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“流空间”视角下高速公路交通流网络结构特征及其形成机制——以广东省为例

期刊:地理研究DOI:10.11821/dlyj020210050

类型a:

这篇研究由李苑君(广东省科学院广州地理研究所/中国科学院广州地球化学研究所/中国科学院大学)、吴旗韬(广东省科学院广州地理研究所)、张玉玲、张虹鸥(广东省科学院广州地理研究所)、方顺、金双泉(广东省交通运输规划研究中心)合作完成,发表于《地理研究》(Geographical Research)2021年8月第40卷第8期。

学术背景
该研究属于交通地理学与城市网络研究的交叉领域,基于曼纽尔·卡斯特(Manuel Castells)提出的”流空间”(Space of Flows)理论框架,探讨高速公路交通流网络的结构特征及形成机制。研究背景源于传统交通网络研究多关注静态基础设施,而忽视流动性特征对城市空间的塑造作用。广东省作为中国高速公路网络最发达的省份之一,其交通流数据为验证”流空间”理论提供了理想案例。研究目标包括:(1) 揭示高速公路交通流网络的空间拓扑特征;(2) 量化分析网络形成的影响因素;(3) 归纳交通流动模式类型。

研究流程与方法
1. 数据获取与预处理
- 使用2019年9月广东省高速公路联网收费系统的日均车流量数据(覆盖383万条车辆记录),经行政区划归并后形成10986条有向OD(Origin-Destination)路径。
- 将未设区县的中山市和东莞市划分为五个组团区,最终确定118个分析单元(县区级)。辅助数据包括GDP、人口等统计指标及高德API获取的县区间最短行驶距离。

  1. 网络构建与分析

    • 网络建模:基于图论构建有向加权网络,节点为县区,边权为日均车流量。采用PageRank算法评估节点重要性(公式2),计算点出度(Out-degree)和点入度(In-degree)(公式3-5)衡量辐射与吸纳能力。
    • 结构特征分析:通过网络密度(公式6)和小世界效应指标(公式7)评估网络连通性;利用GIS空间分析可视化优势流分布。
    • QAP回归分析(Quadratic Assignment Procedure):构建GDP、人口等6个变量的关系矩阵(表1),采用二次迭代分配程序检验网络形成因素(公式8),解决传统回归中的多重共线性问题。
  2. 流动模式分类
    基于优势流空间分布特征,结合”中心地”与”中心流”理论对比,归纳出三种流动模式:邻近指向型、中心指向型和等级指向型(图4)。

主要结果
1. 网络结构特征
- 广东省高速公路网络具有显著的小世界效应(平均最小连边数1.0728),节点度服从幂律分布,呈现”核心-边缘”结构。深圳市宝安区PageRank值最高(0.84950),徐闻县最低(0.00085)。
- 优势流呈现”向心聚集”和距离依赖:76.8%的强等级交通流(日均≥6632辆)集中于珠三角,形成以”广州-佛山-东莞-深圳”为核心的密集区;粤东出现跨市长距离流动(如深圳-汕头),但占比不足1%。

  1. 形成机制分析
    QAP回归显示(表3):

    • 人口因素影响最强(标准化系数0.309**),珠三角Top10节点均为百万人口级县区。
    • GDP(0.130)与社会消费品零售总额(0.102)显著正向影响,而距离呈负效应(-0.203**)。地方财政支出影响不显著(p=0.173),表明建设资金主要依赖省级财政与社会资本。
  2. 流动模式

    • 邻近指向型占比最高(60.2%),体现短途出行主导(80%车辆行驶里程<60km);
    • 中心指向型集中于珠三角枢纽(如广州白云区);
    • 等级指向型罕见(仅深汕等少数长程路径),反映高速公路仍以服务区域内部联系为主。

结论与价值
该研究首次将”流空间”理论系统应用于高速公路网络分析,揭示了交通流与传统物理空间的黏性关系。理论层面,验证了流动要素的邻近扩散机制,补充了城市网络研究的动态视角;实践层面,为粤港澳大湾区交通一体化规划提供依据,例如建议加强粤西”湛茂阳”城市带的高速公路衔接。方法学上,创新性地采用收费系统大数据替代传统OD班次数据,提高了网络表征精度。

研究亮点
1. 提出高速公路交通流网络的三种空间模式,修正了”流空间必然弱化距离约束”的认知;
2. 开发基于PageRank算法的交通节点重要性评估框架,可扩展至多式联运网络分析;
3. 发现消费因素(社会零售总额)对交通流的驱动作用,为”交通-商业”协同规划提供新证据。

其他价值
研究指出广东省外围城市(如韶关、河源)存在”碎片化”现象,建议通过差异化收费政策引导跨区域流动。数据预处理方法(如节假日数据剔除规则)可为类似研究提供标准化参考。

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