重庆市交通网络的可达性时空特征及其演化规律
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以“重庆交通图”、“重庆市地图”等为基础图 件，并通过查阅相关文献资料及实地考察等，获取 以上 5 个时间断面的交通网络信息。通过查阅历年 重庆统计年鉴和各区县统计公报获取所研究时间 断面的各区县 GDP 数据。参考“中华人民共和国公 路 工 程 技 术 标 准（JTGB01-2003）”中 对 公 路 设 计 时速的相关规定，结合重庆区域特征，设定各类公 路平均行车速度（表 1）。根据各条铁路建设时的设 计时速，将研究中各铁路的平均速度设定为：200 km/h （宜万、遂渝、成渝铁路）、120 km/h（其他铁路）。由于 铁路与高速公路运输服务是基于站点的，因此，对 铁路与高速公路网络主要通过站点布局进行研究。
3.2 交通网络可达性空间格局 利用式（1）计算不同时间断面下重庆市 38 个区
县节点的可达性值，并采用克里金（Kriging）插值的 方法得出空间格局图（图 2）。
可达性空间分布具有以主城区为中心向外围 区县逐渐减弱的“核心-边缘”特征，可达性等值线 总体上呈现出不规则环形的分布特点。在选取的 5 个时间断面上，边缘区县可达性值始终比较高，其 中城口县及周边地区一直是可达性最差的区域，而 主城区的可达性值始终较低。这主要因为可达性 和研究区域的地理几何位置具有密不可分的关系， 在分布上具有距离衰减特征，即距离区域中心越 远，可达性越差。渝中区等主城区县位于重庆市区 域的几何中心，而城口县则位于区域东北部边缘， 并且受到地形地质的影响不利于巫山、奉节、巫 溪、城口、秀山等由于距离主城区距离远，地势起伏 大，以及政策因素等造成道路建设起步晚，发展慢， 可达性较差。从 1997-2012 年来看，北碚区、江津 区、潼南区、长寿县的交通可达性波动较大，这是因 为不同时间段内重庆市对各区县的交通道路发展 规划不同，造成有些年份交通建设改善程度相对微 弱，有些年份交通改善程度相对较强。 3.3 交通网络可达性动态演化特征和规律
第 17 卷 第 1 期 2015 年 1 月
Vol.17, No.1 Jan., 2015
重庆市交通网络的可达性时空特征 及其演化规律
肖京格 1，周廷刚 1,2,3*，姚林虎 1，廖 莎 1，何惠丽 1
(1. 西南大学地理科学学院，重庆 400715；2. 三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400715； 3. 重庆市地理空间信息工程技术研究中心，重庆 401174)
究。E-mail: zhoutg@
1期
肖京格 等：重庆市交通网络的可达性时空特征及其演化规律
55
模拟时间断面，对未来交通演化情况进行模拟和 评价。
考虑到节点在区域内的重要程度、代表性，以 及数据的可获取性，选择重庆市 38 个区县级行政单 位的政府所在地为节点。因不同年份重庆行政区 划有所调整，为使研究具有可比性，以 2012 年行政 区划为基准。在交通运输方式选择方面，对于航空 运输，重庆只有江北与万州 2 个机场，且只包括省际 航班和国际航班，对重庆市域内各区县间交通可达 性水平的影响不大；对于水路运输，从 1997 年到 2012 年时间段内，航运里程、河网分布及码头泊位 数等影响航运的基础设施变化不大，只是港口吞吐 量及进出港船舶数有明显增加。本文旨在探讨可 达性的时空特征和演化规律，故水路运输的影响权 重不大；而陆地交通不仅在连通各区县节点，以及 促进经济发展中起到了非常重要的作用，而且在研 究选取的整个时间段内也有明显的变化，故本文以 陆路交通为代表，对重庆交通网络可达性时空特征 及演化规律进行研究。
优于区域平均水平，大于 1 说明其可达性水平比区
域平均水平差。
为了进一步表明不同年份重庆交通的区域不 均衡性，引入标准差系数，它是衡量要素特征差异
性的常用指标，计算公式为：
n
∑(
Ai
-
Aˉ)2
i=1
∂=
n Aˉ
（3）
式（3）中，∂ 代表标准差系数；Ai 代表 i 节点的
可达性值；Aˉ 代表全部节点的可达性均值；n 代表
对于可达性的研究，国外起步较早[12-15]，国内可 达性研究较晚，目前的研究主要集中在特定区域可 达性现状及演化特征、交通网络格局演变对区域发 展的影响[16-17]、交通可达性动态演化以及空间格局 变化[18-19]、可达性对区域发展的影响[20-22]等方面。
重庆成为直辖市以来，大力加强交通基础设施 建设，相继实现“8 小时”和“4 小时”交通工程，为社 会经济发展提供了基础保障。为了有效评价重庆 交通网络的通达性，本研究在 GIS 支持下，对重庆 市 38 个节点区县的陆路交通网络可达性时空演化 特征及规律进行了探索。
由于 5 个时间断面内各区县节点可达性值的大 小关系变化相对稳定，故利用式（2）所求的可达性系 数值域范围（[0.4, 0.7)、[0.7, 0.9)、[0.9, 1.2)、[1.2, + ∞ )） 把各节点可达性水平划分为优、良、中等、差 4 个等 级。在选取的研究时间段内始终处于可达性好层 面的区县有巴南区、九龙坡区、大渡口区、沙坪坝 区、江北区、渝中区、南岸区、渝北区，这些区县为重 庆主城区的主要部分，区域发展历史悠久，道路基 础较好，且为重点发展区域，不同时间断面下均有 多条公路干线构成辐射性交通网络。可达性较好 的区县有荣昌、永川、北碚、涪陵、南川、綦江、武隆、 垫江、梁平、丰都、合川、长寿、璧山，这些区县与主 城区距离较近，是连接主城与周边区县的纽带，同 时这些区县受主城区的辐射影响较大，可达性较
收稿日期：2013-12-09；修回日期：2014-04-12. 基金项目：国家级大学生创新训练计划项目(201410635003)；中央高校基本科研业务费专项资金(XDJK2013C079)。 作者简介：肖京格(1992-)，男，河北保定人，本科生，主要从事地理信息系统开发与应用研究。E-mail: xiaojgswu@ *通讯作者：周廷刚(1971-)，男，四川南部县人，教授，硕士生导师，主要从事遥感与地理信息系统应用及生态环境遥感研
由每个年份的可达性均值变化（图 3）可知，可 达性均值整体呈下降趋势，但每一时间段内下降的 差值不同，线段的斜率不同。为进一步分析，根据 每一时间段可达性变化情况，绘制了可达性变化量 的插值图（图 4）。
力模型法、概率法、等值线法、累积机会法、平衡系 数法，以及基于矩阵的拓扑法等。其中，距离法在 交通网络空间格局演变研究领域应用较多，又分为 最短时间距离和加权平均旅行时间距离[23-26]。由于 交通的建设与发展离不开社会经济因素的影响，从
合理性与可操作性角度考虑，本文采用加权平均旅
行时间指标进行评价，其计算公式为：
节点数目。标准差系数越小，表明研究区内的可达
性差异越小。
3 交通可达性时空特征及演化规律分析
3.1 公路与铁路交通网络的时空演化 自 1997 年重庆直辖以来，重庆的公路与铁路交
通获得了快速发展，道路等级、密度大幅度提升。 各年份交通网络分布情况如图 1 所示。从 1997 年 开始，相继开工建设渝黔路一期、长涪路、渝合路、 上界路、万梁路 5 条高速公路，约 270 km，到 2000 年 8 月，重庆的道路网络已完全形成了“一环四射”的 格局。此后，交通建设进一步推进，至 2004 年初，实
( ) n
∑ Tij × Mj
Ai = i=1 n
∑Mj
i=1
（1）
式（1）中，Ai 是加权平均旅行时间值，代表节点
i 在交通网络中的可达性；Tij 代表节点 i 到节点 j
的最短旅行时间；n 代表研究区域中选定的节点个
数；Mj 代表节点 j 所占的权重，反映区域规模对节
点可达性的影响，通常采用的衡量指标为节点的区
1 引言
交通运输系统是国家和区域综合发展的先行 条件[1]，合理的交通运输网络不仅可以极大提高区域 的运输能力，还可为区域的开发提供依托轴线[2-4]，因 此，研究区域交通变化发展状况，对把握地区发展 具有重要意义[5-6]。度量一个区域交通网络结构有 效性的重要指标是交通可达性 。 [7] 可达性（又称通 达性）是指通过特定的交通网络从起始地点到达目 的区位的难易程度，通常可用旅行时间、空间距离 及运输费用等指标来衡量[8-11]。
56
地球信息科学学报
2015 年
图 1 各年份交通网络分布 Fig. 1 The distribution of traffic network in each year
现了“8 小时重庆”的道路建设目标。2008 年，渝遂 高速公路全线贯通，重庆到泸州的高速公路、渝南 高速公路相继贯通，继而川渝两地的高速公路增至 5 条。同时，襄渝铁路二线于 2008 年底建成，此次 增建的二线长度约 507 km。2012 年，“4 小时重庆” 快速贯通的目标成为现实，从此重庆市大体上形成 了“二环八射”的交通网络格局。
2 数据来源和研究方法
2.1 数据来源 1997 年重庆被增设为直辖市；2004 年完成了“8
小时重庆，半小时主城”的道路建设目标；2012 年基 本实现“4 小时重庆”工程，因此本文选取以上 3 个 年份作为基础时间断面。为增加数据的连续和可 参考性，增设 2001 年和 2008 年 2 个时间断面。在此 基础上，根据重庆市交通建设规划，设置 2020 年为
域生产总值。 Ai 值越大，可达性越低。 为增强结果数据的可比性，客观反映各区县节
点的可达性差异，采用可达性系数指标对其进行归
一化处理。计算公式如下：
∑ A′i
=
Ai × n
æ
ç
è
i
n =
1
Ai
ö
÷
ø
（2）
式（2）中，A′i 代表节点 i 的可达性系数，其他参
数的定义同式（1）。 A′i 小于 1 表明该节点的可达性
达性相对较差。从图 2 可看出，1997-2012 年可达 性等值线趋于平滑、均匀，整体上得以优化改善，其 中，可达性提升最明显的是渝东北翼地区。进一步 分析可知，重庆直辖后加快了高速路网的建设，多 条省内高速公路的新建大大改善了渝东北翼地区 整体的交通网络通达性。可达性空间格局的优化 反映了路网的完善与建设对提高区域可达性水平 具有重要意义，同时，也说明重庆市交通网络建设 正趋于空间均衡化。
表 1 不同等级公路平均行车速度设定表 Tab. 1 Average highway driving speed setting table for
different road types
道路类型
高速公路
实际时速（km/h） 100
国道 60
省道 40
县乡连接路 20
2.2 评价指标选取 目前，常用的可达性度量主要包括距离法、重
1期
肖京格 等：重庆市交通网络的可达性时空特征及其演化规律
57
图 2 1997-2012 年重庆交通网络可达性格局 Fig. 2 The spatial pattern of transport network accessibility in Chongqing during 1997-2012
摘要：可达性是度量区域交通网络结构通达性的有效指标。本文以 1997、2001、2004、2008 和 2012 年为时间断面， 以加权平均旅行时间为指标，对重庆市陆路交通网络中节点区县可达性时空特征及演化规律进行了研究。结果表 明：重庆市交通可达性总体呈现以主城区为中心向外围区域递减的“核心-边缘”模式，可达性等值线大致呈不规则 环状分布；随着路网的不断完善，可达性水平由中心向外围呈圈层式优化，各区县的可达性有大幅度的提升，但不 同阶段可达性提升幅度不同，第 1、2 阶段（1997-2004 年）可达性相对第 3、4 阶段（2004-2012 年）而言优化程度更为 显著。由于可达性值变化幅度与其初始值有关，所以，边缘地区可达性值提高幅度始终大于中心地区，区县可达性 差异逐渐缩小，可达性分布趋于均衡。由于空间经济分布具有明显的不均衡性，可达性与经济发展之间具有一定 的互动耦合关系，交通网络的区域效应显得更为复杂。交通网络如何与城市体系合理匹配，形成良性互动的“交 通-城市-经济”复合系统，是未来区域交通建设规划应该重视的内容。 关键词：交通可达性；加权平均旅行时间；时空演化；重庆市 DOI:10.3724/SP.J.1047.2015.00054
3.2 交通网络可达性空间格局 利用式（1）计算不同时间断面下重庆市 38 个区
县节点的可达性值，并采用克里金（Kriging）插值的 方法得出空间格局图（图 2）。
可达性空间分布具有以主城区为中心向外围 区县逐渐减弱的“核心-边缘”特征，可达性等值线 总体上呈现出不规则环形的分布特点。在选取的 5 个时间断面上，边缘区县可达性值始终比较高，其 中城口县及周边地区一直是可达性最差的区域，而 主城区的可达性值始终较低。这主要因为可达性 和研究区域的地理几何位置具有密不可分的关系， 在分布上具有距离衰减特征，即距离区域中心越 远，可达性越差。渝中区等主城区县位于重庆市区 域的几何中心，而城口县则位于区域东北部边缘， 并且受到地形地质的影响不利于巫山、奉节、巫 溪、城口、秀山等由于距离主城区距离远，地势起伏 大，以及政策因素等造成道路建设起步晚，发展慢， 可达性较差。从 1997-2012 年来看，北碚区、江津 区、潼南区、长寿县的交通可达性波动较大，这是因 为不同时间段内重庆市对各区县的交通道路发展 规划不同，造成有些年份交通建设改善程度相对微 弱，有些年份交通改善程度相对较强。 3.3 交通网络可达性动态演化特征和规律
第 17 卷 第 1 期 2015 年 1 月
Vol.17, No.1 Jan., 2015
重庆市交通网络的可达性时空特征 及其演化规律
肖京格 1，周廷刚 1,2,3*，姚林虎 1，廖 莎 1，何惠丽 1
(1. 西南大学地理科学学院，重庆 400715；2. 三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400715； 3. 重庆市地理空间信息工程技术研究中心，重庆 401174)
究。E-mail: zhoutg@
1期
肖京格 等：重庆市交通网络的可达性时空特征及其演化规律
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模拟时间断面，对未来交通演化情况进行模拟和 评价。
考虑到节点在区域内的重要程度、代表性，以 及数据的可获取性，选择重庆市 38 个区县级行政单 位的政府所在地为节点。因不同年份重庆行政区 划有所调整，为使研究具有可比性，以 2012 年行政 区划为基准。在交通运输方式选择方面，对于航空 运输，重庆只有江北与万州 2 个机场，且只包括省际 航班和国际航班，对重庆市域内各区县间交通可达 性水平的影响不大；对于水路运输，从 1997 年到 2012 年时间段内，航运里程、河网分布及码头泊位 数等影响航运的基础设施变化不大，只是港口吞吐 量及进出港船舶数有明显增加。本文旨在探讨可 达性的时空特征和演化规律，故水路运输的影响权 重不大；而陆地交通不仅在连通各区县节点，以及 促进经济发展中起到了非常重要的作用，而且在研 究选取的整个时间段内也有明显的变化，故本文以 陆路交通为代表，对重庆交通网络可达性时空特征 及演化规律进行研究。
优于区域平均水平，大于 1 说明其可达性水平比区
域平均水平差。
为了进一步表明不同年份重庆交通的区域不 均衡性，引入标准差系数，它是衡量要素特征差异
性的常用指标，计算公式为：
n
∑(
Ai
-
Aˉ)2
i=1
∂=
n Aˉ
（3）
式（3）中，∂ 代表标准差系数；Ai 代表 i 节点的
可达性值；Aˉ 代表全部节点的可达性均值；n 代表
对于可达性的研究，国外起步较早[12-15]，国内可 达性研究较晚，目前的研究主要集中在特定区域可 达性现状及演化特征、交通网络格局演变对区域发 展的影响[16-17]、交通可达性动态演化以及空间格局 变化[18-19]、可达性对区域发展的影响[20-22]等方面。
重庆成为直辖市以来，大力加强交通基础设施 建设，相继实现“8 小时”和“4 小时”交通工程，为社 会经济发展提供了基础保障。为了有效评价重庆 交通网络的通达性，本研究在 GIS 支持下，对重庆 市 38 个节点区县的陆路交通网络可达性时空演化 特征及规律进行了探索。
由于 5 个时间断面内各区县节点可达性值的大 小关系变化相对稳定，故利用式（2）所求的可达性系 数值域范围（[0.4, 0.7)、[0.7, 0.9)、[0.9, 1.2)、[1.2, + ∞ )） 把各节点可达性水平划分为优、良、中等、差 4 个等 级。在选取的研究时间段内始终处于可达性好层 面的区县有巴南区、九龙坡区、大渡口区、沙坪坝 区、江北区、渝中区、南岸区、渝北区，这些区县为重 庆主城区的主要部分，区域发展历史悠久，道路基 础较好，且为重点发展区域，不同时间断面下均有 多条公路干线构成辐射性交通网络。可达性较好 的区县有荣昌、永川、北碚、涪陵、南川、綦江、武隆、 垫江、梁平、丰都、合川、长寿、璧山，这些区县与主 城区距离较近，是连接主城与周边区县的纽带，同 时这些区县受主城区的辐射影响较大，可达性较
收稿日期：2013-12-09；修回日期：2014-04-12. 基金项目：国家级大学生创新训练计划项目(201410635003)；中央高校基本科研业务费专项资金(XDJK2013C079)。 作者简介：肖京格(1992-)，男，河北保定人，本科生，主要从事地理信息系统开发与应用研究。E-mail: xiaojgswu@ *通讯作者：周廷刚(1971-)，男，四川南部县人，教授，硕士生导师，主要从事遥感与地理信息系统应用及生态环境遥感研
由每个年份的可达性均值变化（图 3）可知，可 达性均值整体呈下降趋势，但每一时间段内下降的 差值不同，线段的斜率不同。为进一步分析，根据 每一时间段可达性变化情况，绘制了可达性变化量 的插值图（图 4）。
力模型法、概率法、等值线法、累积机会法、平衡系 数法，以及基于矩阵的拓扑法等。其中，距离法在 交通网络空间格局演变研究领域应用较多，又分为 最短时间距离和加权平均旅行时间距离[23-26]。由于 交通的建设与发展离不开社会经济因素的影响，从
合理性与可操作性角度考虑，本文采用加权平均旅
行时间指标进行评价，其计算公式为：
节点数目。标准差系数越小，表明研究区内的可达
性差异越小。
3 交通可达性时空特征及演化规律分析
3.1 公路与铁路交通网络的时空演化 自 1997 年重庆直辖以来，重庆的公路与铁路交
通获得了快速发展，道路等级、密度大幅度提升。 各年份交通网络分布情况如图 1 所示。从 1997 年 开始，相继开工建设渝黔路一期、长涪路、渝合路、 上界路、万梁路 5 条高速公路，约 270 km，到 2000 年 8 月，重庆的道路网络已完全形成了“一环四射”的 格局。此后，交通建设进一步推进，至 2004 年初，实
( ) n
∑ Tij × Mj
Ai = i=1 n
∑Mj
i=1
（1）
式（1）中，Ai 是加权平均旅行时间值，代表节点
i 在交通网络中的可达性；Tij 代表节点 i 到节点 j
的最短旅行时间；n 代表研究区域中选定的节点个
数；Mj 代表节点 j 所占的权重，反映区域规模对节
点可达性的影响，通常采用的衡量指标为节点的区
1 引言
交通运输系统是国家和区域综合发展的先行 条件[1]，合理的交通运输网络不仅可以极大提高区域 的运输能力，还可为区域的开发提供依托轴线[2-4]，因 此，研究区域交通变化发展状况，对把握地区发展 具有重要意义[5-6]。度量一个区域交通网络结构有 效性的重要指标是交通可达性 。 [7] 可达性（又称通 达性）是指通过特定的交通网络从起始地点到达目 的区位的难易程度，通常可用旅行时间、空间距离 及运输费用等指标来衡量[8-11]。
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地球信息科学学报
2015 年
图 1 各年份交通网络分布 Fig. 1 The distribution of traffic network in each year
现了“8 小时重庆”的道路建设目标。2008 年，渝遂 高速公路全线贯通，重庆到泸州的高速公路、渝南 高速公路相继贯通，继而川渝两地的高速公路增至 5 条。同时，襄渝铁路二线于 2008 年底建成，此次 增建的二线长度约 507 km。2012 年，“4 小时重庆” 快速贯通的目标成为现实，从此重庆市大体上形成 了“二环八射”的交通网络格局。
2 数据来源和研究方法
2.1 数据来源 1997 年重庆被增设为直辖市；2004 年完成了“8
小时重庆，半小时主城”的道路建设目标；2012 年基 本实现“4 小时重庆”工程，因此本文选取以上 3 个 年份作为基础时间断面。为增加数据的连续和可 参考性，增设 2001 年和 2008 年 2 个时间断面。在此 基础上，根据重庆市交通建设规划，设置 2020 年为
域生产总值。 Ai 值越大，可达性越低。 为增强结果数据的可比性，客观反映各区县节
点的可达性差异，采用可达性系数指标对其进行归
一化处理。计算公式如下：
∑ A′i
=
Ai × n
æ
ç
è
i
n =
1
Ai
ö
÷
ø
（2）
式（2）中，A′i 代表节点 i 的可达性系数，其他参
数的定义同式（1）。 A′i 小于 1 表明该节点的可达性
达性相对较差。从图 2 可看出，1997-2012 年可达 性等值线趋于平滑、均匀，整体上得以优化改善，其 中，可达性提升最明显的是渝东北翼地区。进一步 分析可知，重庆直辖后加快了高速路网的建设，多 条省内高速公路的新建大大改善了渝东北翼地区 整体的交通网络通达性。可达性空间格局的优化 反映了路网的完善与建设对提高区域可达性水平 具有重要意义，同时，也说明重庆市交通网络建设 正趋于空间均衡化。
表 1 不同等级公路平均行车速度设定表 Tab. 1 Average highway driving speed setting table for
different road types
道路类型
高速公路
实际时速（km/h） 100
国道 60
省道 40
县乡连接路 20
2.2 评价指标选取 目前，常用的可达性度量主要包括距离法、重
1期
肖京格 等：重庆市交通网络的可达性时空特征及其演化规律
57
图 2 1997-2012 年重庆交通网络可达性格局 Fig. 2 The spatial pattern of transport network accessibility in Chongqing during 1997-2012
摘要：可达性是度量区域交通网络结构通达性的有效指标。本文以 1997、2001、2004、2008 和 2012 年为时间断面， 以加权平均旅行时间为指标，对重庆市陆路交通网络中节点区县可达性时空特征及演化规律进行了研究。结果表 明：重庆市交通可达性总体呈现以主城区为中心向外围区域递减的“核心-边缘”模式，可达性等值线大致呈不规则 环状分布；随着路网的不断完善，可达性水平由中心向外围呈圈层式优化，各区县的可达性有大幅度的提升，但不 同阶段可达性提升幅度不同，第 1、2 阶段（1997-2004 年）可达性相对第 3、4 阶段（2004-2012 年）而言优化程度更为 显著。由于可达性值变化幅度与其初始值有关，所以，边缘地区可达性值提高幅度始终大于中心地区，区县可达性 差异逐渐缩小，可达性分布趋于均衡。由于空间经济分布具有明显的不均衡性，可达性与经济发展之间具有一定 的互动耦合关系，交通网络的区域效应显得更为复杂。交通网络如何与城市体系合理匹配，形成良性互动的“交 通-城市-经济”复合系统，是未来区域交通建设规划应该重视的内容。 关键词：交通可达性；加权平均旅行时间；时空演化；重庆市 DOI:10.3724/SP.J.1047.2015.00054