公路網密度等級比在公路網分析中的應用研究

薛 勇

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西太原 030032）

0 引言

作為交通運輸的重要組成，公路在經濟和社會的發展過程中一直扮演著至關重要的作用[1]。公路在方便生活出行的同時，促進沿線產業發展，帶動區域經濟快速增長。隨著社會經濟的發展，人類活動覆蓋范圍不斷擴大，公路網密度不斷提升，公路技術等級也根據交通量的變化不斷調整，公路網發展水平由量的增長逐步向質的飛躍轉變。

區域公路網發展水平常用的指標有公路網密度和公路技術等級，當只采用公路網密度指標會出現低等級公路占比較高地區的指標過大，當只采用公路技術等級指標會出現路網密度小但高等級公路占比較大地區的指標過大。為克服單一指標評價的不足，采用公路網密度等級比對區域公路網發展水平進行分析。

1 公路網密度等級比概念

公路網密度等級比是公路網面積密度與公路網技術等級值之比，公路網密度等級比見式（1）～式（3）：

式中：M為公路網密度等級比；?為公路網面積密度；G為公路網技術等級系數；LN為區域公路總里程長度；A為區域面積；Gi為第i個路段的公路技術等級水平系數，高速值為0、一級公路值為1、二級公路值為2、三級公路值為3、四級公路值為4、等外公路值為5，其值越高，區域公路網技術等級越低[2]；Li為第i個路段的里程長度。

2 公路網評價指標分析

2.1 研究區域基本情況

研究區域為山西省全省范圍內的11 個地市，根據2020年統計局的統計數據，按照地區生產總值由大到小的排列順序，將各地區社會經濟數據統計至表1。

表1 2020年各地區社會經濟基本情況

各地區2020年公路通車里程及不同等級公路里程的基本情況見表2。山西全省公路通車里程144 323 km，其中高速公路通車里程5 745 km，占比3.98%；一級公路通車里程2 877 km，占比1.99%；二級公路通車里程16 011 km，占比11.09%；三級公路通車里程20 624 km，占比14.29%；四級公路通車里程97 968 km，占比67.88%；等外公路通車里程1 097 km，占比0.76%。

表2 2020年各地區公路通車里程 單位：km

2.2 現狀評價指標分析

2.2.1 公路網面積密度分析

各地區的公路網面積密度見表3，山西省各地區公路網面積密度在69.29～128.44 范圍內，全省平均指標為92.06 km∕100 km2。太原、運城、臨汾、晉中、晉城、朔州、陽泉7 個地市的公路網面積密度大于全省平均水平，長治、呂梁、大同、忻州4 個地市的公路網面積密度小于全省平均水平。

表3 各地區公路網面積密度

2.2.2 公路網技術等級分析

各地區的公路網技術等級見表4，山西省各地區公路網技術等級在3.30～3.48 范圍內，全省平均指標為3.42，公路網中三、四級公路所占比重較大。太原、運城、晉中、大同、朔州5 個地市的公路網技術等級大于全省平均水平，長治、呂梁、臨汾、晉城、忻州、陽泉6 個地市的公路網技術等級小于全省平均水平。公路網技術等級水平地區分布與公路網面積密度地區分布存在差別，部分公路網密度大的地區技術等級水平低。

表4 各地區公路網技術等級

2.2.3 公路網密度等級比分析

各地區的公路網密度等級比見表5，山西省各地區公路網密度等級比在20.04～36.19，全省平均指標為26.92。太原、運城、臨汾、晉中、晉城、朔州、陽泉7 個地市的公路網密度等級比大于全省平均水平，長治、呂梁、大同、忻州4 個地市的公路網密度等級比小于全省平均水平。公路網密度等級比地區分布與公路網面積密度地區分布一致，兩者存在相似性。

表5 各地區公路網密度等級比

2.3 評價指標綜合分析

表6 為各地區社會經濟數據，在采用的社會經濟數據中選取了GDP、人均GDP 和地均GDP，經過對比，地均GDP 與相關公路網評價指標的相關性更顯著。地均GDP 是每平方公里土地創造的GDP，能夠更好地反映土地的使用效率、產值密度及經濟發達水平，比人均GDP 更能反映一個區域的發展程度和經濟集中程度[3]。作為山西省政治、經濟、文化和國際交流中心，太原市的地均GDP 遠大于其他地區，其余10 個地區中長治、運城、晉城、陽泉的地均GDP 大于全省平均水平，呂梁、臨汾、晉中、大同、朔州、忻州低于全省平均水平。

表6 2020年各地區社會經濟數據

利用上述3 項公路網評價指標對地均GDP 進行分析，相關對比圖見圖1～圖3。可以看出公路網密度和密度等級比與地均GDP 指標存在一定的相關性，技術等級與地均GDP 指標的相關性較低。公路網密度與密度等級比變化趨勢一致，公路網密度等級比近似于公路網面積密度經過技術等級修正后的一種公路網評價指標。

圖1 地均GDP和公路網密度對比圖

圖2 地均GDP和技術等級對比圖

圖3 地均GDP和密度等級比對比圖

3 公路網密度等級比預測

3.1 預測模型建立

利用歷年數據得出公路網評價相應指標，指標值見表7。隨著地均GDP 的不斷增長，公路網密度、密度等級比不斷增長，技術等級整體不斷提升。

表7 山西省歷年公路網評價指標

3.1.1 S曲線模型

根據歷年的數據建立公路網密度等級比預測模型，經過比選，選取擬合程度較高的S 曲線模型。公路網密度等級比預測模型為：

式中：Dt為地均GDP 預測值；t為預測年份。

表8 和表9 為模型的檢驗結果，模型顯著性結果小于0.05，該模型具有統計意義。

表8 S曲線模型方差分析

表9 S曲線模型系數

3.1.2 對數模型

根據歷年經濟數據建立地均GDP 預測模型，經過比選，選取擬合程度較高的對數模型，地均GDP 對數模型為：

表10 和表11 為模型的檢驗結果，模型顯著性結果小于0.05，該模型具有統計意義。

表10 對數模型方差分析

表11 對數模型系數

將式（5）帶入式（4）中得到公路網密度等級比預測模型：

3.2 預測分析

通過預測模型預測2021年至2030年山西省的地均GDP 和公路網密度等級比，預測結果見表12。

表12 模型預測值

到2030年山西省公路網密度等級比為28.02，密度等級比隨地均GDP 的增長而增長。隨著公路網密度不斷增加，道路技術等級結構顯著改善，區域公路網結構逐步完善，公路網密度等級比增長速度明顯降低。

4 結語

本文旨在探索公路網密度等級比指標在公路網分析中的應用，針對公路網面積密度和技術等級指標存在的不足，提出一種基于密度等級比的公路網分析指標。通過對不同地區相關指標進行分析，公路網密度等級比與公路網面積密度地區分布一致，是利用公路網技術等級對公路網面積密度修正后的一種公路網發展水平評價指標。由于地均GDP 對公路網密度等級比影響較大，故利用山西省歷年地均GDP 數據建立模型，并對未來山西省公路網密度等級比進行預測，從指標的預測值可以得出公路網密度等級比隨地均GDP的增長而增長，但是增長速率不斷降低。