摘要:
采用分枝维数分析方法,对通乡镇公路通达程度进行了评价,并对满足乡镇经济发展的县乡公路建设水平的标最优取值进行了分析,评价方法达到了指导下一阶段建设和引导城镇经济发展的需要。
关键词:农村公路,分形理论,分枝维数,评价方法
一、背景。
现阶段农村公路正处于网络化建设时期,因此在农村公路网络中起到骨干作用的通乡镇公路在解决农村公路网“通畅”问题中起到主要作用[1]。
通乡镇公路的建设不足,县域经济的发展与城镇体系尚未形成[2],因此确定合理的通乡镇公路建设水平,在农村公路网络化建设中则显得尤为重要。目前基于面积密度、连通度等的农村公路建设水平评价指标只能从总量上反映农村公路的建设情况,无法体现出县城与乡镇的衔接以及乡镇间的连通情况。而分枝维数评价方法的提出则可以有效满足这一需求。
一方面,可以确定从中心到周边连通程度的变化情况,即用于评价乡镇间的连通情况；另一方面,可以反映行政中心与乡镇的衔接情况,即用于评价县道的建设水平。因此,本文应用分形理论中的分枝维数分析方法,评价县域农村公路的网络化程度,并且确定满足乡镇经济发展的县乡公路建设水平的指标取值。
二、分枝维数。
分形几何的概念是由美籍法国数学家Mandelbrot于1975年提出,近年来在交通领域得到了广泛的应用[3]。应用分枝维数评价交通网络由刘继生、陈彦光在1999年提出,该方法可反映出交通网络的连通程度,并且测算方便[4]。
1、测算方法。
对于实际路网,以行政中心或几何中心为圆心,做半径r=1,2,3…的同心圆,第k个圆的半径为rk,圆内的路网分枝数为N(k),由交通网络的自相似性,即N(k)∝rDk,则:N(k)=brDk(1)其中,分枝维数D的取值是(0, +∞),系数b的取值范围同为(0, +∞)[5]。
2、物理意义和理想取值。
在农村公路网评价中,分枝维数可以用于分析两方面的问题:一方面通过分枝维数D反映区域中心到周边通达程度的变化情况;另一方面通过系数b评价中心区域与周边乡镇衔接的紧密程度。
当分枝维数D的取值为2时,所有分枝均匀的分布在由同心圆分割的研究区域内,即所有乡镇的通达情况是相同的;而当其取值小于2时,分枝数从测算中心到四周逐渐减少,即周边乡镇通达程度较低;当其取值大于2时与取值小于2的情况相反[4]。式(1)中,系数b(或lnb)标定了曲线的初始位置,即最内侧一个圆内的分枝数目。对于县乡公路网则可用于评价行政中心与周边乡镇衔接的紧密程度,即用于评价县道的建设水平。当系数b(或lnb)的取值越大,则县城与周边乡镇的衔接越紧密,县道的建设水平越高。对于由中心地理论确定的交通原则下的中心地系统,b的适宜取值应为6,即lnb的取值为1.79时,理想路网达到最优[6]。
综上,分枝维数分析方法可以很好的用于解决农村公路建设水平评价的问题。对于理想路网,分枝维数D与系数lnb的取值分别为2和1. 79时,所研究的农村公路网能够最好的满足县域社会经济协调发展的需要。
三、应用。
分枝维数分析农村公路网以连江、晋江和安溪三个县(市)的现状和规划农村公路网为例进行评价。连江、晋江和安溪三个县(市)所辖乡镇数和县域总人口相近,农村公路均处于网络化阶段,但建设水平相差较大,而且经济发展程度与城镇化水平具有较大差异,具有一定代表性。
所分析的连江、晋江和安溪三个县(市)的通乡镇农村公路网由县道、乡道和少量高等级公路组成,该网络在农村公路网中起主要作用。连江县现状路网的分枝维数为0. 38,远小于理想路网取值2,而且常数的值为2. 66,大于适宜值1. 79,表明连江现状公路网中,县道具有较好的通达性,而乡道的建设则明显不足,因此需加快乡道的建设,以提升乡镇间的`通达程度。
在规划路网中,加强了连通乡镇乡道的建设,并且兼顾了衔接县城与乡镇县道的建设,但乡镇间的连通程度还是远没有满足需要。晋江市现状路网的分枝维数为1. 1,较接近理想路网取值2,而且常数的值为2. 05,大于适宜值1. 79。因此对于规划路网,晋江市则以农村公路的等级提升以及公路网与周边县市的连通建设为主,同时提升了乡镇间的连通水平。但在建设中需要提高对于乡道建设的投入,以使乡镇间通达程度满足需求。
安溪县现状路网的分枝维数为1. 05,小于理想路网取值2,而且常数值为1. 02,小于理想路网取值1. 79。对于安溪县,县城与乡镇间通达程度较低,而且乡镇间的交通需求无法得到满足。安溪县的规划路网加强了县道的建设,首先解决县城与乡镇间的衔接问题,但在农村公路进一步的建设中需要提高乡镇间的通达程度,以满足县域协调发展的需要。
四、对于农村公路进一步建设的启示。
通过对连江、晋江和安溪三个县(市)现状及规划农村公路网建设水平的评价,可以发现这三个县通乡镇公路在建设中存在的问题。在农村公路网络化建设中,有必要应用分枝维数分析方法进行通乡镇公路建设水平评价,更有针对性的解决县域农村公路中存在的问题。
采用分枝维数分析方法评价农村公路的建设水平,应对照测算结果与理想取值和农村公路建设较完善的晋江市的测算结果,以发现现状路网中存在的问题,并指导农村公路的网络化建设。
即分枝维数D的取值为1. 1~2. 0,系数lnb的取值为1. 79~2. 0。
对于测算结果达到取值范围下限的地区,通乡镇公路的建设应以完善为主;而对于测算结果没有达到下限的地区,则应针对建设中存在的问题,加强通乡镇公路的建设,以满足县域社会经济发展的需要。
五、总结。
应用分枝维数分析方法评价农村公路建设水平是行之有效的,这种评价方法着眼于乡镇的通达程度,在现有分析结果的基础上,评价路网的网络化程度是否满足县域发展的需要,并且确定进一步建设的重点。在进一步的建设中,应针对县域农村公路中存在的问题,有目的的完善农村公路网络,以带动县域经济的发展和城镇化水平的提高。
参考文献:
[2] 孔令斌.我国城镇密集地区城镇与交通协调发展研究[J].
城市规划, 2004, 28(10): 34-36.
[3] Liu Jisheng,ChenTao.A fractal study on the spatial structure ofsystems of towns in Northeast China[ J]. Scientia GeographicaSinica, 1995, 15(2): 136-143.
[4] 刘继生,陈彦光.交通网络空间结构的分形维数及其测算方法探讨[J].地理学报, 1999, 54(5): 72-73.
[5] 李 娟.区域公路网络分析[D].成都:西南交通大学,2008.
[6] 克里斯泰勒.德国南部中心地原理[M].北京:商务印书馆,1998.
文学网
