《武汉都市圈路网空间通达性分析》

地理学报

ACTAGEOGRAPHICASINICA

Vol.64,No.12Dec.,2009

武汉都市圈路网空间通达性分析

刘承良1,2,余瑞林3,熊剑平2,曾菊新1(1.华中师范大学城市与环境科学学院，武汉430079；

2.湖北大学商学院，武汉430062；3.安庆师范学院资源环境学院，安庆264011)

摘要：以武汉都市圈为例，通过距离算法、拓扑算法和空间句法模型，构建系列通达性数理

模型，定量分析武汉都市圈路网发育的空间结构性规律：武汉都市圈路网整体发育水平和通达性格局保持高度相关性和一致性，空间差异显著；通达性遵循距离衰减律，空间收敛整体效应明显，呈现三大等级圈层和“中心—外围”结构；高等级路网发育不均衡，引起时空距离通达性圈发生“摄动”变形，呈西北—东南向倾斜的“Y”字形结构；拓扑连接等通达性圈更是出现“破碎化”，交通轴线网络呈“轴—辐”式和“鱼骨刺”状空间伸展序；同时，路网发育的等级差异性也导致整个网络伺服效率和应对“拥堵”能力的低下，并形成沿长江东西向、沿京广南北向两条带状集成核，成为整个路网的第一等级交通轴线，控制整个都市圈网络连接性，强化交通轴线交汇处—武汉市的中心性优势；路网通达性这种等级空间格局与圈域城镇体系、交通设施和社会经济发展状况密切相关，尤其是与高速公路为代表的高等级路网发育水平，表现出复杂的共轭协调关系。关键词：通达性；路网；空间句法；武汉都市圈

1引言

通达性已经成为城市—区域一体化联系与发展的先决条件[1]。都市圈的空间演化与交通网络的发展表现为一空间互动过程[2]，交通运输网络成为都市圈空间系统运行的物质条件和必要前提，其通达性的优良与否决定着城市与区域之间物质流、能量流和信息流的通畅程度。通过通达性分析，可反映城市—区域的接触作用程度，以及社会、经济、文化和技术交流的机会与潜力。从交通网络与作用可进入性方面揭示都市圈网络地理空间特征，分析评估城市—区域运输联系的空间形式成为当前研究的焦点。

研究内容上，四个重要命题倍受关注，即如何定义和评估通达性、如何运用通达性分析空间形式、如何运用通达性分析新的交通和通讯技术变革、通达性如何影响城市空间形态[4]：①通达性的定义和评估，认为“通达性是一个灵活的(slippery)概念”，不同学者对其内涵有不同的理解[5]，通达性既是客观层面的网络交通、交流的便捷程度，也是主观层面的节点心理优先选择，既是交通设施(铁路、公路、航空、码头港口、车站及综合交通等)、公共服务设施(公园绿地、医院、商场、学校等)等实体空间的区位评价，也是通讯系统等网络空间的关系表达[6]；②空间形式的通达性分析表明，城镇网络通达性与交通网络设施建设、中心城市等级体系密切相关，空间形态上呈“轴—辐”放射状与同心圈层状空间结构[7-10]；③新的交通与通讯变革的通达性分析，主要集中于分析高速交通建设对都市—区域联系通达性的影响[11,12]；④通达性对城市空间形态的影响研究，主要分析交通运输网络收敛作用下的网络城市、走廊城市等城市新形态的形成与发展[13,14,1]。

研究方法上，关于交通网络的通达性计量分析成为热点，主要思路是将交通网络抽象成几何网络或拓扑网络，从空间阻隔(如距离度量法，主要考虑实际距离、通行时间和

收稿日期：2009-01-09;修订日期：2009-05-05

基金项目：国家社科基金项目(08BJY015);教育部人文社科青年基金项目(08JC790030)[Foundation:NationalSocial

ScienceFoundationofChina,No.08BJY015;HumanitiesandSocialSciencesFoundationofMinistryofEducationofChina,No.08JC790030]

作者简介：刘承良(1979-),男,博士生,讲师,主要研究方向为城乡发展与区域规划。E-mail:chenglianglew@163.com通讯作者：曾菊新(1950-),男,教授、博导,主要从事经济地理学研究。E-mail:zengjuxin@mail.ccnu.edu.cn

1488-1498页

12期刘承良等：武汉都市圈路网空间通达性分析1489

运输费用)、空间作用(如重力度量法，以Hansen潜能模型和Shen供需势能模型为代表)、机会累积(如累积机会法，以工作、学习、购物、医疗、休闲等交流机会的多少来评价)、空间连接(如拓扑度量法，只考虑网络的连接性，不考虑其实际距离)四个视角进行通达性评估[15-18]；近年GIS空间分析方法和图论思想不断引入[19]，部分学者运用空间句法思想分析拓扑网络的连接性特征[20,21]。

综述之，通达性定量评估成为热点，研究内容多侧重于城市交通和服务的区位评价，透析路网通达性的空间特征，揭示都市圈(群)内部关联和作用的空间规律研究比较薄弱[22]；研究尺度多集中于国家(国际)[23,24]与区域(城市内部)[25]两个层面，但关于都市圈域(中尺度)的城际路网通达性实证研究并不多见[26,27]；研究方法上，多借鉴单一度量方法开展定量分析[28]，缺乏多种通达性计量模型的综合运用，空间句法拓扑网络研究成果鲜见，几乎集中于城市内部[29]，缺乏城市群体路网结构的句法变量创新研究。

当前我国正处于城市化快速发展期[30]，都市圈群体化和一体化发展的同时，面临日益突出的交通结构问题，解决的关键是优化路网发展模式。本文以武汉都市圈为实例，融汇距离算法与拓扑算法通达性模型，运用GIS空间分析技术，构建空间句法的形态分析变量，多角度系统度量都市圈路网通达性的空间规律，旨在为中国都市圈交通规划研究提供理论与实证借鉴。

2研究范围与方法

2.1研究范围

界定武汉都市圈范围为中心城市武汉市对外经济联系影响和作用的竞争腹地，受距离衰减作用明显形成三个圈层：核心圈(武汉、鄂州、黄石、孝感四市，形成武—鄂—黄—孝城市密集区)、中间圈(黄冈、仙桃、天门、潜江、咸宁五市)、外围圈(随州、信阳、九江、岳阳、荆州、荆门六市)[31]。2.2模型应用

运用距离度量法和拓扑度量法，引入空间距离模型、时间距离模型、拓扑网络连接模型、空间句法模型，由空间到时间再到拓扑，逐步将实体路网抽象成网络模型，系统揭示路网通达性特征。

(1)距离度量模型

借鉴金凤君和王姣娥(2004)的距离模型[15]，选取整个圈域209个空间节点(县级城镇)，以最小公路里程核算空间节点间最短径距离，构造路网公路里程矩阵L：

L=[lij]n×n

当i=j时，lij=0

当i、j相邻时，lij=Rij其它，lij=min{(lik+lkj)}

从空间距离、旅行时间两个角度，建立空间—时间距离通达性模型：①空间距离通达性：

(1)

Ai=ai=Ai

②时间距离通达性：

Σ(A/n)

i=1

in

j=1n

Σl

n

ij

(2)

A0=1nΣAi

i=1

1490

地理学报64卷

Ai=

Σl

j=1

n

ij

/Vij

(3)

ai=A0/Ai

式(1)中lij表示i城市到j城市的最短公路里程，Rij为相邻城市间最短公路里程，单位km。式(2)Ai为城市i通达性值，ai为通达性指数。式(3)中Ai为城市i时间通达性值，lij为城市i与圈域其它城市(镇)j间的最短路网距离，Vij为城市i到其它城市(镇)j路网道路平均行车速度，A0为城市i时间通达性值Ai的平均值。

(2)拓扑度量分析

通过拓扑度量法，借鉴图论思想，将整个都市圈域公路和铁路实体路网抽象成图，只考虑节点与节点间的连接特征，不考察其实际距离。定义连接两节点的具有最少的线段数的路径为最短路径，所包含的线段数即为这两点之间的拓扑距离，即相对通达性；定义一个节点的总体通达性为该节点到所有其他节点的相对通达性的总和；定义一个节点到所有其它节点的相对通达性的平均值为该节点通达性指数，以衡量网络节点间的联通程度。将网络中各个节点的通达性指数取平均值，得到整个网络的通达性指数。

(3)空间句法分析

空间句法模型本质上是基于拓扑距离的网络通达性和关联性，其根本思想是将空间之间的相互联系抽象为连接图，再根据图论基本原理，对轴线或节点的通达性进行拓扑分析，最终导出一系列的形态分析变量：

①连接度Ci。在连接图上，连接度表示与节点i相连的节点数，反映了节点在整个拓扑网络中的连接能力，其计算公式为：

Ci=k(4)

式中：k表示与节点i直接相连的节点个数。

②控制值ctrli。控制值表示节点i对与之相连的节点的控制程度，反映了该节点对其它节点的影响程度或控制能力，从数值上看，它等于连接度的倒数，其计算公式为：

ctrli=

j=l

1ΣCk

(5)

i

③深度值D。深度值是指网络中某一节点到达其他节点所需经过的最小连接数，在连接图中，它表示某一节点距其他所有节点的最短距离(非真实量测距离)。设网络中一节点到其它任意节点的最短步距离为d(d为整数)，最小为1，最大为s，最短步距离的节点数为Nd，则深度值可表示为：

ifd=1then=connectivitys

(6)D=Σd×Nd=ifd=hthen=localdepth

d=1

ifd=sthen=globaldepth

式中：1ΣΣΣΣΣΣΣΣΣ

D=

d=l

Σd×N

n-1s

d

(7)

式中：n是待考察网络的节点个数，n-1反映了在考察的节点中最多有n-1个节点与指定节点相连。

④集成度RAi/RRAi。集成度描述了网络中某一节点与其他节点集聚或离散的程度，反映了从某一节点出发，遍访空间中其他各节点所需的总步数，可用相对对称或真实相对对称来表示集成度。一般而言，当集成度的值大于1时，节点的集聚性就较强，当集成度的值介于0.4至0.6之间时，节点布局则较分散。根据节点选择范围大小，集成度可

12期刘承良等：武汉都市圈路网空间通达性分析1491

分为局部集成度和整体集成度，整体集成度表示一个节点与其他所有节点的拓扑关系，而局部集成度则表示某一节点与距其几步(通常是三步)范围内节点之间的相互关系，其计算公式为：

軍RAi

整体集成度：RAi=2(D-1)；局部集成度：RRAi=

n-2Dn

式中：n为网络内总轴线数或总节点数，D为平均深度值，且有：

(8)

Dn=

2{n[log2((n+2)/3)-1]+1}

(n-1)(n-2)(9)

2.3数据处理

(1)行车速度。节点间联系依靠不同交通工具进行，依据武汉都市圈路网不同等级交通网络的行车速度差异，将Vij分为90km/h(高速公路)、70km/h(省道、国道)、60km/h(二级—三级公路)、50km/h(普通公路)、40km/h(山路与乡村土路、水运)五个等

级，多条不同等级道路相连，取最高等级速度指标核算。

(2)节点选择。把武汉都市圈域范围内县(区)、乡镇地域行政单元抽象为空间节点，节点位置选取县(区)或乡镇行政办公所在地，利用GIS软件ArcGIS9.0进行格网分析，将全域划分为209个26×26km2格网，考虑到空间均衡，将每个格网内的多个空间节点抽象为一个节点(图1)。

(3)数据获取。以湖北省、湖南省、江西省、河南省公路里程地图册(2007)为基础，获取节点最短公路里程数据，部分公路里程数据通过网络查询与GIS空间量算近似处理①，构造节点距离矩阵(式(1))，计算各空间节点的

图1武汉都市圈空间节点的格网分布通达性值，获取武汉都市圈域空间节点空间距

离(单位：km)、时间距离通达性(单位：小时Fig.1ThegriddistributionofspacenodesinWuhan

metropolitanarea

(h))和拓扑连接通达性(单位：

表1武汉都市圈路网空间、时间和拓扑通达性条)格网分异图，利用ArcView3.

Tab.1Space-time-topologyaccessibilityofroadnetwork2软件采用IDW空间插值方法，

，，，，，， ，，，，，， ，，，，，，，， 绘制等值线图(表1，图2)；以，，

，，，， ，，， ，，，， ，，， ，，，， ，，， 中国交通地图册(2007)为底图，

(km) ，， (h) ，， (，) ，，

运用ArcGIS9.0软件，建立武汉

，， 2310 0.72 25.84 0.64 45 0.75

都市圈高等级路网空间数据库，，

2263 0.71 26.07 0.65 60 1.00

(图3)，采用轴线方法数字化，获，， 2785 0.87 28.02 0.70 50 0.83

2485 0.78 29.23 0.73 59 0.98 得武汉都市圈高等级路网的轴线，，

2726 0.85 36.34 0.91 73 1.22 专题地图(图4)。检查轴线地图，，

2589 0.81 30.93 0.77 45 0.75

的空间拓扑关系，排除悬挂弧段，，

，， 2907 0.91 37.58 0.93 69 1.15

和孤立弧段的干扰，根据式(4)，，

2888 0.91 36.19 0.90 56 0.93

至式(9)，结合Axwoman模块测，， 2809 0.88 37.12 0.92 67 1.12

3560 1.12 48.51 1.21 71 1.18 算空间句法形态变量，进行图示，，

①部分相关公路里程数据通过www.baidu.com、www.google.com.cn查询及www.crane88.com量算获得。

，，

，， ，， ，， ，， 4934 4416 4243 3355 3595

1.55 1.38 1.33 1.05 1.13

65.47 57.51 54.33 42.85 45.86

1.63 1.43 1.35 1.06 1.14

60 64 78 46 57

1.00 1.07 1.30 0.77 0.95

1492

地理学报64卷

化表达(图5)。

3路网空间通达性分析

3.1时空—拓扑通达性的空间分析

3.1.1时空通达性空间格局基本一致，呈

现同心圈层结构，遵循“空间距离衰减规律”空间和时间距离通达性格局的吻合程度较高，一定程度表明武汉都市圈路网发育相对稳定，空间距离成为通达性决定影响变量，不同速度指标下(时间通达性)的城际通达性总体格局变动不大；时空距离通达性均明显形成一个中心：位于鄂州和黄石交界处，整体上处于武汉都市圈几何中心偏东位置，作为几何中心、经济重心和社会文化中心的武汉居中区位优势未能充分凸现。时空通达性圈以武汉、鄂州、孝感等核心圈为高峰值区和最优区间，逐渐向外辐射，随着空间距离的增大，通达性指数逐渐增大，通达性水平日益降低，呈现等级圈层分异。

3.1.2时空通达性呈现西北—东南方向伸展格局，与高等级路网分布吻合通达性等值线空间分异显著，密疏不一，以武汉为控制中心，往东北和向南方向上等值线相对密集，空间衰减速度较快，主要是因为武汉东北方向的黄冈和信阳、向南方向的咸宁广大区域地处山区(分别是桐柏—大别山和幕阜山)，高等级路网(特别是高速公路)发育稀疏，国道和省道密度也相对较小，导致该区域通达性水平整体较低(图3)。而通达性值较高地区集中于武汉北向京珠高速公路和东向沪蓉高速公路段沿线，时空通达性格局受以武汉为中心的放射状快速城际干道影响明显，空间收敛较慢，等值线分布稀疏，通达性等级圈层结构摄动变形明显，整体呈现西北—东南方向空间倾斜，呈现西北—东南方向伸展的侧\"Y\"字形结构，与高等级路网布局密切正相关。由此可见，高等级交通线路对城市及区域通达性格局的形成具有重要意义。

3.1.3各城市通达性空间差异明显，形成三大等级圈层和两大梯度板块比较15

(a)空间通达性值

(b)时间通达性值

(c)拓扑连接通达性值

图2武汉都市圈通达性等值线图

Fig.2Theisoclinesmapofaccessibilityofroadnetwork

inWuhanmetropolitanarea

12期刘承良等：武汉都市圈路网空间通达性分析1493

表2路网连接等级体系(单位：%)个城市时间通达性值，差异显著，方差超过空

Tab.2Systemofroadnetworkwithhierarchy间通达性和拓扑连接通达性值，圈域城市高等

󰀃󰀄󰀅󰀆 󰀃󰀇󰀅󰀆 󰀃󰀈󰀅󰀆 级路网伺服能力差异较大，明显形成三种等级󰀁󰀂

5.75 37.41 56.83

类型，基本上与武汉都市圈三圈层划分保持一󰀉󰀊󰀋

󰀌󰀍󰀋 14.38 30.93 54.67

致：即核心圈层的武汉、鄂州、黄石、孝感四󰀈󰀎󰀏󰀐󰀋 7.91 44.60 47.48 市通达性水平较高，时间通达性值小于30小󰀑󰀒󰀐 7.19 44.68 48.13

时；中间圈层的黄冈、仙桃、天门、潜江、咸宁五市通达性水平次之，时间通达性值介于30~40小时间；位于外围圈层的信阳、荆州、随州、荆门、岳阳和九江等城市通达性水平相对较低，时间通达性值超过40小时，达到50小时以上(表1)。比较15市时空通达性指数值，武汉\"1+8\"城市圈(武汉、鄂州、黄石、孝感、黄冈、仙桃、天门、潜江和咸宁9市)空间和时间距离通达性指数值均小于1，其通达性水平明显高于都市圈域通达性平均水平，等值线相对稀疏，处于通达性圈的“波峰”区，形成核心板块，而其他6市以及信阳东部、黄冈东北、咸宁南部通达性水平处于平均

图3武汉都市圈高等级路网分布线以下，等值线相对密集，处于通达性圈的

Fig.3Thehigh-gradetransportnetworkdistribution“波谷”区，构成外围板块(图2a,2b)。

3.1.4路网拓扑连接通达性格局受高速公路分布影响，等通达性圈空间破碎化明显拓扑连接关系反映了城际连接程度的优劣，这种空间连接关系与高速公路布局具有高度的相关性和耦合性。当前高速公路建设明显提高了武汉都市圈域城际联系的通达性水平，表明中尺度城镇群体空间，城际交流和作用的便利性主要取决于快速陆路交通网络(尤其是高速公路)的发育水平。分析通达性等值线走向，沿沪蓉高速公路形成了一个拓扑通达性水平较高的东西向交通走廊，集中了荆州、潜江、仙桃、武汉、鄂州、黄石等节点城市，京珠高速沿线的信阳和孝感，汉十高速沿线的随州也保持较高通达性水平，而高速公路尚未贯通的武汉都市圈东部及南部边缘山区(大别山和幕阜山)、西部平原地区(天门等)通达性水平较差，拓扑连接通达性指数值超过1，低于圈域平均水平，通达性等级圈层比较破碎(长江沿线出现未闭合等值线)(图2c)。

3.1.5路网发育程度直接影响都市圈域通达性优劣，城际铁路网对通达性作用未充分体现整个武汉都市圈域陆路交通网络主要由公路组成，铁路运网比重较小，公路网发育相对成熟，连接率达到回路水平，整体已经呈现“方格状”雏形，而铁路网分布相对稀疏，以武汉为中心的放射状城际铁路网并未形成，进而导致在中尺度的都市圈域，公路网分布密集、网络发育成熟的核心圈层通达性保持较高水平[26]，路网通达性等值线分布相对稀疏，而京广铁路沿线的信阳市区、孝感大悟、孝昌、孝感市区、咸宁市区、赤壁，汉丹铁路沿线的随州市区、孝感安陆、云梦，以及京九铁路沿线的信阳新县、黄冈麻城、团风、浠水、蕲春、九江市区等节点城市尽管占据良好的交通区位，但其通达性水平却相对较低，一定程度表明，在城际经济社会交流和联系方面，公路交通体现决定性意义和作用，但随着以武汉为中心的城际快速铁路建设，以及公路网络与铁路网络的有序连接，未来铁路运网将在都市圈域以至大尺度的都市圈间经济社会文化交流中发挥越来越重要的作用。

1494

地理学报64卷

3.2路网通达性的空间句法分析

3.2.1网络拓扑连接的整体水平不高，路网伺

服能力较弱，未能发挥最大功效连接度、控制值、深度值等指标均反映了网络中交通轴线对整个节点空间的连接性和重要性。武汉都市圈路网的连接度平均水平仅为4.54，控制值均值也仅有1.10，而连接度小于9和控制值小于2.00的交通轴线分别占到轴线总数的94.25%和85.62%，而具备较强控制力和联动性的交通轴线(连接度≥9、控制值≥2、深度值≥50)数量较少、分布相对密集(表2)，对整个武汉都市圈路网空间的渗透和控制较弱，高等级路网拓扑连接整体水平相对较低，路网的有效性受到一定

图4武汉都市圈路网轴线地图

程度影响。Fig.4Theaxismapofroadnetworkof3.2.2网络拓扑连接性存在显著等级差异，呈Wuhanmetropolitanarea

各路网现“金字塔”结构，路网发育不成熟

空间句法形态变量存在明显等级差异，形成三个等级：第一等级为连接度C≥9、控制值ctrl≥2、三步深度值D≥50、集成度RA≥1.7的交通轴线，占轴线总数的比例不超过15%，其中C≥9和D≥50的交通轴线比重不超过10%；第二等级为5≤C≤8、1≤ctrl<2、25≤D<50、1.2≤RA<1.7的交通轴线，占轴线总数的比例为30-45%；第三等级为1≤C≤4、0≤ctrl<1、0≤D<25、0≤RA<1.2的交通轴线，占轴线总数的比例超过45%，甚至达到55%以上，路网连接水平在统计上呈“金字塔”型结构(表2)，即整个网络中具有绝对控制意义的交通轴线数量相对较少，城际拓扑连接的便利性相对较低，武汉都市圈路网的等级体系不够完善，网络结构相对脆弱，应对突发网络“拥堵”的能力较弱，不利于其都市圈一体化发展。

一方3.2.3网络拓扑连接空间格局呈放射状“轴—辐”式和“鱼骨刺状”伸展结构

面，整个都市圈路网主要以城市对为主，各中心城市(武汉、荆州、荆门、信阳、九江、随州等)成为交通轴线束汇聚点，构成整个路网空间的集散“轴”，各城际交通轴线成为路网空间的伸展“辐”，整个路网呈现中心城市向腹地放射状扩展的“轴—辐”式结构。另一方面，连接水平较高、控制能力较强的交通轴线(106国道、107国道、318国道、沪蓉高速公路和京珠高速公路等高等级公路)构成整个路网空间的主要集成轴(“鱼骨”)，其两侧网络连接水平逐渐降低，为低等级交通轴线占据，构成了路网空间的伸展线(“鱼刺”)，整个路网呈现“鱼骨刺状”空间形态，高等级路网发育处于初级发展阶段，有待升级优化为成熟的“网络状或细胞状”结构；整个“鱼骨刺”状路网呈现等级伸展空间序，即“鱼骨”状主交通轴线具有关键性的控制意义，是武汉都市圈路网中最重要的交通轴线，其技术参数和路况水平直接影响到整个网络的有效性和通达性状况，构成第一等级，与之拓扑上直接连接伸展的交通轴线构成第二等级，大多为通达性较好的省道，反映了重要交通轴线对圈域腹地的辐射和渗透效应，其他深入圈域腹地，与第二等级交通轴线相连的低连接性省道或县市级公路成为第三等级，众多二、三等级交通轴线呈现粗细有序排列的“鱼刺状”形态(图5)。

集3.2.4高集成度轴线集中分布于东西—南北“十字”状城际走廊，构成圈域集成核

成度往往反映了轴线与其它节点的集散程度，体现了其渗透性和中心性优势。高集成度交通轴线主要为以武汉为中心的东西向、南北向放射状通道，即东西向的荆州—仙桃—武汉—鄂州—黄石段和南北向的信阳—孝感—武汉—咸宁—岳阳段，其集成度值均超过

12期刘承良等：武汉都市圈路网空间通达性分析1495

(a)

(b)

(c)

(d)

图5武汉都市圈空间句法形态变量的空间分异

Fig.5ThespatialdifferentiationofroadnetworkinWuhanmetropolitanareabasedonspatialsyntactics

1.70，成为第一等级交通轴线，构成整个都市圈的集成核，具有最强的渗透力和集成力，

代表着都市圈中心性最强区域，尤其是轴线交汇点—武汉成为整个都市圈的网络中心，这突出表明了武汉都市圈城际主要联系的空间态势是以武汉为中心沿东西、南北方向放射状伸展(图5)。

3.2.5路网拓扑连接的等级分布与圈域城镇体系、交通设施和社会经济发展状况密切相关整个武汉都市圈城镇等级规模分布、高等级路网空间格局、城际社会经济发展水平等与交通轴线连接关系及通达性的等级空间分异特征保持较高的一致性，圈域交通与城镇发展水平表现出较强的共轭协同发展关系。连接度、控制值、三步深度值和集成度较高的交通轴线主要依托高速公路等高等级路网，其空间格局往往沿等级规模较大的节点城市方向伸展，这些方向也是城际经济社会交流和作用强烈的主要联系方向。

4结论与建议

4.1结论

4.1.1路网距离通达性空间格局整体呈均质化态势，遵循空间距离衰减律，整体呈现圈

层和板块分异时空通达性以鄂州—黄石交界处为中心，随着空间距离的增加，随着网络不断向外延伸，通达性等值线日益密集，通达性水平逐渐降低，空间收敛效应显著，形成明显的环状分异和中心—外围分异态势，形成三大等级圈层(核心圈—高通达性圈、中间圈—中通达性圈、外围圈—低通达性圈)和两大梯度板块(核心板块—武汉\"1+8\"城市圈、外围板块—其它六市和信阳、黄冈东北及咸宁南部)。

1496

地理学报64卷

高等级路网的空间发育不均衡导致环状分异的通达性圈发生“摄动”变形，呈现

西北—东南向侧倾的\"Y\"形结构高等级路网尤其是高速公路对圈域通达性影响显著(铁路伺服作用未能充分凸现)，沿东西走向的沪蓉高速公路和南北走向的京珠高速公路，形成一通达性水平较高的带状轴，构成了整个都市圈域的集成核，其通达性等值线比较稀疏，受空间距离收敛效应影响不大，通达性保持较高水平，呈现沿西北—东南向侧倾的\"Y\"字形空间格局，通达性格局特征与高等级路网的分布表现出高度的相关性和一致性。

4.1.3路网拓扑连接通达性圈“破碎化”明显，轴线网络呈放射状“轴—辐”式和“鱼

拓扑连接通达性度量忽视距离变量影响，相较时空距离通达性，连骨刺状”复合结构

接性和通达性格局虽与时空通达性基本吻合，但其等值线分布相对稀疏，最优区间范围相对扩大，封闭等级圈破碎明显；交通轴线网络呈现以中心城市为核心的放射状“轴—辐”式结构和以高集成度交通轴线为骨架的“鱼骨刺”结构，拓扑连接水平与城镇等级规模、区域社会经济发展水平和交通设施现状表现出强烈的共轭协调和耦合关系。

路网等级4.1.4路网拓扑连接平均水平较低，等级层次差异过大，网络伺服效率不高

体系不够完善，差距悬殊，呈“金字塔”状等级体系，高连接性交通轴线较少且分布相对密集，网络结构相对脆弱，应对突发网络“拥堵”的能力较弱，网络的有效性较低，不利于网络进一步稳定地延伸和扩展；同时，网络整体发育水平较低，存在大量的高等级路网“盲区”，削弱了现有路网的空间伺服效率和水平，网络进一步延伸和扩展的潜力较大。

4.1.5路网等级化和层次化导致通达性空间格局分级与分层化，出现两条带状城市走廊

路网因速度限制和运营能力存在等级层次差异，导致网络节点享受其伺服的(扩展轴)

质量和能力的差距明显，网络通达性空间呈现等级层次分异，京珠高速和沪蓉高速沿线节点城市成为网络连接性和通达性最优区间，即出现带状网络服务的分级与分层，其交汇枢纽—武汉占据路网中心性优势，成为整个都市圈网络的集散中心，东西、南北向放射状交通轴线有望发育成为整个圈域的城际走廊和经济发展的主轴线。4.2建议

4.2.1加强交通基础设施的建设，尤其是对区域通达性格局产生较大影响的高等级交通线路和节点的建设，扩大路网的覆盖面和网络规模，增加网络环路数量，提高高等级路网对武汉都市圈的伺服能力和有效性控制能力。尤其是武汉都市圈东部的黄冈、信阳市及南部的咸宁市广大区域，高等级路网设施水平相对落后，限制了圈域社会经济的协调均衡发展，亟待加强。

4.2.2圈域路网的单中心极化现象比较明显，武汉市对整个圈域路网的控制作用过于突出，应适度培养荆州、黄石和孝感为圈域路网的二级中心城市，形成路网多极化格局，这种多中心并存的局面有利于圈域通达性空间格局的均衡发展，增强路网的平衡和稳定性。

4.2.3主要联系通道(高等级交通线)数量过少，一旦遭遇网络突发事件，网络的自适应性和自我调节能力较弱，极易造成“瓶颈效应”，对网络的有效性和可靠性产生影响，甚至使整个网络崩溃。因此，应加强网络中重要交通轴线的改造和建设，加快以武汉为中心的城际快速铁路和公路建设，形成一批新的高等级交通轴线，实现路网交通的适当分流，提高网络的整体运行水平和效率，尤其应加强圈域范围内的高速公路网络化的建设，这对提高区域的通达性水平，带动圈域社会经济协同发展具有重要意义。

4.1.2

参考文献(References)

[1]CaoXiaoshu,YanXiaopeietal.ResearchonSpatialEvolutioninGuangzhou-Shenzhen-HongkongMega-cityCorridor.

Beijing:TheCommercialPress,2006:35.[曹小曙,阎小培等.穗深港巨型城市走廊空间演化研究.北京:商务印书馆,2006:35.]

[2]LiPinghua,LuYuqi.Reviewandprospectationofaccessibilityresearch.ProgressinGeography,2005,24(3):69-78.[李

平华,陆玉麒.可达性研究的回顾与展望.地理科学进展,2005,24(3):69-78.]

12期刘承良等：武汉都市圈路网空间通达性分析1497

[3]HansenWG.Howaccessibilityshapesland-use.JournaloftheAmericanInstituteofPlanners,1959,(25):73-76.[4]HodgeDavidC.Accessibility-relatedissues.JournalofTransportGeography,1997,5(1):33-34.

[5]PirieGH.Measuringaccessibility:Areviewandproposal.EnvironmentandPlanningA,1979,11(3):299-312.

[6]ChenJie,LuFeng,ChengChangxiu.Advanceinaccessibilityevaluationapproachesandapplications.Progressin

Geography,2007,26(5):100-110.[陈洁,陆锋,程昌秀.可达性度量方法及应用研究进展评述.地理科学进展,2007,26(5):100-110.]

[7]MortonEO'Kelly.Ageographer'sanalysisofhub-and-spokenetworks.JournalofTransportGeography,1998,6(3):

171-186.

[8]WANGJiao'e,JINFengjun.RailwaynetworkorganizationandspatialservicesystemoptimizationinChina.Acta

GeographicaSinica,2005,60(3):371-380.[王姣娥,金凤君.中国铁路客运网络组织与空间服务系统优化.地理学报,2005,60(3):371-380.]

[9]RogerV,SpiekermannKetal.AccessibilityandeconomicdevelopmentinEurope.RegionalStudies,1999,33(1):1-15.[10]BruinsmaF.TheaccessibilityofEuropeancities.EnvironmentandPlanningA,1998,30(3):499-521.

[11]GutierrezJavier.Location,economicpotentialanddailyaccessibility:Ananalysisoftheaccessibilityimpactofthe

high-speedlineMadrid-Barcelona-Frenchborder.JournalofTransportGeography,2001,(9):229-242.

[12]LiSiming,ShumYiman.ImpactsofthenationaltrunkhighwaysystemonaccessibilityinChina.JournalofTransport

Geography,2001,(9):39-48.

[13]DavidFB.Networkcities:Creativeurbanagglomerationsforthe21stcentury.UrbanStudies,1995,32(2):313-327.[14]LucaBertolini.Mobilityenvironmentandnetworkcities.JournalofUrbanDesign,2003,8(1):27-43.

[15]JinFengjun,WangJiao'e.RailwaynetworkexpansionandspatialaccessibilityanalysisinChina:1906-2000.Acta

GeographicaSinica,2004,59(2):293-302.[金凤君,王姣娥.20世纪中国铁路网扩展及其空间通达性.地理学报,2004,59(2):293-302.]

[16]CaoXiaoshu,YanXiaopei.Theimpactoftheevolutionoflandnetworkonspatialstructureofaccessibilityinthe

developedareas:ThecaseofDongguancityinGuangdongProvince.GeographicalResearch,2003,22(3):305-313.[曹小曙,闫小培.经济发达地区交通网络演化对通达性空间格局的影响:以广东省东莞市为例.地理研究,2003,22(3)：305-313.]

[17]VoskuhlDavidEF.Interlinkingtheregionwithitscentre:theexampleoftheKarlsruheinGermany.Journalof

TransportGeography,1995,3(4):281-286.

[18]MuracoWA.Intra-urbanaccessibility.EconomicGeography,1972,48:388-405.

[19]O'SullivanD,MorrisonA,ShearerJ.UsingdesktopGISfortheinvestigationofaccessibilitybypublictransport:An

isochronesapproach.InternationalJournalofGeographicalInformationScience,2000,14(1):85-104.

[20]ChengChangxiu,ZhangWenchang,ChenJieetal.EvaluatingtheaccessibilityaboutBeijing'ssubwaysin2008based

onspatialsynta.Geo-informationScience,2007,9(6):31-35.[程昌秀,张文尝,陈洁等.基于空间句法的地铁可达性评价分析:以2008年北京地铁规划图为例.地球信息科学,2007,9(6):31-35.]

[21]ChenMingxing,ShenFei,ZhaLiangsongetal.Aresearchonurbantrafficnetworkbasedonspacesyntax:Acase

studyonWuhucity.GeographyandGeo-informationScience,2005,21(2):39-42.[陈明星,沈非,查良松等.基于空间句法的城市交通网络特征研究:以安徽省芜湖市为例.地理与地理信息科学,2005,21(2):39-42.]

[22]WuWei,CaoYouhui,CaoWeidong.SpatialstructureandevolutionofhighwayaccessibilityintheYangtzeRiver

Delta.ActaGeographicaSinica,2006,61(10):1065-1074.[吴威,曹有挥,曹卫东等.长江三角洲公路网络的可达性空间格局及其演化.地理学报,2006,61(10):1065-1074.]

[23]BowenJ.AirlinehubsinSoutheastAsia:Nationaleconomicdevelopmentandnodalaccessibility.JournalofTransport

Geography,2000,(8):25-41.

[24]FatalS.Landre-organizationinrelationtomakeinanIndiancity.LandUsePolicy,2001,18:191-199.

[25]DaiTepi,JinFengjun,WangJiao'e.SpatialinteractionandnetworkstructureevolvementofcitiesintermofChina's

railwaypassengerflowin1990s.ProgressinGeography,2005,24(2):80-89.[戴特奇,金凤君,王姣娥.空间相互作用与城市关联网络演进:以我国20世纪90年代城际铁路客流为例.地理科学进展,2005,24(2):80-89.]

[26]LiJiuquan.AstudyofcomparisonsofurbancompetitivenessandaccessibilityinShanxiProvince.Scientia

GeographicaSinica,2008,28(4):471-477.[李九全.陕西省城市竞争力及其通达性比较研究.地理科学,2008,28(4):471-477.]

[27]ZhangLi,LuYuqi.RegionalaccessibilityoflandtrafficnetworkintheYangtzeRiverDelta.JournalofGeographical

Sciences,2007,17(3):351-364.

[26]LiuChengliang,DingMingjun,ZhangZhenbingetal.AccessibilityanalysisonthespatiallinkageofWuhan

metropolitanarea.ProgressinGeography,2007,26(6):96-108.[刘承良,丁明军,张贞冰等.武汉都市圈城际联系通达性的测度与分析.地理科学进展,2007,26(6):96-108.]

[28]WuWei,CaoYouhui,CaoWeidongetal.OnthepatternsofintegratedtransportationaccessibilityintheYangtze

RiverDeltaunderopeningcondition.GeographyResearch,2007,26(2):391-402.[吴威,曹有挥,曹卫东等.开放条件下长江三角洲区域的综合交通可达性空间格局.地理研究,2007,26(2):391-402.]

[29]HillierB.Configurationalmodelingofurbanmovementnetworks.EnvironmentandPlanningB:PlanningandDesign,

1498

地理学报64卷

1998,25:59-84.

[30]GuChaolin.UrbanGeographyofChina.Beijing:TheCommercialPress,1999:164.[顾朝林.中国城市地理.北京:商

务出版社,1999:164.]

[31]LiuChengliang,YuRuilin,XiongJianpingetal.ThespatialstructureofeconomiclinkageofWuhanmetropolitan

area.Geographicalresearch,2007,26(1):197-209.[刘承良,余瑞林,熊剑平等.武汉都市圈经济联系的空间结构.地理研究,2007,26(1):197-209.]

SpatialAccessibilityofRoadNetwork

inWuhanMetropolitanArea

LIUChengliang1,2,YURuiling3,XIONGJianping2,ZENGJuxin1

(1.CollegeofUrbanandEnvironmentScience,HuazhongNormalUniversity,Wuhan430079,China;

2.BusinessSchool,HubeiUniversity,Wuhan430062,China;

3.FacultyofResourceandEnvironment,AnqingNormalCollege,Anqing264011,Anhui,China)

Abstract:Spatialaccessibilityplaysanimportantroleinurbandevelopmentandhasbeenaprerequisitetothelinkageanddevelopmentofregionalintegration.TakingWuhanmetropolitanareaasanexample,webuiltaseriesofaccessibilitymodelsbasedongeometricandtopologicdistance.TheproposedmodelsarethenappliedtoexaminethespatialstructuralpropertiesoftheroadnetworkofWuhanmetropolitanarea.Itisfoundoutthat:(1)thereisahighuniformityandconsistencybetweentheentiredevelopmentlevelandaccessibilitypatternoftheroadnetworkofWuhanmetropolitanarea;(2)significantspatialdifferencesaredetectedintheroadnetwork,i.e.,distancedecayandspatialconstringencyfortheentireroadnetwork;(3)thus,thenetworkshowsanobviousgrade-layerstructureandcore-peripherystructure;(4)buthigh-classroadnetworkevolvesunevenly,whichcausestheasymptoticdeformationofthecirclesrepresentedspatial-temporalaccessibility,withtheresultthatthetotalstructurehasa\"Y-shaped\"patternfromnorthwesttosoutheast;(5)thespatialdistributionpatternofthetopologicaccessibilityoftheroadnetworkarescattered,andsomeskeletonsandaxescanbefound,whichresultsinthe\"axis-spoke\"styleand\"fishspur\"shapeofthewholeroadnetwork.

Theabovestructuresandpatternsoftheroadnetworkhaveagreatimpactonthetransportationsystemofthecity.Forinstance,someroadswithverylowaccessibilityareeasytohavetrafficjamandlowefficiencyfordistributingtrafficflowtotheentireroadnetwork;someskeletonssuchastheeast-westroadsalongtheYangtzeRiverandthenorth-southroadsalongtheBeijing-GuangzhouRailwayhavebeenveryimportanttoaccommodatethetrafficflowoftheentireroadnetwork.Wealsofoundthatthespatiallyunevenaccessibilitypatternofroadnetworkhasacloserelationshipwiththecityandtownsystem,transportationfacilitiesandsocial-economicdevelopmentofthearea.Itshouldalsobenotedthatthereisacomplexreciprocal-coordinaterelationshipbetweenhighlydevelopedroadnetworks.

Therefore,themetropolitanareashouldpaymoreattentiontotheconstructionoftransportinfrastructure,especiallythosehigh-gradetrafficlinesandjoints,becausetheyarepropitioustotheservoandvalidityofroadnetwork;secondly,weshouldbetterdevelopsomesecondarycitiesinordertoformamulti-polarstructureofroadnetwork,whichcouldenhancethebalanceandstabilityoftotalroadnetwork;thirdly,theconstructionofregionalexpresswaynetworkshouldbestrengthenedinordertopromotetheoperationlevelandefficiencyofroadnetwork.

Keywords:spatialaccessibility;roadnetwork;spatialsyntactic;Wuhanmetropolitanarea