公路客流视角下福建省县级单元间联系的空间组织模式及影响因素.pdf

第 卷 第 期 年 月出版亚热带资源与环境学报 王焱 柯文前 林李月 等.公路客流视角下福建省县级单元间联系的空间组织模式及影响因素.亚热带资源与环境学报 ():.():.:/.公路客流视角下福建省县级单元间联系的空间组织模式及影响因素收稿日期:基金项目:福建省自然科学基金面上项目(、)作者简介:王焱()女 河 南 南 阳 人 硕 士 研 究 生 研 究 方 向 为 人 口 与 城 乡 发 展 通信作者:柯文前()男 福建晋江人 博士 副研究员 硕士生导师 研究方向为交通出行、空间结构与区域发展 王焱 柯文前 林李月 肖宝玉(福建师范大学.地理科学学院、碳中和未来技术学院.湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室.地理研究所 福州)摘要:基于公路客流视角 采用社区发现算法和地理探测器对福建省县级单元间联系的空间组织模式及影响因素进行分析 结果表明:)福建省公路客流呈现明显的距离衰减特征 在此规则支配下其宏观格局呈现沿海连绵成带的同时发育了地市内或地市间连接紧密的网络结构而内陆则以地市为界的网络特征明显)基于 的社区发现算法挖掘出福莆宁、厦泉、漳州、南平、三明和龙岩社区等 个网络社区 社区内县级单元的组合并不完全受拘于行政边界 客流联系强的县级单元往往会突破行政边界的限制 进入到吸引力更强的社区中 而客流联系较弱的仅在地市行政边界内部形成网络 在此基础上划分了单核心、双核心、两大一小双组团以及多核心 种空间组织模式)地理探测器的分析显示 城镇化水平、第三产业增加值、社会消费品零售总额是影响福建省县级单元间公路客流空间组织的重要驱动因素关键词:公路客流 空间组织模式 社区发现 地理探测器 福建省中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.).().亚热带资源与环境学报第 卷 .:.().:引言公路运输是现代交通运输体系的重要组成部分 国家公路网规划(年)指出 国家公路网作为国家综合立体交通网络的基础和主骨架的关键组成部分 其发展具有基础性和先导性 在塑造区域间空间联系上具有重要作用 中国自 世纪 年代以来持续开展公路建设 截至 年底全国公路通车里程已达 万 基本覆盖县级及以上行政区 已实现具备条件的乡镇和建制村全部通硬化路、通客车 公路客流作为县级单元间相互联系的重要载体 具有动态性和覆盖广泛的特征 其作为客运交通流的重要组成部分 是人口出于商务、休闲、求学、就医、走亲访友等目的的日常交通出行行为 因此 从公路客流视角出发 开展其对区域组织模式的塑造作用研究具有鲜明的理论与现实意义随着交通与信息技术的发展 公路客流数据的获取变得更加便捷 同时基于公路客流数据的区域空间结构特征及组织模式的研究也不断丰富 其中 部分学者基于公路客运班次数据探究了全国层面的省域或城市群的网络结构与空间组织模式 这些研究大多基于地市尺度 采用网络分析方法对区域空间联系网络进行节点中心性、网络结构和组织模式研究 其结果表明公路客流视角下的区域空间网络具有空间集聚现象和核心边缘特征 并可划分为轴辐式空间模式、单中心模式、双中心模式、多核心模式等空间组织模式 除上述基于地级市尺度的研究外 王海江和梅大伟等进一步基于县级单元尺度的公路客流分别对全国和哈长城市群的空间格局与网络结构进行分析 其研究成果更细致地解释了全国和城市群范围内公路客流的空间组织模式 另外 罗震东等认为班次数据不足以代表真实的客流数据 在研究中通过加入客车车型的载客量 赋予不同车型其载客权重之后 再结合班次数据进一步精确以往的公路客流班次替代数据 在以安徽省县级单元间公路客流的案例分析中 发现基于班次和车型载客权重的公路客流数据能更清晰的展现省域范围的内在空间组织模式上述研究从不同层面丰富了公路客流联系视角下城市网络与区域空间组织模式的研究 但以往研究多为以公路客运班次对公路客流联系网络的分析 并未加入客运载客量数据以修正和提高其精度 可能导致公路客流联系网络分析结果在精确性上存在明显不足 并且这一模拟思路是否在其他地区具有适用性 也还有待于在实践过程中针对省域范围内县级尺度单元的公路客流空间模式的分析 福建省作为中国东南沿海的重要省份 多山地丘陵而少平原 地形整体上呈现西北高、东南低的走势 使得福建省的公路网络发展格局也由沿海平原微丘向中西部山岭重丘区延伸 基于这一公路网络基础上运行的公路客流可能会呈现出东南沿海稠密和中西部内陆稀疏的独特特征 这一特征可能不同于全国其他省域范围 需有针对性地开展深入探究以把握其内在规律 另外 在国家综合交通规划的引导下 福建省早在 年就已实现县县通高速 村村通客车 形成了高度密集化的公路运输体系 基于此 本研究选择东南沿海多平原微丘而中西部多山地重丘的公路网络覆盖广、密度高的福建省作为研究对象 基于县级单元尺度 以公路客运车次、车型数据来模拟真实客流数据 利用 社区算法 深入刻画福建省县级单元间公路客流网络的空间格局及其组织模式 进一步分析影响区域公路交通流动的社会经济因素 有助于在全方位把握和深入理解福建省特色和一般规律基础上 为公路客流视角下县级单元间空间组织模式研究提供思路上的启发 同时也为福建省县域空间一体化以及区域空间组织模式优化提供科学参考 第 期王焱等:公路客流视角下福建省县级单元间联系的空间组织模式及影响因素 数据与方法 数据来源与处理研究所采用的路班次数据来源于车次网()在 环境中进行循环查询提取汽车班次数据 并使用携程汽车票网站()进行辅助查询检索 在此基础上通过随机抽取、交叉检验等方式进行人工校验和修正 已有研究表明 除节假日时段外 中国城市汽车班次基本是相对固定的 因此本研究参照过往研究的做法 仅采集 天的班次数据作为代表 数据采集时间为 年 月 日 为更加精确探究省内公路客流的空间分异特征 本研究剔除了省际之间的班次流动 只保留福建省内县级单元的班次数据 截至 年 月 福建省包括 个市辖区、个县级市、个县(含金门)共计 个县级单元 同样 剔除未设汽车客运站的福州鼓楼、马尾及厦门的海沧以及无数据的金门 共计 个县级单元列入研究范围图 客流计算模型 由于精确的客流数据难以获取 因此本研究将使用客车车型(图)来估算公路客流 假设每班客车都为满载 客运量就取决于车型和班次 对于同一班次所经过的县级单元、按照同一班次中所占比例对其赋予权重 针对流水班客车 按照以下原则:假定流水班每日早 时发车 晚 时停止发车 每半小时为一班 考虑到流水班多为乡镇班车 所以将每 个班次合并为一个满载车次 即流水班每日车次数为 车型计算参考 营运客车类型划分及等级评定规则(/)典型客车类型划分及等级评定表(/)中对大、中、小型客车的座位数的规定计算出不同类型车辆的载客能力 若以小型车为标准车(数值取)取均值表征车型具备的载客能力可以估算出中型车和大型车的载客系数分别为 与 社区发现在网络分析中 社区通常由网络中功能相近或者性质相似的网络节点构成 其可以揭示出网络结构和功能之间的关系 社区发现是基于网络的拓扑结构信息识别出具有相似特征或相似行为的节点组 使得具有相似特征的节点组成一个个社区 不同社区的节点属性尽可能不同 算法是由 和 提出的一种基于随机游走的社区发现方法 随机游走即从一个顶点向下一个顶点移动时 以相同的概率来选择当前顶点的一个临近点作为下一个顶点 算法采用分层聚类的方式发现社区:先将每一个点当做一个社区 计算相邻的点(社团)之间的距离 然后选取两个彼此连接且流距离最短的两个社区合并为一个社区 重新计算社区之间的距离 重复这一步骤直到所有点合并为一个社团 这个过程中社团的数量不断减少 最终出现一个清晰的社区结构 算法的优点在于其可以有效降低网络规模 最大程度地保持原有的网络关系结构 将县级单元作为网络中的节点 将客流量作为节点的权重 将县级单元间的联系看作网络中的边 客流量联系强度作为边的权重 地理探测器地理探测器是探测空间分异性的工具 可探测因变量多大程度上解释自变量的空间分异 地理探测器模型在应用时较传统方法来说没有过多的假设条件 可以克服传统的统计分析方法中处理多重共线性方面的不足 因此被广泛应用于自然要素和社会经济要素的影响因素研究 本研究运用地理探测器探测影响福建省区县公路客流空间联系强度的驱动因子 其表达式为:()式()中:为驱动因子对因变量空间分异的解释程度 取值 值越大说明该因素对区为简便表达 将地区中的“区”“县”省略 亚热带资源与环境学报第 卷域空间联系强度分异的影响越大 为县级单元的总样本数 为研究区域的总离散方差 为因变量的分区或分类、为区域 的样本数和离散方差 县级单元间联系的距离衰减与宏观格局 县级单元间联系的距离衰减效应通过计算福建省 个县级单元的公路客流的距离衰减曲线和累计占比曲线(图)可以看出 公路客流的距离衰减效应极其明显 的公路客流集中在 的范围内 的公路客流集中在 内 公路客流主要集中于中短途出行 公路客流衰减曲线呈现出先增后减的特征 客流量在 内出现峰值 此段距离内的公路客流量占总客流量的 当距离大于 时 公路客流量随距离增大呈现出稳定下降的趋势图 福建省不同距离区段内公路客流占比曲线及累计占比曲线 县域单元间联系的宏观格局从宏观上来看(图)福建省县级单元间公路客流分布具有显著的空间异质性 具体表现为沿海地区联系紧密而内陆地区分散的网络格局 在空间分布上 福建省县域公路客流集中分布于沿海一带尤其是福州以及厦漳泉等地区 福州已经形成多中心、多层级的网络格局 区域内部各区县间紧密联系 有延伸至上下相邻的莆田和宁德的趋势 厦漳泉地区以厦门和泉州市辖区为核心构成了高度联系的形态 并向西向南延伸至漳州 内陆地区的“南三龙”皆依托于其核心区县 对外产生放射状的公路客流联系 如南平以建阳和延平为核心分别产生向外辐射的公路客流网络 以三元、沙县、宁化为核心的三明表现出与周边地区紧密联系的空间网络形态 龙岩基本形成了以新罗为核心的空间联系格局总而言之 沿海一带的区县不仅与本市内区县联系紧密 也会跨越行政区划的限制 和其他地级市内的经济发展较强的区县产生较多联系 而内陆地区仅从地市的核心区向周边辐射出较强的客流联系网络 县级单元间联系的社区识别与空间组织模式 基于 算法的社区识别基于福建省公路客流的空间联系特征(图)利用社区发现方法(算法)对福建省 个县级单元进行区域划分 最终获得福莆宁社区、厦泉社区、漳州社区、南平社区、三明社区、龙岩社区(图)这 个社区的空间分布大致符合福建省沿海和内陆沿东北西南方向的地势划分 其中 福莆宁社区、厦泉社区、南平社区以及三明社区皆跨越了地市行政边界 但沿海的社区和内陆的社区有着明显的不同 这种差异在于:沿海的福莆宁和厦泉社区基本跨越了 个地级市 跨越范围较大 且社区间 个地市的整体联系较为紧密 内陆的社区跨越仅存在于两个地级市之内 跨越的区域也仅一或两个县级单元 主要还是在单个地级市内发育网络结构 社区发现算法揭示了福建省内部的公路客流组织模式在空间上的集聚与扩散特征 即经济联系密切、文化交融紧密的行政单元会突破行政边界、进入到吸引力更强的社区单元中 沿海社区内县级单元的跨越强度大于内陆社区 而低强度的公路联系区域则不能脱离本身的行政边界限制 第 期王焱等:公路客流视角下福建省县级单元间联系的空间组织模式及影响因素注:基于自然资源部标准底图服务网站下载的审图号为()号的标准地图制作 底图边界无修改 下同为了表达简洁明练 图中最低等级的公路 流未显示图 福建省县级单元间联系的宏观格局 县级单元间联系的空间组织模式划分基于上述社区识别 进一步对各个社区进行空间可视化表达 以期深入探讨福建省县级单元间的空间组织模式图 显示了基于社区划分的福建省县域的空间组织模式 整体来看 福建省县级单元间的组织模式呈现出多层级的空间形式 其中 网络密度较高的地方集中在福莆宁社区和厦泉社区 其次是南平社区 公路客流可以较好地刻画出县级行政单元在空间距离上的联系 基于此 这些社区大致可分为单中心、双核心、两大一小双组团以及多核心 种模式 单中心结构包括漳州社区和龙岩社区 双核心模式的有三明社区 两大一小双组团模式为南平社区 多核心结构包括厦泉社区和福莆宁社区单核心模式主要以单个流量较大的节点向四周进行辐射 产生核心边缘结构 由于社区内中心区县的经济吸引力较高 使其处在核心位置 并对周边区县产生吸引 此结构的社区包括以龙文为单中心向漳浦、东山、诏安及云霄辐射的漳州社区 以及以新罗为核心向连城、上杭、永定辐射的龙岩社区 两个单核心社区的辐射形式皆为扇形辐射范围都集中在 范围左右 且没有次级中心发育双核心模式是指拥有两个核心区县 与其周边的县级图 福建省公路客流社区分类分布 单元产生紧密联系 从而形成多层级的网络结构 两个核心联系紧密 如三明社区 两个核心的网络均匀交织在 范围内 闽清在福州地位较为边缘化 在地缘上与三明尤溪毗邻 因此与三明的公路客流联系更为紧密 分属于三明社区两大一小双组团模式 即两个双核心一个次级中心两个核心之间各有自己的网络体系 同时和另一次级中心在空间上有交集 例如南平社区 分别以延平和建阳为主要核心 以邵武为次级中心 延平和建阳是南平市的市辖区 尽管两者在地理上不临近 但公路客流依旧反映出了二者作为市辖区的紧密联系 延平和建阳分别形成了自己的子系统 延平与顺昌、建瓯联系密切 而建阳与武夷山联系紧密 邵武与光泽联系紧密 上述连接共同构成了南平社区的两大一小双组团模式 但受限于公路客流联系较弱 其分布范围仍局限在 内多核心模式主要包括福莆宁社区和厦泉社区 多核心的联系模式是顺应区域可持续发展要求而逐渐由单核心模式到双核心模式演变而来的更加均衡、和谐的一种新模式 其基于完善的道路交通基础 与周边县级单元形成多种流的联系网络 福莆宁社区中有多个核心 蕉城、晋安、涵江、秀屿及荔城各自形成自己的联系网络 且这几个核心区之间的联系也较强 而厦泉社区中 核心区为晋江石狮、丰泽南安 两两之间在 范围内有较强联系 且各个子系统之间也联系紧密 需要指出的是 龙海虽在行政层面上属于漳州 但在公路客流联系的社区划分上属于厦泉社区 造成这一现象可能的原因是龙海在地缘上与厦门临近 使得其在承接厦门的产业转移、人口流动等方面有着天然的优势 因此突破了行政边界 进入到厦泉社区中 莆田的仙游、城厢分属厦泉社区 而涵江、荔城、秀屿分属于福莆宁 亚热带资源与环境学报第 卷社区 这样的分布状态归因于莆田与位于其上的福州及其下的泉州分别有着密切的经济、文化联系 在文化上 莆田仙游更接近闽南风俗文化圈 而福州福清在历史上也曾属于莆田 其社会风俗习俗间必有交流和融合 在经济上 泉州与莆田城厢共享湄洲湾深水港 有直接的经济往来 福州、莆田、宁德这些闽东北地区的经济协作也已有 多年 形成了完善的区域合作机制 因此其公路客流联系紧密图 福建省公路客流分社区的空间组织模式 福建省县级单元间公路客流的影响因素分析福建省县级单元公路客流的空间分布呈现出显著差异特征 为探究县级单元间联系强度的空间分异的驱动因子 借助地理探测器确定各驱动因子与空间分异的关联性 交通流受社会、经济等多方面影响 和城镇化水平代表了城市的经济发展程度及其人口规模 社会消费品零售总额、第三产业生产总值是反映市场经济活力和产业结构的相关要素 影响着县级单元间节点的服务水平和交往能力 完善的基本公共服务是发生空间联系的基本条件 卫生技术人员数反映了一个城市的基础设施 基于以上分析 本研究选取、城镇化水平、社会消费品零售总额数量、卫生技术人员数和第三产业生产总值 个指标来对空间联系进行驱动因子分析 将选取的 个指标按照自然间断点分级法分为 级 并将其分类导入地理探测器模型中 计算出各因子对空间联系强度的驱动力值(值)和因子解释力值(值)表 福建省区县公路客流的影响因素探测 因素 值 值 社会消费品零售总额数量 城镇化水平 卫生技术人员数 第三产业增加值 分析结果如表 显示、社会消费品零售总额数量、城镇化水平、卫生技术人员数、第三产业增加值均通过了 的显著性检验 说明这些因素对公路客流联系网络的形成产生了重要的驱动效应 第三产业增加值是影响公路客流流动的主要因素 第三产业的发展对空间联系存在显著影响 其提供的市场就业机会吸引着人口流动 最终影响区域间的交通联系 且对空间联系具有较强的正向作用 福建省县级单元公路客流关联网络在福州、厦门和泉州表现得最为密集 年福州晋安第三产业增加值达 亿元 厦门思明第三产业增加值达 亿元 而龙岩永定的第三产业增加值仅 亿元 这表明第三产业的发展在很大程度上影响人流在公路客运中的出行程度 城镇化水平与公路客流具有相关性 表示城镇人口相较于乡村人口更倾向于公路交通出行 便捷的交通基础设施有利于居民跨区县的出行流动 三元、沙县城镇化水平达 以上 公路客流的空间交互较强 向外联系辐射范围广泛 宁化、大田、尤溪的城镇化水平仅 左右 与其他区县的联系就较弱 卫生技术人员数和社会零售总额数量的 值皆为 表明卫生等基础公共服务设施和市场活力会对公路客流产生影响 福建省医疗资源主要分布在沿 第 期王焱等:公路客流视角下福建省县级单元间联系的空间组织模式及影响因素海的福州和厦漳泉地区的市辖区内 空间分布极不平衡 因此 医疗和卫生服务水平也会影响公路客流的空间分布 年福建省全省社会消费品零售总额 亿元 比上年增长 其中烟酒、服装、化妆品等的供给增长较大 这些批发零售品的增加活跃了消费品市场 吸引了人流、物流和资金流的集聚 促进了公路客流的增长 此外 也对公路客流空间网络有一定影响 这表明地区经济和公路客流同样具有相关性 福建省沿海经济发展水平靠前的县级单元 其公路客流联系就明显 而内陆县级单元与沿海地区相比较而言经济水平比较薄弱 公路客流的空间联系也较弱 结论与讨论基于公路客流视角 使用社区发现方法分析了福建省县级单元间的公路客流联系的网络结构 识别出福建省公路客流网络县级单元间的联系和组织模式 并进行了驱动因子探测 研究发现:)公路客流符合距离衰减规律且在 处 公路客流达到顶峰 说明目前公路客流主要依赖于基础交通上的短途出行 且 的公路客流集中在 的空间距离内 沿海地区的公路客流网络联系紧密度相较于内陆地区的更强 一定程度上反映出福建主要空间联系集中发生在沿海地区 而内陆地区的空间联系较弱 核心节点的辐射范围较小)福建省县级单元公路客流空间联系可通过社区识别算法分为福莆宁、厦泉、漳州、南平、三明和龙岩 个社区 这 个社区的分布并不完全按照地市行政界限 公路客流联系强的社区往往突破行政边界 将不属于本地市的县级单元也纳入本社区中 而公路客流联系弱的社区仅在自身地级市行政边界内部形成网络 各个社区的空间组织模式大致可根据节点与节点间空间联系的紧密度划分为单中心模式、双核心模式、两大一小双组团模式以及多中心模式)根据地理探测器模型的驱动因子探测可得 县级单元联系强度受产业结构尤其是第三产业、城镇化水平、基本卫生服务以及市场活力的影响显著 城镇人口多、产业结构完善、基础公共服务水平高的县级单元网络联系强度就越高本研究在一定程度上弥补了基于公路客流数据对于县级单元间联系刻画的不足 丰富了真实公路客流替代数据的获取方法 对于认识县级单元尺度的区域空间组织模式具有参考价值 也为促进福建省空间发展规划政策的制定提供了一定的科学依据 受限于历史数据和多源数据的获取难度 本研究未能从长时段、多源流视角对福建省交通流的空间联系进行对比深入研究 未来还需进一步研究讨论参考文献():陈太政 李斌.基于 的河南省公路客流空间运输联系研究.地域研究与开发 ():.():.李峥荣 徐邓耀 文玉钊.流空间视角下城市网络结构特征及组织模式分析 基于成渝城市群交通流和信息流的对比.经济论坛 ():.():.肖宏伟 王启轩 张捷.成渝城市群关联网络特征及影响因素解析 基于公路客运视角的研究.上海城市规划 ():.:.():.陈伟 刘卫东 柯文前 等.基于公路客流的中国城市网络结构与空间组织模式.地理学报 ():.():.王海江 苗长虹 牛海鹏 等.中国中心城市公路客运联系及其空间格局.地理研究 ():.():.赵映慧 姜博 郭豪 等.基于公共客运的东北地区城市陆路网络联系与中心性分析.经济地理 ():.():.刘正兵 丁志伟 卜书朋 等.中原城市群城镇网络结构特征分析:基于空间引力与客运联系.人文地理 ():.():.亚热带资源与环境学报第 卷 王海江 朱佳鸿 张硕 等.公路客流视域下中国城市网络的空间集聚、层级体系与演化模式.地理研究 ():.():.梅大伟 修春亮.基于公路客运流的哈长城市群空间关联特征与组织模式.现代城市研究 ():.():.罗震东 何鹤鸣 韦江绿.基于公路客流趋势的省域城市间关系与结构研究 以安徽省为例.地理科学 ():.():.秦雪旖 钱勇生 曾俊伟 等.基于信息流与引力模型的福建省城市网络空间联系特征.亚热带资源与环境学报 ():.():.:.张欣欣 许力 周赵斌.社会网络中基于路径的社团划分方法.福建师范大学学报(自然科学版)():.()():.赵卫绩 张凤斌 刘井莲.复杂网络社区发现研究进展.计算机科学 ():.():.:.贺建风 李宏煜.大数据背景下基于社交网络的聚类随机游走抽样算法研究.统计研究 ():.():.王劲峰 徐成东.地理探测器:原理与展望.地理学报 ():.:.():.刘彦随 杨忍.中国县域城镇化的空间特征与形成机理.地理学报 ():.():.:.():.丁悦 蔡建明 任周鹏 等.基于地理探测器的国家级经济技术开发区经济增长率空间分异及影响因素.地理科学进展 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