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原文传递高速公路交通流网络的时空特征与城市空间关联研究——以江苏省为例

论文题名：	高速公路交通流网络的时空特征与城市空间关联研究——以江苏省为例
关键词：	交通流;高速公路网络;城市空间关联;时空特征;数据挖掘
摘要：	城市间的相互作用关系和强度在时空维度上持续的进行着动态演化，对其进行特征解析与结构模式挖掘是人文地理学研究的核心内容之一。本文依赖江苏省高速公路连续观测的海量交通流数据，综合利用数理统计、计量建模、GIS空间分析、复杂网络分析和数据挖掘等多种方法，在对交通网络要素与网络结构复杂性特征解析基础上，引入多维时空分析的张量分解方法挖掘城市相互作用关系的时空耦合结构，基于流动韵律进行空间演进机理分析与城市关联模式提炼，论文尝试为城市相互作用的时空网络分析提供新的理论工具与可行路径。　　江苏高速收费站近年来呈现数量不断增加的趋势，“短距离”上的空间聚集是江苏高速收费站节点分布的基本特征。拓扑结构上，江苏高速公路网络规模提升明显，但网络的发育水平仍较低，发展潜力较大等特点。叠加流量的江苏高速公路收费站节点具有明显“少数节点集中多数流量，多数节点承担少数流量”的偏斜分布特征。空间格局上则表现出典型“南高北低”的分异特征，空间联系的主导方向为东南-西北向，随时间演进这一时空特征保持相对稳定。以收费站为节点，流量为边权的交通流网络整体结构呈现为小世界网络且日趋复杂，整体网络的顶层结构已有发育，但层次结构仍处于分化中的特征。总体而言，从高速公路设施网络与交通流网络的节点要素和网络特性揭示出高速公路网络具有显著的复杂性特征，且随时间演进日益复杂。　　江苏高速公路交通流网络的时空结构特征，大致呈现为倒“不”字型的网络结构，在时间模式和空间模式上具有显著的时空耦合特性。具体为，提取得到的基本不变特征、渐变特征和突变特征三种时间模式有各自对应的空间模式，即时间的基本不变特征突出了江阴大桥的主通道作用，且过江阴大桥沿京沪线的联系网络是倒“不”字型的纵轴之一;渐变特征凸显了沪宁线在苏南地区城市空间联系的重要作用，且沿沪宁线的联系网络是倒“不”字型的横轴;突变特征体现的分别是以“常熟-南通”和“扬州-镇江”为最高联系层级建构的网络，且过润扬大桥沿扬溧线与过苏通大桥沿沈海线的联系网络是倒“不”字型的另两纵轴。　　江苏高速公路交通流网络时空结构具有明显的阶段性演进特征，可用于长尺度理论模型的提炼。从时间上可划分为200401-200504、200505-200806和200807-201212的三个阶段，对应整体网络的空间结构则大致呈现出由倒“T”字型向倒“下”字型，再向倒“不”字型演变。随新增过江大桥的建成通车，时空结构上表现出时间模态的增加与变动以及空间结构的演变等特征，昭示不同区位上过江通道的定位与功能差异是要素流动空间分异及网络时空结构塑造的重要影响因素。高速交通网络阶段性演进是整体网络时空结构演化过程的重要组成部分，在长尺度上表现为趋势的分段而在小尺度上表现为波动结构变化。在总结与归纳高速交通网络受过江大桥建设、地区发展需求、区域发展政策、行政原则、投融资结构等主要驱动因素前提下，基于江苏的研究实践，给出了一个包含路网零散分布、局部网络建构、区域初步成网、网络发育延伸、网络提升充实和网络一体化的6阶段演化过程理论模型。　　城市空间关联是城市节点的流入量、流出量以及城市间通行时间（距离）共同作用的结果，江苏省以高速公路网络为载体的城市空间相互作用的关联模型符合基于幂函数的牛顿型模型。关联模型的空间阻尼系数值在四个时间节点的值均小于1，数值范围在0.472～0.672之间波动，且有三个时点的值为0.645、0.672和0.649，总体表现出（时间）距离对城市关联约束作用有限，以高速公路进行城市关联对（时间）距离的敏感度一般。这一空间阻尼系数相对城市内部尺度出租车（公路）交通流、全国尺度铁路交通流较低，与全国尺度的航空网络交通流接近。　　江苏省域范围内提炼的城市关联模式包含苏北关联系统、跨江关联系统和苏南关联系统，且这一模式与《江苏城镇体系规划(2001-2020)》和《江苏城镇体系规划(2012-2030)》的全省城镇空间结构存在耦合与差异。其中，苏南关联系统内部呈现出明显的一体化联系趋势，苏州、无锡、常州、南京等城市表现出显著的中心性功能;跨江关联系统以长江两侧形成的多个“双核心结构”为主，主要用于连接苏南系统与苏北系统间的关系，具有明显的“通道效应”;苏北关联系统组团内部和组团之间的联系在三个系统中最弱，淮安成为连接苏北系统内部不同组团间的重要节点。提炼的关联模式昭示以“多板块协同发展”的思路布局与规划江苏省域范围内的区域空间发展战略应是优先考虑的方案;在与两个时期规划的全省城镇空间结构对比后，建议在原有规划基础上，修正与补充串联“无锡-江阴-淮安-徐州”的轴线为“徐锡城镇发展轴”，形成“一带三轴，三圈一极”的“井”字型城镇空间结构;并且不同方案之间的耦合性可为江苏未来区内和区外联系更紧密情况下的城镇空间布局提供思路上的启迪。
作者：	柯文前
专业：	地理学；人文地理学
导师：	陆玉麒
授予学位：	博士
授予学位单位：	南京师范大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文