城市群区域公路网节点重要度评估方法研究_宋新生

Node Importance Evaluation Method for Highway Network of Urban Agglomeration
b b b SONG Xinsheng a， ，WANG Xiaoxiao a， ，LI Aizeng a， ，ZHANG Lei a，b
( a． Department of Traffic Engineering;
m
上 述 方 程 组 改 用 矩 阵 表 示，则 为 X m ×1 = A m ×p F p ×1 + C m ×m U m ×1 ， 因子模型要求 满 足 下 面 几 个 基本假设条件: ( 1 ) m ≥ p; ( 2 ) COV( F ， U) = 0 ， 即 F 与 U 不相关; 1 ( 3 ) E( F) = 0 ， COV( F ) = 为 0; ( 4 ) E ( U) = 0 ， COV( U) = I m ， U2 ， …， 即 U1 ， U m 不相关， X2 ， …， 且 都 是 标 准 化的变 量， 假 定 X1 ， X m 也是标准化的， 但并不相互独立． 其 中，系 数 矩阵 A 即 因 子 载 荷 矩阵， 其元 素 ( a ij ) 的大小反映公共因子 F 对于观测变量 X i 的荷 载大小． 3． 2 ( 4) 节点重要度的计算 ( 1 ) 指标标准化． 由于各 指 标 数 量 级 不 同， 没 有统一的度量标准， 需要对原始数据矩阵 X 进行无 量纲化或标准化处理， 得到新的 M 矩阵． ( 2 ) 计算指标的相关系数矩阵 R． 求 R 矩阵的 特征值 λ 和特征向量 L， 并得到因子的载荷矩阵． ( 3 ) 确 定 因 子 个 数． 取 方 差 贡 献 率 l j = ( 6)
b． Urban Transportation Research Center，
Henan University of Urban Construction，Pingdingshan 467036 ，Henan，China) Abstract: Urban agglomeration is a strong vitality subsystem of large regional city system with significant
［1 ］
．
． 无论
在区域层次上， 还 是 在 相 互 联 系 的 空 间 上， 城市群 均以区域网络化组织为纽带， 具有网络性的基本特 征
［2 ］
X k1 X k2 X kn + α k2 + … + α kn ) × 100 % X10 X20 X n0 X ki × 100 % X i0 ( 1)
Vol. 11 April
No. 2 2011
城 市群区域 公路 网 节 点重 要 度 评 估 方法 研究
宋新生
( 河南城建学院
* a，b a，b a，b a， b ， 王啸啸 ， 李爱增 ， 张 蕾
a． 交通工程系; b． 城市交通研究中心， 河南 平顶山 467036 )
摘要: 城市群是区域城市大系统中具有较 强 活 力 的 子 系统， 区域 优 势 显著， 在空 间 联 系上具有网络性特点． 客观准 确 地 评 价各 节 点 的 重要 度， 是 城市 群 区域 公 路 网布 局规 在 公 路 网 节 点 重要 度 评估 中 增 加 了城市 流 划中的一个重要环节． 针对城市 群 的 特点， 强度评价指标， 节点重要度计算中采用了因子 分析法 进行 客观 赋权 以 避 免 各 指标 主 观 Means 聚类方法客观划 赋权的随意性， 为进一步更好区分各节点的重要度等级， 采用 K分了城市节点重要度的类别． 最 后 以 中 原 城市 群 为 例 进行了 节 点 重要 度 的 实 例 计算， 结果表明本文方法具有较好的应用价值． 关键词: 交通工程; 公路 运输; 节 点 重要 度 评估; 因子 分析; 城市 群 公 路 网; 城市 流 强 度; 聚类 + 中图分类号: U491． 1 3 文献标识码: A
述和计算机贮存， 常采用抽象网络图来模拟实际路 网， 即将所研究的 区域划 分 为 若 干 个 子 区域， 每个 子区域都抽象为 一 个 点， 称 为 节点， 而反映路网中 节点功能、 地位大 小的指 标 称 之 为 节点重要度 通常计算公式如下: D k = ( α k1
n ［3 ］
城市群是不同层次各种城市的集合， 一般以一 个或两个经济比较发达、 具有较强辐射带动功能的 由若 干 个 空 间 距 离 较 近、 经济联 中心城市为核心， 系密切、 功能互 补、 等 级 有 序 的 周 边城市 及其 腹 地 通过空间相互 作 用 形成的 城市区域系统
1109 收稿日期: 2010*
0221 修回日期: 2011-
0225 录用日期: 2011-
ห้องสมุดไป่ตู้
作者简介: 宋新生( 1970 － ) ， 男， 河南郑州人， 副教授， 博士． 通讯作者: sxs@ hncj． edu． cn
第 11 卷第 2 期
城市群区域公路网节点重要度评估方法 研究
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1
引
言
［8 ］
中采用了 人口、 国 内 生 产 总值 ( GDP ) 等社 会 经 济 考虑 社 会 经 济 评 价指 标 的 同时还采用了客 货 运 量、 公路 网 密 度、 公路 里 程 等 交通运输指标． 城市群 具 有区域 内外 的 连 接性和 开放性特点， 城市群内的城市具有相互之间的吸引 集聚和扩散辐射功能， 因此对城市群公路网节点重 要度评估计算中 还 应 引 入 反 映 城市群系统结构 特 点的指标． ② 节点重要度定 量 计 算 过程 中， 评 价指 标 的 权值多采用主观赋权法， 可以较好反映决策者的主 观判断或经验， 实 施 过程 相 对 简 单， 但该法具有较 大主观随 意 性， 结 果 也 易 受 决 策 者 知 识 缺 乏 的影 3］ 、 研究 者 开 始 转 向 采 用 客 观 赋 权 法， 文 献［ 响， ［ 5］ 采用了主成分分析法进行权重值确定． ③ 节点重要度 的 定 量 计 算 后， 结 果 无 法 体现 节点划分 界 限， 即 无 法 给出 类 型划 分的 重要度 范 2］ 、 ［ 7］采 用 了 系统 聚类 进 一 步 划 分 城 围． 文献［ 市节点重要度的 类 别 以 更 好 区 分 各 节点 的 重要度 等级． 本文针对城市群系统结构 的 特 点， 引 入 城市 流强度作为评价指标之一， 计算过程中采用了客观 Means 聚 赋权的因子分析法， 根据计算结果采用 K类把所有节点重要程度划分为所要求的类数．
． 城市群节点 既 是 城市群 交通 需求 的 主 要发 式中
= ∑ α ki ·
i =1
生源也是城市群交通网络的服务对象， 是构成城市 群交通网络不 可 缺 少 的 系统 单 元． 研究 城市群 内 各城市节点重要度 可 为 城市群 公路 网合 理 性 布局 规划提供依据． 现有节点重要度评估研究中: ① 评 价指 标方 面． 胡 列 格 等 评价指标; 周伟 等
［6 － 7 ］ ［2 － 5 ］
Dk — — — 第 k 节点的重要度; X ki — — —D k 的第 i 个评价指标值; X i0 — — — 区域内各节点的 X ki 平均值; — —X ki 指标的权重． α ki — 节点重要度计算的前提是选取 评 价指 标 X ， 由
在 相关 研究
于节点重要度受政策、 经 济、 文化等诸多因素的综 合影响， 选取指标时应全面 考虑， 一 般 从 以 下评 价 指标中选取所需指标: ① 区域内人口 X1 ; ② 地区生产总值 X2 ; ③ 城镇居民家庭人均收入 X3 ; ④ 公路总里程 X4 ; ⑤ 区域内的客运量 X5 ; ⑥ 区域内的货运量 X6 ; ⑦ 区域内的旅游收入 X7 ; 等． 2． 2 节点重要度的城市群评价指标 城市群节点重要度评 价指 标不 仅 反 映 区域 社 会经济和交通运输发展状况， 还应反映城市对外经 济联系的程度和集聚辐射影响作用能力的高低， 城 市流强度作为判 断 城市群 地 区城市 间 的 经 济 联 系 强度， 是确定城市群区域城市 的 功 能 定 位、 规划发 应纳入城市群节点重要度 展的重要依据指标之一， 评价指标体系之中． 城市 间 的 经 济 联 系 是 以 流的形 式 通 过集聚 与 扩散而实现的，城市 流 是 指 在城市 间 人 流、 物流、 信息流、 资金流、 技术流 等 在城市 密 集 区 所 发 生 的 双向或多向的流动 现 象． 城市 流 强 度 是 指 在城市 群区域城市间的联 系 中， 城市 外 向 功 能 ( 集聚 与 辐 射) 所产生的 聚 射 能 量 及 城市 之 间 与 城 乡 之 间 影 响的数量关 系， 是 说 明 城市 与 外界 联 系 的数 量 指 标
DOI:10.16097/ki.1009-6744.2011.02.016 交通运输系统工程与信息 第11 卷 第2 期 2011 年 4 月 Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology
6744 ( 2011 ) 02008407 文章编号: 1009-
regional advantages in space and linked features in network． Objective and accurate assessment of each node importance of highway network is a vital part for regional road network layout planning． Problems in the existing node important evaluation methods are analyzed． And for the characteristics of urban agglomeration， urban flow intensity is included into node importance assessment indexes system． Factor analysis is used as an objective method to avoid random subjective values in node importance calculation． KMeans clustering central china method is used to distinguish degree level of each node importance for further analysis． Finally， city agglomeration is taken as an application example， and the result shows the method proposed in this paper has good practical value in application． Key words: CLC number: traffic engineering; highway transportation; node importance evaluation; factor analysis; urU491． 1 + 3 Document code: A ban agglomeration highway network; urban flow intensity; cluster
2
2． 1
节点重要度
节点重要度概念 公路网规划 研究中， 为 便 于 图 上 作 业、 直观 描
; 其表达式为 F = N × E ， 式中
F 表示城市流
强度; N 为城市功能 效 益， 即各 城市 单位外 向 功 能
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交通运输系统工程与信息
2011 年 4 月
量所产生的实际影响; E 为城市外向功能量． 在实际操作中，往往 采 用城市 从 业 人 员 数作 为城市功能量的度量指标， 城市是否具备外向功能 量 E， 主要取决于该城市某一部门从 业 人 员 的 区 位 商． i 城市 j 部门从业人员区位商 Lq ij 为 G ij / G i Lq ij = Gj / G 式中 ( i = 1， 2， …， n; j = 1 ， 2， …， m) ( 2) G ij ， Gi ， Gj ， G 分别表示 i 城市 j 部门从业人员 i 城市从业人员数量、 数量、 全国 j 部门从 业 人 员 数 E ij = 0 ; 若 量以及全国从业人员数量． 若 Lq ij ＜ 1 ， Lq ij ＞ 1 ， 则 i 城市 j 部门存在外向功能， 即 j 部门在 i 城市中相对于全国 是 专业 化 部门， 可 以 为 城市 外 界区域提供服务． i 城市 j 部门 的 外 向 功 能 E 为 超 出全国平均水平的部分， 即 E ij = G ij － G i ( G j / G ) = G ij － G ij / Lq ij i 城市 m 个部门总的外向功能量 E i 为