达沙漠、沼泽、湖泊等性好环形周围城的交通网不中断交通的通达性好直达性、可靠性等兼外棘湖泊、海湾周围城市容性好轮型,?。的交通网络:棘轮周围有几号的泄型 沙漠深处绿洲地区的内棘压作用,能使聚集力匀交通网络轮型化建设费用和运输费日型用介于完全环型和完岛屿交通网络日目全图型之间:沙漠交通网络直达性和可靠性介型目型于完全图型和树型之叨 多湖区交通网络间同时,综合交通网络的运输形式与区域社会形态密切相关。产业革命以来我国已经顺序历经了资源密集型、以资金密集型及以信息密集型为主的三种形态的产业社会。以这三种产业为主的产业社会需求对应的交通运输的方式、特征形态分别是:以火车、轮船或铁路、水路运输方式为主或为特征的交通运输形态、以汽车或公路运输方式为主的综合运输为特征的交通运输形态以及以航空运输方式和通信为主的综合交通为特征的交通运输形态。当某种交通运输方式或线路在国民经济中起着举足轻重的作用时,该条线路吸引的人流货流更多,则更有可能得到充分利用,其体现的适应交通量也更具有现实意义。礁豁霖卜燃景星卜燃麓卜燃耧何仉一/礁争粪争蒺妒燃攀 学方法?/ 学方法?/氟磊奔、资源密尽可能/业中劳动和幂曼压乱以火车轮船为集型产丝降鹰运费所占成查规 经济 分立主的铁路水路业为主第方供本大,降低模的 学原 运输海洋、内河的产业方的运 资受法律堡蝗 理 系统社会 运河运输/系统输成本限制/本一/?以高速公路为主到门的厶资金密降 偷的公路运输产聚集运譬竺集型产 低金含量综合输,保量全 重量轻、价值业为主资高,资运输证干线芑, 高,用户需求量的产业金 金成本系统运输的理/ 少且分散社会 成 占成本雕落在途时间/一高速太第一位/ /?、发展信息或 /久脑中的信怠仄套国际 全球高速信息降实现量最大,这类科技密经济民 公路、卫星系便捷产品要在全球 综合集型产学中航,统、国际民的全聚集生产要 运输业为主的位发展 航、全球高速球交素,通行就是的产业 系统移理全球 铁路、高速公通使信息产生位社会通信路运输系统乡移的行业/蓁、/系统 /图.社会经济形态与交通运输方式关系 .空间因素在地理学、经济学以及城市规划等学科领域,长期以来,人们对于通达性研究只限于一般现象的观察,一些指标的统汇总及简单的计算。这些研究方式只能获得表面的、相对静止的、孤立的认识。通达性空间因素研究主要目的是研究区域空间分布特征、城市属性分析,从而获得通达性空间内涵。在影响城市通达性诸多因素中,城市地理位置的重要性早已被人们认识。地理位置对城市通达性的影响主要包括以下几个方面:相对于海路的位置。该城市是位于沿海还是内陆即使位于内陆,要进一步考察进入海洋的可能性及方便程度,如有误方便的运输通道和港口等。在将近年来世界的发展中,证明临近海洋是有利的地理位置。从通达性的角度看,临近海洋的地理位置对外界有其是国外的联系的通达性较高,加大其他城市通往对这些地区的交通投资,有利于提高整个区域的通达性。与大城市及集聚区的空间联系关系。它是指距离重要的大范围内大城市及集聚区的远近,中间有无特殊地形或自然要素的阻隔,或其中有无足够的交通、信息联系工具等。除了节点城市的地理位置和空间联系之外,城市的内在属性也是影响网络通达性的重要因素之一。城市属性包括:城市经济状况、政治、军事地位、城市人口数量与组成结构及城市交通需求。城市经济发展状况。通达性主要反映的是人流或货流在交通网络中的流动畅通性,经济刺激交通的产生。经济发展快速的城市出入境流量大,交通需求量较其他地区要大。反映城市经济发展状况的指标有:国民生产总值、人均收入等。政治、军事地位。与城市经济发展状况类似,在给定地区内政治军事地位高的城市出入境人流量较大。政治辐射范围较大的城市需要与其管辖之下的地区或城市建立完善的交通体系。城市人口数量与组成结构。网络中通达性高能够吸引更多的达到机会,人们有对生活环境日益增长的愿望及靠近通达性高的城市居住地偏好,因此人口数量与网络通达性互相影响;另外,城市人口组成结构影响城市对外客运交通组成方式,高收入群体、中等收入及低收入人群对交通方式的选择不尽相同。因此综合交通网络通达性的合理性、公平性需要多角度考察。.交通方式因素五种运输方式的产品客货在空间的位移虽然是同一的,但由于这五种基本运输方式在运载工具、线路设备和运营方式等方面各不相同,其技术经济性能速度、重量、连续性、保证货物的完整和旅客的安全、舒适程度等对地理环境的适应程度和经济指标能源消耗、投资多少、运输费用大小、劳动生产率高低等是不同的。系统对于交通运输的要求是运量大、速度快;路网用户对交通运输的要求是安全、迅速、经济、便利。各种运输方式的技术经济特征可以从上述要求出发,按照一下几个方面进行考察。速度是交通运输,尤其是旅客运输最重要的技术指标,也是主要的质量指标。运输方式的速度有技术