山西省公路交通運輸環境在線監測架構及布局研究

賀勝義

（山西省交通科學研究院，山西 太原030006）

我國公路交通運輸發展迅速，交通基礎設施建設規模不斷擴大。截至2014年底，全國公路通車總里程已達到446萬km；2015年底，山西省公路通車里程達到14萬km。環境污染和生態保護問題日益突出，迫切需要加強行業污染防治和生態環境保護工作。建設交通環境在線監測網絡可為防治污染和生態修復提供數據支持，便于掌握環境污染程度，為節能減排措施提供科學決策依據。

《公路水路交通運輸“十二五”發展規劃》[1]提出：建設“布局科學、層次合理的行業節能環保監測網絡，全面開展交通運輸節能和環保監測工作”。山西省作為首批開展公路交通環境在線監測網絡建設試點省份，新建了8處噪聲和4處環境空氣在線監測系統[2]，初步形成了具有山西區域和地形特征的高速公路環境監測網絡框架。但是，在建設過程中遇到了很多問題。如在線監測站點的選址布局、建設規模和監測對象等問題，尤其是在線監測站點選址布局欠缺代表性和科學性，這也是開展交通運輸環境在線監測站點布局研究的目的所在，通過進行在線監測站點布局研究得出科學合理的交通運輸環境在線監測網布局架構，為山西省開展公路交通運輸環境監測網規劃研究提供技術支持。

1 布局架構

結合《全國公路水路交通運輸環境監測網總體規劃》[3]已確定的山西省內的監測對象以及路網規劃等因素，山西總體架構屬于全國交通環境監測網架構中“一般監測類”。按照“交通運輸活動類型”和“環境監測對象”進行布局，重點考慮公路運營期對環境的影響程度和范圍，研究在線監測對象在路網布局的均勻性和代表性。在線監測對象布局架構見圖1。

圖1 山西省公路交通環境在線監測對象布局架構

1.1 全面覆蓋

山西公路交通運輸環境在線監測對象布局時，結合高速路網布局和國省道規劃及環境敏感保護目標分布情況，綜合環境監測對象均勻度和重要度合理布局，使在線監測站點實現對公路網全覆蓋，掌握公路交通運輸基礎設施運營對環境敏感區的影響強度和規律。

1.2 突出重點

涉及環境敏感區及交通基礎設施活動強度大的基礎設施作為在線監測布局重點。

2 布局研究

2.1 確定類型和對象

省級高速公路重點監測對象主要包括機動車年平均日交通量超過15 000輛（當量標準小客車）的長大隧道和代表性服務區及收費站。公路運輸樞紐重點監測對象主要包括旅客日發送量最大的客運一級車站和貨物吞吐量最大的貨運一級站場[3]。針對涉及環境敏感區的交通基礎設施，通過疊圖法確定影響范圍，進而確定是否作為在線監測點。

2.2 監測對象布局

山西省公路交通運輸環境在線監測范圍按照環境監測對象分兩種布局方案進行評價。通過計算行政區域內路線里程長度的交通環境監測站點密度（相對密度），從而反映交通環境在線監測站點在空間分布和公路路網布局設置上的均衡性。

a）方案一 涉及“自然保護區、風景名勝區、森林公園、地質公園、集中式地表水水源地、重要水庫”交通基礎設施作為監測對象。

b）方案二 涉及“自然保護區、風景名勝區、飲用水水源保護區（重要水庫）”的交通基礎設施作為監測對象。

通過對兩種方案的均勻度評價判斷方案布局的合理性、代表性。

2.2.1 均衡性評價

交通環境在線監測站點的均勻度可反映交通環境在線監測點分布的均衡性，通過對山西省各行政區域內的交通環境監測在線站點密度進行計算，采用數理統計的方法進行分析，最終得到山西省交通環境在線監測網均勻度指數（見表1），以此來判斷交通環境監測網布局的合理性，依據分析結果提出在線監測站點布局調整的思路和方向。均勻度評價公式（1）：

式中：Kr為數據集峰值；n為數據數量；為數據集平均值；xi為單位里層的監測點位/單位面積的監測點位；S為數據集標準差。

表1 山西省公路交通運輸環境在線監測站均勻度指數表

2.2.2 評價結果

以均勻度（均衡度指數）公式計算得出方案一均衡性更優。

a）方案一 均勻度分別為7.066（以行政區域面積計算）和4.813（以公路里程計算）。均勻度指數均為正值，說明布局與正態分布比較更加尖銳，說明在線監測點位布局重點關注環境影響大的敏感區域，而不是平均分布。因此，該方案均勻度方面更加合理。

b）方案二 均勻度分別為0.059 06（以行政區域面積計算）和-0.388 4（以公路里程計算），均勻度接近于0，說明布局與正態分布比較較為平坦，與交通運輸環境監測布局的目的不一致，因此，該方案在均勻度方面相對較差。

2.3 監測類型布局

根據山西省公路交通環境在線監測站點需求，按照省級高速公路、省道、國家和省級公路運輸樞紐交通活動類型，采用疊圖法按照已建和未建高速涉及環境敏感區逐一篩選，分兩種方案進行布局評價。通過評估指標體系，確定各指標的權重和評分值，加權平均計算出方案重要度，以此判斷最佳方案。

2.3.1 方案一

已建省級高速公路可能影響5處國家和省級自然保護區、2處風景名勝區、6處國家級和省級森林公園、3處國家級和省級地質公園、5處集中式地表水水源地、1處水庫、44處收費站、10處服務區和28處長大隧道。

新建省級高速公路可能影響6處國家級和省級自然保護區、1處風景名勝區、4處森林公園、1處地質公園、8處集中式地表水水源地、1處水庫。

省道可能影響10處國家級和省級自然保護區、14處國家級和省級風景名勝區、12處國家級和省級森林公園、6處國家級和省級地質公園、16處集中式地表水源地和9處重要水庫。

2.3.2 方案二

已建省級高速公路可能影響5處國家級和省級自然保護區、2處風景名勝區、1處水庫、44處收費站、10處服務區和28處長大隧道。

新建省級高速公路可能影響6處國家級和省級自然保護區、1處風景名勝區和1處水庫。

省道可能影響10處國家級和省級自然保護區、14處國家級和省級風景名勝區和9處重要水庫。

兩個方案均參考2014年山西省統計年鑒中各地市的客運量和貨運量數據，確定了其他國家級運輸樞紐（長治、臨汾、呂梁、運城）和3個省級運輸樞紐（晉城、忻州、晉中）作為公路運輸樞紐監測對象。

2.4 綜合評價

根據綜合評分方法對在線監測點以交通活動類型劃分的兩種布局方案進行排序，評選出最佳方案。

2.4.1 選定評價指標體系

以“方案重要度”作為目標層[4]，影響方案合理性的指標包括環境監測對象總數和環境監測對象密度。環境監測對象總數的影響因素主要包括環境敏感區總數、長大隧道總數、服務區和收費站總數及公路運輸樞紐總數；環境監測對象密度的影響因素主要包括單位面積監測點位數和單位長度監測點位數，組成了方案綜合評價體系，見圖2。

圖2 方案綜合評價體系

2.4.2 確定各指標權重

采用yaahp軟件計算各指標權重及一致性指標，結果如下：

權重向量 =（0.253 5，0.073 2，0.050 2，0.123 1，0.333 3，0.166 7），一致性指標均小于 0.1，說明評價體系具有較好的一致性，方案設計合理。

2.4.3 方案評分

由于區域內環境監測總數以及密度評價沒有統一標準，本次方案評分以全國交通運輸環境監測網總體規劃中確定的環境敏感區、服務區、收費站、公路運輸樞紐等監測對象數量等數據作為評分依據，最終確定了各指標的評分，評分的計算模型為：

式中：D為方案綜合評分；ki為第i項指標權重；Pi為第i項指標評分；n為評估指標總數，見表2。

表2 山西公路交通環境在線監測點布局方案評分

2.5 評價結果

利用“方案重要度”建立了綜合評價體系，包括環境監測對象總數和環境監測對象密度兩個二級指標以及6個三級指標，確定了各指標權重，通過加權平均計算綜合評分，確定兩種方案的總評分：2.528 5（方案一）和1.646 5（方案二）。最終確定方案一作為布局方案更加科學合理。

3 結論

建立布局科學、層次合理的山西省公路交通環境監測網絡，是落實生態文明建設、綠色交通發展的需要，通過環境自動在線監測可有效掌握環境污染程度，為正確應用環保措施提供正確數據支撐。

本文根據公路交通環境在線監測網絡發展需求，按照環境監測對象制定方案，利用方案均勻度進行比較，確定了12處自然保護區、23處風景名勝區、22處森林公園、10處地質公園、40處集中式飲用水水源地、19處水庫穿越或鄰近的交通基礎設施作為重點監測對象，列入山西省公路交通環境在線監測總體布局。

按照省級高速公路、省道、國家和省級公路運輸樞紐交通活動類型涉及的環境敏感區總數、長大隧道總數、服務區、收費站總數、公路運輸樞紐總數、單位面積監測點位數和單位長度監測點位數進行綜合評價。篩選出39處收費站、10處服務區、28處長大隧道（所屬高速車流量均大于15 000 pcu/d）、7個公路運輸樞紐作為山西省公路交通環境在線監測網規劃監測重點。

山西省公路交通運輸環境在線監測網架構與布局研究，為下一步編制山西省公路交通運輸環境監測網總體規劃具有技術支撐作用，對推動交通運輸行業“綠色發展”具有重要意義。