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1、精品论文基于 GIS 的武汉和北京交通廊道对比分析研究刘兆芹，何晓蓉5（武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉 430070） 摘要：通过查阅相关文献,对武汉和北京的交通情况大致了解的基础上,运用 GIS 软件将北京 和武汉的交通情况制作成图，更加形象立体的对比分析北京和武汉的交通状况。具体操作如 下:在 AcrMap 上将武汉和北京地图分别矢量化，得到的是道路分布图，其中有主路，支路 等路线；并用 GIS 统计软件分别计算北京市、武汉市道路廊道连通性指数、环度指数。结果10表明武汉市道路交通较北京市差，有较大的提升空间。结合地理环境，分析道路廊道存在的 问题，并提出意见和该进方法。关键词：环境
2、科学；道路廊道；GIS；北京；武汉中图分类号：X2115Assessment of Wuhan and Beijings road corridor Based onGISLIU Zhaoqin, HE Xiaorong(School of Resources and Environmental Engineering,Wuhan University of Technology,WuHan 430070)20Abstract: By consulting the literature material,understand the traffic conditions of Beijing
3、and Wuhan,map the traffic of Beijing and Wuhan using GIS software, which make easy to analysis the difference of Beijing and Wuhan.Vector the map of Beijing and Wuhan,receive distributionmap,get the main road,slip road;make connectivity and ring statistics.The results show thatWuhans traffic is wors
4、e than Beijings,exist great promotion space.Combined wth geographcal25environment,find the existing problems of road corridor,and put some opinions.Keywords: environmental science; road corridor; GIS; Beijing; Wuhan0引言交通的现代化水平高低是衡量社会文明进步的重要标志之一，现代化城市交通应该包括30一个高度文明的精神、理想和在此精神、理想指导下规划、建设起来的符合未来社会发展的、
5、对每一个出行者都极为友好的交通系统的基础设施和运营、管理方法1。随着经济的不断发 展，社会的发展进入了汽车时代，私家车数量的激增，重型卡车的增多使道路交通设施规划、 设计和建设俨然也成了城市最突出的问题。北京是我国的政治、经济、文化中心，在城市的发展中占有举足轻重的地位，其交通的35发展也便成为人民关心的焦点。申奥成功以后，北京交通运输业就步入了一个新的快速发展 期，在交通基础设施建设和公共交通等各方面均取得较快增长，其发展为其他城市交通发展 提供宝贵的经验。武汉作为我国华中的特大型交通枢纽城市，经济快速发展和城市化加快， 将使武汉的交通出行总量急剧增加。武汉院基于中南财经政法大学的人口研究成
6、果，预测2020 年武汉市人口将突破 1200 万人。人口规模的增大，社会经济活动的频繁，将导致交通40出行总量迅速增大，在此背景下，如果道路规划合理，将为人民出行创造良好的条件，同时 也有利于经济、社会的良好快速发展。作者简介：刘兆芹，（1988-)，女，研究生，主要研究方向：环境管理与评价。通信联系人：何晓蓉，女，副教授，主要研究方向：区域环境退化与生态重建。E-mail: 1研究区概况1.1 北京市交通廊道概括2009 年年底，北京市境内公路、道路总里程 27436 公里，公路里程 20755 公里，其中45国道 1303 公里，省道 2137 公里，高速公里里程 884 公里，道路长度
7、 6247 公里，快速路长 度 242 公里，主干道长度 805 公里，道路面积 9179 万平方米，市公路密度为 126.5 公里/平 方公里，二级以及以上公路所占比重达 88%2。在 2009 年，北京市相继完成了长安街大修， 广渠路二期，温榆河等的各项工程。自申奥成功以来，北京以轨道交通和快速公交系统(BRT)为代表的大容量、速度快的城50市交通骨干路网得到极大发展。新开工建设而增加的轨道交通运营里程达 966 公里。全长19 公里的地铁“八通线”2003 年 12 月全线建成通；2007 年 10 月 7 日，全长 276 公里的 地铁 5 号线开通试运营；2008 年 7 月，10
8、号线一期(24 公里)、奥运支线(40 公里)和机场 线(22.0 公里)3 条轨道新线开通试运营。在奥运开幕前夕，北京的城市轨道交通运营里程达 到 19064 公里。北京目前已有 5 条城市快速环路全线建成通车：全长 32.7 公里的二环路55（外二环）、全长 48 公里的三环路、全长 65.3 公里的四环路、全长 98.58 公里的五环路和 全长 200 公里的六环路。至此，北京的快速城市环路总里程达到 440 公里以上，北京成为世 界上快速环路里程最长的城市。1.2 武汉市交通概括武汉历来有“九省通衢”之称,是我国少有的集铁路、水路、公路、航空于一体的交枢60纽。铁路：武汉是四大全国性枢
9、纽之一。南北向铁路干线主要有京广、京九，东西向铁路干 线主要有汉渝、汉九，是 32 条铁路运输线的集结点，年货运量近 6000 万吨，客运量达 2900 多万人次。水运：武汉为国家一级枢纽港，是长江中游地区主要的内河港口和长江黄金水道 的水运交通枢纽中心，年货运量达 3400 多万吨，集装箱运输量 17 万 TEU。公路：武汉是 中国重要的公路枢纽，全市公路总里程为 8827 公里，有京珠、沪蓉、106、107、316、31865等 6 条国道和 16 条省道，正在兴建绕城公路和 7 条进出城高速公路，年客运量和货运量分 别达到 9475 万人次和 7798 万吨。航空：武汉拥有全国四大航空货
10、运枢纽之一的天河机场， 国内有 10 余家航空公司经营武汉航线，已开通国际国内航线 158 条，年客流量 430 多万人 次，货邮运输量 8.04 万吨。依据国家宏观交通布局，武汉机场被确定为国际性机场。通过 武汉的高速公路除京珠、沪蓉线外，还有银武、杭兰、阿深 3 条线，铁路干线除京广、京九、70汉渝、武九铁路外，还有京广高速客运专线、沪汉蓉沿江铁路。高速铁路一旦建成，武汉将 实现与北京、广州、上海、重庆等城市的“46 小时到达”。市区内道路方面，截至 2009 年，武汉道路长度 2542 公里，道路面积 6802 公里，人行 道面积 2000 万平方米，人均拥有道路面积 11.05 平方米
11、3。2研究方法752.1 研究理论2.1.1廊道体系的连通性评价廊道的连通性是廊道体系评价的主要度量指标廊道的连通性是廊道体系评价的主要度 量指标4。所谓连通性是指廊道如何连接或在空间上怎样连续的度量，是确定通道和屏障功80859095100能效率的重要因素。应用 r 指数方法来计算道路廊道网络的连通性：r 指数是一个网络中连接廊道数与最大可能连接廊道数之比，其表达公式为：r=1/(Lmax)=L/3(V-2)（1） 其中：r 表示连通性指数，L 表示连接廊道数，V 为节点数，为最大可能的连接廊道数，r 指数的变化范围为 0-1.0。连通性高,连接度不一定高,反之,连通性低,连接度也不一定小,
12、 廊道和景观的连接度没有直接联系,具有不同形态结构的廊道可以有相同的连接度,连接度 的大小还取决于廊道的质量、宽度和形状等。2.1.2廊道体系的环度评价廊道体系的环度采用 a 指数测量。a 指数表示能流、物流和物种迁移路线的可选择程度， 是网络复杂度的一直指标。其表达式如下：a=(L-V+1)/(2V-5)（2） 式中：a环度指数，L连通廊道数，V节点数。2.2 数据处理方法数据处理过程如下：（1）将北京市、武汉市地图导入 AcrMap； （2）给图层集添加 地理坐标系 WGS1980； 3 打开 Georeference 工具，在地图上选择配准点，并在 google earth 中找到该点对
13、应的经纬度坐标，对地图配准； 4 使用 editor 工具对地图进行矢量化，得 到主干道、一般道路、河流的线图层； 5 使用网络分析工具对线图层进行网路分析，得到 节点图层； 6 使用 AcrGIS 的统计工具得到各个道路的廊道数和节点数。3结果分析3.1 北京市交通廊道分析在 AcrMap 中加载北京市地图，经配准后矢量化北京市的主干道、一般道路和河流等要 素，得到北京市线图层，在线图层进行网路分析，得到节点图层，在节点图层中运用统计工 具得到北京市各道路廊道数和节点数，同时可得到北京各个分区的节点数，实验结果如图 1， 表 1 所示：105图 1.北京市交通图Fig.1 The traff
14、ic map of Beijing表 1. 北京市交通廊道指数图Table 1.The index of road corridor of Beijing廊道类型 连接廊道数(L) 节点数(V) 连通性指数 r 环度指数 a北京道路廊道469626940.5810.372海淀区道路廊道8414830.5830.374丰台区道路廊道8605200.5530.329宣武区道路廊道2161140.6420.462崇文区道路廊道185950.6630.492东城区道路廊道3471770.6610.490西城区道路廊道2971530.6560.482朝阳区道路廊道16429650.5680.352110
15、115120北京道路格局的特点：北京市区内水域较少，整个道路是典型的棋盘式结构，市区内有很多环路以及多条放射性的高速路、快速路，廊道连通性、环度指数分别是 0.581、0.372， 整体道路廊道情况较好，崇文区道路指数最高，分别是 0.663、0.492，宣武区，东城区，西 城区的指数也比较高。但是从图中可以看出北京道路的规划设计也有自身的缺点：（1）东 西向和南北向道路分布不平衡：东西方向因为有长安街、平安大街、“两广”路等干线，所 以交通情况较好；南北方向却缺少主要干道，发挥主干道的任务不得不落在东二环和东三环、 西二环和西三环上；（2）缺少从市中心通往四面八方的放射性线路；（3）北京的道
16、路是棋 盘式结构，每个路口都装有红绿灯，而每一个交点都是交通堵塞的直接隐患；（4）北京目 前的交通密度网很难与一个国际大都市应该具备的交通功能相匹配。分析发达国家城市的道 路系统，快速路、主干路、次干路、支路的比率为 1：2：4：8，呈金字塔状，北京这一比 例接近 1：4：3：9，次干道所占比例过低。3.2 武汉市交通廊道分析在 AcrMap 中加载武汉市地图，经配准后矢量化武汉市的主干道、一般道路和河流等要125130素，得到武汉市线图层，在线图层进行网路分析，得到节点图层，在节点图层中运用统计工具得到武汉市各道路廊道数和节点数，同理可得到武汉市各区的节点数，实验结果如图 2， 表 2 所示
17、：图 2.武汉市廊道图Fig.2 The traffic map of Wuhan表 2 .武汉市各区交通廊道指数Table 2.The index of road corridor of Beijing廊道类型 连接廊道数(L) 节点数(V) 连通性指数 r 环度指数 a武汉道路廊道 1568 1015 0.516 0.274 汉口道路廊道 608 375 0.543 0.314 武昌道路廊道 730 485 0.504 0.255 汉阳道路廊道 230 155 0.501 0.249135表 3 .北京市与武汉市交通廊道指数对比表Table 3.The compared index of
18、road corridor of Beijing and Wuhan地区交通廊道数（L）节点数(V)连通性指数(r)环度指数(a)北京469626940.5810.372武汉156810150.5160.274140145武汉市道路格局的特点：武汉市内大大小小的湖泊近百个，加上长江与汉江，这些河流湖泊共同影响了武汉道路分布格局。武昌、汉口、汉阳被长江、汉江分隔，彼此之间通过桥 梁联结形成一个交通大系统，而各自又独立成为一个交通子系统，形成了中心状+放射状的 路网模式，武汉市道路廊道的连通性、环度指数分别是 0.516、0.274，与北京的相比，武 汉的环度指数较低，故武汉市内闭合的环路较少，这
19、是因为市区有不少的“断头路”、“瓶 颈段”、“梗塞点” 等直接影响交通顺畅的路、段、点，城区众多的大江、大湖、大山、 大院和铁路线的分隔，城市交通规划的整体通畅性受到制约，主干道系统空间布局不均衡。 “环状+放射状”的路网形式本身的可达性出行效率比较高5，但是因为武汉市缺乏过江通 道，因此不能发挥出“中心状+放射状”路网模式应有的交通效率。与北京的成熟的快速道 路网相比，武汉市区的快速通道显得尤为缺乏，同北京市情况类似，武汉南北向的主干道不 足，次干道、支路严重短缺。精品论文150155160165汉口道路网是有代表性的老地区“纵重横轻”的道路布局，连通性、环度指数分别是0.543、0.314
20、。南北向道路相对较少；汉口老城区的主要干道有沿江大道、沿河大道、中山 大道、京汉大道、解放大道、建设大道、发展大道，都是沿汉江和长江布局的东西走向，彼 此之间相距不平均，且连通的道路少，没有一条主干道将其连通。武昌地区由于江河、东湖、 沙湖、南湖及山体的地理阻隔未形成完整的道路网结构，基本上呈带状轴线的交通格网。连 通性、环度指数分别是 0.504，0.255，环度指数很低。汉阳区的环度指数最低只有 0.249， 汉阳的主干道主要是鹦鹉大道和汉阳大道也是沿汉江和长江分布，同时与武昌一样被月湖、 墨水湖及山体阻隔，也没有形成道路网络结构。4建议与不足同国内城市相比，北京的道路网已经相对合理，成熟
21、，但是随着人口的不断增加和私家 车数量的激增，北京正面临着巨大的交通压力，在解决交通堵塞的过程中，路网结构问题也 是必须关注的重点方面，北京市内各级道路的功能仍有提升的空间。当前北京路网建设的重 要任务是提高路网密度、支路次干路比例，打通断头路，建设微循环。武汉市由于自身城市地理特征导致了交通路网结构不合理，交通设施不完善。但是我们 仍要大力改善道路网，使其发挥最大的作用。其有效措施有：（1）尽快打通影响路网通行 效率的断头路、瓶颈路，发挥系统功能；（2）在市内交通路网改造中应完善现有内环主干 道建设，同时建设几条南北向干道，横向联通道，重视干道间的支路建设；（3）发展轨道 交通，优先发展公共
22、交通作为解决城市交通问题的有效途径已成为全世界的共任。武汉作为 我国的特大城市，发展轨道交通系统，是解决交通问题的必然选择。特别感谢武汉理工大学资源与环境工程学院地理信息系统 0602 班谢刚,刘成浩,王静同学.170参考文献 (References)1751 刘小明,荣建,关宏志.北京交通现状与智能交通系统的发展J,交通运输工程与信息学报,2003(1):49-56 2 北京市统计年鉴编辑.2010 北京统计年鉴Z.北京：北京市统计年鉴编辑部，20103 武汉市统计局.武汉统计年鉴-2010Z.武汉:中国统计出版社,2010.4 何晓蓉,李辉霞,范建容,李学冬.青藏高原流域廊道体系对生态环境的影响J.水土保持研究，2004（11）：97-995 李罗明.武汉市交通拥堵问题研究D.武汉：武汉理工大学，2005 年.