農村公路建設水平評價方法研究

鄒 運

1 背景

現階段農村公路正處于網絡化建設時期,因此在農村公路網絡中起到骨干作用的通鄉鎮公路在解決農村公路網“通暢”問題中起到主要作用[1]。

通鄉鎮公路的建設不足,縣域經濟的發展與城鎮體系尚未形成[2],因此確定合理的通鄉鎮公路建設水平,在農村公路網絡化建設中則顯得尤為重要。

目前基于面積密度、連通度等的農村公路建設水平評價指標只能從總量上反映農村公路的建設情況,無法體現出縣城與鄉鎮的銜接以及鄉鎮間的連通情況。而分枝維數評價方法的提出則可以有效滿足這一需求。

一方面,可以確定從中心到周邊連通程度的變化情況,即用于評價鄉鎮間的連通情況;

另一方面,可以反映行政中心與鄉鎮的銜接情況,即用于評價縣道的建設水平。

因此,本文應用分形理論中的分枝維數分析方法,評價縣域農村公路的網絡化程度,并且確定滿足鄉鎮經濟發展的縣鄉公路建設水平的指標取值。

2 分枝維數

分形幾何的概念是由美籍法國數學家Mandelbrot于1975年提出,近年來在交通領域得到了廣泛的應用[3]。應用分枝維數評價交通網絡由劉繼生、陳彥光在 1999年提出,該方法可反映出交通網絡的連通程度,并且測算方便[4]。

2.1 測算方法

對于實際路網,以行政中心或幾何中心為圓心,做半徑r=1, 2,3…的同心圓,第k個圓的半徑為rk,圓內的路網分枝數為 N(k),由交通網絡的自相似性,即,則:

其中,分枝維數D的取值是(0,+∞),系數b的取值范圍同為(0,+∞)[5]。

2.2 物理意義和理想取值

在農村公路網評價中,分枝維數可以用于分析兩方面的問題:一方面通過分枝維數D反映區域中心到周邊通達程度的變化情況;另一方面通過系數b評價中心區域與周邊鄉鎮銜接的緊密程度。

當分枝維數 D的取值為 2時,所有分枝均勻的分布在由同心圓分割的研究區域內,即所有鄉鎮的通達情況是相同的;而當其取值小于 2時,分枝數從測算中心到四周逐漸減少,即周邊鄉鎮通達程度較低;當其取值大于 2時與取值小于 2的情況相反[4]。

式(1)中,系數b(或lnb)標定了曲線的初始位置,即最內側一個圓內的分枝數目。對于縣鄉公路網則可用于評價行政中心與周邊鄉鎮銜接的緊密程度,即用于評價縣道的建設水平。當系數b(或lnb)的取值越大,則縣城與周邊鄉鎮的銜接越緊密,縣道的建設水平越高。對于由中心地理論確定的交通原則下的中心地系統,b的適宜取值應為6,即lnb的取值為1.79時,理想路網達到最優[6]。

綜上,分枝維數分析方法可以很好的用于解決農村公路建設水平評價的問題。對于理想路網,分枝維數D與系數lnb的取值分別為2和 1.79時,所研究的農村公路網能夠最好的滿足縣域社會經濟協調發展的需要。

3 應用分枝維數分析農村公路網

以連江、晉江和安溪三個縣(市)的現狀和規劃農村公路網為例進行評價。連江、晉江和安溪三個縣(市)所轄鄉鎮數和縣域總人口相近,農村公路均處于網絡化階段,但建設水平相差較大,而且經濟發展程度與城鎮化水平具有較大差異,具有一定代表性。

所分析的連江、晉江和安溪三個縣(市)的通鄉鎮農村公路網由縣道、鄉道和少量高等級公路組成,該網絡在農村公路網中起主要作用,具體情況如圖 1,圖2所示。

應用分枝維數分析方法所得的計算結果如表 1所示。

表1 三縣實際路網分枝維數計算結果

連江縣現狀路網的分枝維數為 0.38,遠小于理想路網取值 2,而且常數的值為 2.66,大于適宜值 1.79,表明連江現狀公路網中,縣道具有較好的通達性,而鄉道的建設則明顯不足,因此需加快鄉道的建設,以提升鄉鎮間的通達程度。

在規劃路網中,加強了連通鄉鎮鄉道的建設,并且兼顧了銜接縣城與鄉鎮縣道的建設,但鄉鎮間的連通程度還是遠沒有滿足需要。

晉江市現狀路網的分枝維數為 1.1,較接近理想路網取值 2,而且常數的值為 2.05,大于適宜值 1.79。因此對于規劃路網,晉江市則以農村公路的等級提升以及公路網與周邊縣市的連通建設為主,同時提升了鄉鎮間的連通水平。但在建設中需要提高對于鄉道建設的投入,以使鄉鎮間通達程度滿足需求。

安溪縣現狀路網的分枝維數為1.05,小于理想路網取值2,而且常數值為 1.02,小于理想路網取值 1.79。對于安溪縣,縣城與鄉鎮間通達程度較低,而且鄉鎮間的交通需求無法得到滿足。安溪縣的規劃路網加強了縣道的建設,首先解決縣城與鄉鎮間的銜接問題,但在農村公路進一步的建設中需要提高鄉鎮間的通達程度,以滿足縣域協調發展的需要。

4 對于農村公路進一步建設的啟示

通過對連江、晉江和安溪三個縣(市)現狀及規劃農村公路網建設水平的評價,可以發現這三個縣通鄉鎮公路在建設中存在的問題。在農村公路網絡化建設中,有必要應用分枝維數分析方法進行通鄉鎮公路建設水平評價,更有針對性的解決縣域農村公路中存在的問題。

采用分枝維數分析方法評價農村公路的建設水平,應對照測算結果與理想取值和農村公路建設較完善的晉江市的測算結果,以發現現狀路網中存在的問題,并指導農村公路的網絡化建設。即分枝維數D的取值為1.1～2.0,系數lnb的取值為1.79～2.0。對于測算結果達到取值范圍下限的地區,通鄉鎮公路的建設應以完善為主;而對于測算結果沒有達到下限的地區,則應針對建設中存在的問題,加強通鄉鎮公路的建設,以滿足縣域社會經濟發展的需要。

5 總結

應用分枝維數分析方法評價農村公路建設水平是行之有效的,這種評價方法著眼于鄉鎮的通達程度,在現有分析結果的基礎上,評價路網的網絡化程度是否滿足縣域發展的需要,并且確定進一步建設的重點。在進一步的建設中,應針對縣域農村公路中存在的問題,有目的的完善農村公路網絡,以帶動縣域經濟的發展和城鎮化水平的提高。

[1] 福建省交通廳,農村公路工程技術標準[S].

[2] 孔令斌.我國城鎮密集地區城鎮與交通協調發展研究[J].城市規劃,2004,28(10):34-36.

[3] Liu Jisheng,Chen Tao.A fractal study on the spatial structureof system s of towns in Northeast China[J].Scientia Geographica Sinica,1995,15(2):136-143.

[4] 劉繼生,陳彥光.交通網絡空間結構的分形維數及其測算方法探討[J].地理學報,1999,54(5):72-73.

[5] 李 娟.區域公路網絡分析[D].成都:西南交通大學, 2008.

[6] 克里斯泰勒.德國南部中心地原理[M].北京:商務印書館, 1998.