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高速交通网络时空结构的阶段性演进及理论模型----以江苏省高速公路交通流网络为例

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

柯文前1,2,3,, 陆玉麒3,, 陈伟4, 丁毅辉5, 杨青3
1. 福建师范大学地理研究所,福州 350007
2. 湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室,福州 350007
3. 南京师范大学地理科学学院,南京 210023
4. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101
5. 苏州工业园区格网信息科技有限公司,苏州 215000

Evolutionary stages and theoretical model of high-speed traffic network spatio-temporal structure: A case study of expressway traffic flow network in Jiangsu province

KEWenqian1,2,3,, LUYuqi3,, CHENWei4, DINGYihui5, YANGQing3
1. Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
2. Key Laboratory of Humid Subtropical Eco-geographical Process (Fujian Normal University), Ministry of Education, Fuzhou 350007, China
3. College of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China
4. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Beijing 100101, China
5. Grid Information Technology Company, Suzhou Industrial Park, Suzhou 215000, Jiangsu, China
通讯作者:陆玉麒(1963-), 男, 江苏张家港人, 教授, 博士生导师, 主要从事空间结构与区域发展研究.E-mail: luyuqi@263.net
收稿日期:2015-04-1
修回日期:2015-08-2
网络出版日期:2016-02-25
版权声明:2016《地理学报》编辑部本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.
基金资助:国家自然科学基金项目(41430635, 41571379, 41471319)
作者简介:
-->作者简介:柯文前(1988-), 男, 福建晋江人, 博士后, 研究方向为空间结构与交通地理学.E-mail: wqke2005@163.com



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摘要
高速交通网络作为地区社会经济联系空间结构塑造的显著力量,具有关键指征作用.在江苏省内高速公路交通流网络2004年1月-2012年12月连续时空尺度上的三维动态OD数据支撑下,引入非负张量分解的时空分析方法,对高速公路交通流网络阶段性演进特征和时空结构分析基础上,尝试提炼其理论模型.结论如下:① 江苏省高速公路交通流网络时间结构具有明显的三阶段特征,分别为2004年1月-2005年4月,2005年5月-2008年6月和2008年7月-2012年12月,对应的空间结构由倒"T"字型向倒"下"字型,再向倒"不"字型演变.② 阶段性演进是整体演化过程的重要组成部分,在长尺度上表现为趋势的分段而在小尺度上则为波动结构变化,江苏省高速公路交通流网络现正处于网络提升充实阶段.③ 基于江苏省的实证,归纳演绎了一个由路网离散分布--局部网络建构--区域初步连通--区域发育成网--网络提升充实--网络一体化的6阶段理论模型.

关键词:理论模型;阶段性演进;时空结构;高速公路网络;江苏省
Abstract
High-speed traffic network, as a significant power in molding the spatial structure of regional interaction, has the key indications. In this paper, we constructed a three-dimension matrix of "Origin-Destination-Time" time-evolving network data, which consists of expressway traffic flow among 59 counties and time-evolving series from January 2004 to December 2012 in Jiangsu, a coastal province in China. Supported by the data, we introduce the Non-negative Tensor Factorization (NTF) method to analyze its evolutionary stages and spatio-temporal structure, and then attempt to extract the abstract theoretical model. The conclusions can be drawn as follows: (1) The temporal structure of Jiangsu expressway traffic flow network has three obvious evolutionary stages, namely, January 2004 to April 2005, May 2005 to June 2008, and July 2008 to December 2012. The corresponding spatial structure in three stages are reversed "T" structure, revesed "下" structure and revesed "不" structure, respectively. (2) The stage evolution of high-speed traffic network has always been a key component of the whole spatio-temporal evolution process, which displays the tendency phase division in the long term and the fluctuant variations in the short term. In terms of the evolutionary stages of expressway traffic flow network, Jiangsu has entered the network promotion enrichment stage. (3) Based on the empirical study of Jiangsu's experience, the evolution process theoretical model of expressway traffic flow network can be divided into six stages, i.e., the network scattered distribution stage, the local network construction stage, the regional preliminary connected stage, the network development into a net stage, the network promotion enrichment stage and the network integration stage.

Keywords:theoretical model;evolutionary stage;spatio-temporal structure;expressway network;Jiangsu province

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柯文前, 陆玉麒, 陈伟, 丁毅辉, 杨青. 高速交通网络时空结构的阶段性演进及理论模型----以江苏省高速公路交通流网络为例[J]. , 2016, 71(2): 281- https://doi.org/10.11821/dlxb201602008
KE Wenqian, LU Yuqi, CHEN Wei, DING Yihui, YANG Qing. Evolutionary stages and theoretical model of high-speed traffic network spatio-temporal structure: A case study of expressway traffic flow network in Jiangsu province[J]. 地理学报, 2016, 71(2): 281- https://doi.org/10.11821/dlxb201602008

1 引言

地区相互作用联系的时空结构及演化机理(模式)是人文地理学研究的核心问题之一[1].受多种因素综合影响,地区相互作用形成的网络在时空尺度上不断进行动态演化[2].当探求其一般规律性时,人文地理学以多阶段抽象图形的动态理论模型予以表征,诸如弗里德曼的核心边缘结构模式,塔夫的海港空间结构模式和点--轴空间结构系统理论等均有其相应的演化过程模型[3-4].显然,多阶段抽象的理论模型表达是人文地理学对地球表层经济社会空间秩序的本质认知,同时是指导区域空间开发,产业布局与规划实践的理论基础.
高速交通网络作为地区联系网络的一种,是推动社会经济空间结构塑造的显著力量[5-6].随交通运输技术发展,以高速公路,航空和高速铁路等为主体的高速交通网络已逐渐形成,并成为现代交通运输体系的重要组成部分.作为三类主导城市关联的交通流形式,各自承载的人流和货流在功能定位有显著的差异与互补关系[7].航空和高铁一般关注区际的长程联系,人流以公务,旅游出行等为主,而货流则是大规模的集中运输[8-9].总体上具有明确的目的性,计划性和易观测性.高速公路则有其明显特殊性:① 要素的长程和短程流动并存,且短程流动是有效识别城市关联结构的重要指征[10];② 要素的计划性与即时性流动共存,且对市场的波动更为敏感,对城市间社会经济活动响应也更为强烈;③ 要素的一次流动中,人流与货流混合流动较普遍,网络时空结构的挖掘较为复杂.以上独特性使得从高速公路网络的要素流动入手进行城市关联结构与演化理论模型研究缺乏有效的数据支撑.
受制于真实高速公路交通流时空数据获取上的困难,现有研究的现状与不足主要为:① 直接通过理论总结的演进过程模型,多以定性或半定量分析为主,与基于数据驱动提炼的模型之间,在逻辑上存在断层[11];② 选取离散时点的计划性(公路)客流班次数据所呈现的格局,在城市关联时空结构真实性的刻画上有待商榷[12];③ 基于空间相互作用模型和实体高速路网进行地区经济联系的模拟,在精细性的表达上仍显不足,致使理论模式分析面临困境[13-14].
聚焦特定空间尺度的区域,采集连续时空尺度上的高速交通流数据,并利用合适的建模方法对其进行特征解析与模式提炼是解决该问题的可行路径之一.基于此,拟以江苏省为案例区,获取省内高速公路网络2004年1月-2012年12月的连续OD数据为支撑,引入可对时空网络进行特征解析的非负张量分解方法,实现对阶段特征解析,结构分析及模型提炼.

2 数据处理与研究方法

2.1 江苏省高速公路建设与交通流数据预处理

江苏省地形以平原为主,东西相对较短,南北狭长.地跨长江,并且长江江苏段长达370 km,由西向东穿越江苏省,将其分为南,北两大区域.长江的存在使得江苏省南北沟通缺乏便捷运输通道,全省经济表现出明显的南北不协调.为打破长江天堑对南北两地的阻隔及经济发展的制约,江苏省对跨越长江的高速公路网及过江通道建设不断加快和完善.至2012年底,全省境内高速路网密度位居全国第一,已形成"四纵四横四联"格局,建设的过江通道已达10座,收费站节点间存在OD流量的收费站350个,基本覆盖整个区域(图1).
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图1研究时段内江苏省高速公路收费站的空间分布
-->Fig. 1Spatial distribution of Jiangsu province expressway toll stations in research period
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交通流数据来源于江苏省高速公路真实的车流量,每一条记录为每辆车的苏通卡号及进站和出站的收费站编号,时间等.分析需要,对每条记录以"进站编号--出站编号"相同的情况实现月份尺度的汇总,并删除可能的干扰和无效数据,得到初步的结果为2004年1月-2012年12月连续的"进站--出站--月份"构成350×350×108的三维OD流量矩阵.鉴于探讨县市层面上的交通流网络时空特征,在已有矩阵结构基础上进一步汇总至城市节点59×59×108的三维OD流量矩阵(由于在研究时段内高淳县,如东县,阜宁县和金湖县的高速收费站节点流量数据没有并入联网中心或没有收费站分布,因此在该时段中不考虑这几个县的流量,仅分析其余59个县域构成的城市交通流网络.).考察的是江苏省区域内部的空间联系特征,省界收费站流量数据不计算在内(过境交通的要素流为非真正意义的OD,对本区社会经济发展产生的作用与非过境交通差异较大.);非技术因素,个别桥隧如南京长江第二大桥及2011年4月和2012年10月整个网络流量数据存在部分缺失.

2.2 高维时空分析的非负张量分解方法

非负张量分解(Non-negative Tensor Factorization, NTF)是非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization, NMF)向高维的推广.本文所用模型类似PARAFAC模型,均是Rank-1分解,但区别为PARAFAC是在整个数据空间做旋转,得出结果可能为负的系数,而本文模型通过对系数进行非负约束,可更好表征数据内蕴的意义和结构,实现对原始数据的近似逼近[15-16].
动态演化的高速公路交通流网络具备了高维时空数据的特性.本文中,当城市i作为交通流的起始地(流出地)定义为Oi( O=o1,o2,...,om),当城市j作为交通流的目的地(流入地)定义为Dj( D=d1,d2,...,dm),其中M = m = 59个城市;时间长度k定义为Tk( T=t1,t2,...,tn),其中N = n = 108个月份.步骤如图2所示,三维的非负张量表达式可表示为:
χijk=r=1ROir×Djr×Tkr(r=1,2,...,R)(1)
式中:R代表分解得到的组分数目; ORI×R=ORM×m; DRJ×R=DRM×m; TRK×R=TRN×n; χijkRI×J×K=χijkRM×M×N.
上述表达式求解的原理是以β--梯度下降法近似思想展开,且当满足重构结果与原始数据间的标准误差RMSE达到最小,认为得到的主导结构和组分数目最优.表示为:
RMSE=minχijk-χ^ijkF2s.t.Oir0,Djr0,Tkr0(2)
式中: χ^ijkOir?Djr?Tkr代表的是重构后的高维张量[17-18].
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图2非负张量分解与重构过程的流程示意图
-->Fig. 2The process schematic graph of the decomposition and reconstruction of Non-negative Tensor Factorization method
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3 高速公路交通流网络阶段性演进的时空特征与组成结构

3.1 高速公路交通流网络阶段性演进的时空特征

3.1.1 阶段性演进的时间特征
通过NTF方法对原始数据进行分解,在多次试验基础上将模态设定为6个可大致反映网络演化过程的时变特征及内在耦合关系(图3).
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图3NTF方法的江苏省高速公路交通流网络的时变特征
-->Fig. 3Time-evolution characteristics of Jiangsu province expressway traffic flow network by Non-negative Tensor Factorization method
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江苏省高速公路交通流网络的演化过程由多种模态共同主导,且体现为明显的三阶段特征.表现在,网络相对流量曲线揭示出在2004年1月-2005年4月,数值较高的有第1,6,3,5主张量,而第2,4主张量的流量数值基本接近为0,由此该时段主导网络演化的模态可看成4个;在2005年5月-2008年6月,相对流量数值在0.5以上的曲线达到了5个,分别是第1,3,4,5,6主张量,而第2主张量仍维持在0附近的位置;在2008年7月-2012年12月,除去数据噪音外,相对流量数值在0.5以上的有6个主张量,在原有基础上增加了第2主张量,且其流量数值在该时期的变化区间在1~2之间.
网络大致有不变型,渐变型和突变型等三类典型的时变结构,且部分存在相互耦合特征.不变型为在研究时段内曲线基本维持同一水平,第3,5主张量相互耦合的模态分属此类;渐变型为曲线随时间演进呈逐步上升态势,第1,6主张量相互耦合的模态分属此类;而突变型则是曲线在演变过程的特定时刻或时段具有迥异的上升或下降的剧烈变动,第2,4主张量各自的模态分属此类,两者不存在耦合在于曲线的演变规律有差异.突变性的演进特征与过江大桥的修建密切相关,即第2,4主张量的流量曲线分别在2008年7月和2005年5月突然的显著剧烈上升,而这两时点对应于苏通大桥和润扬大桥建成通车后的第一个完整月份(2008 年6 月30 日和2005 年4 月30 日分别是其通车首日.),后短时间内流量的剧烈上升可能与沿江南北两侧的强烈互补性需求密切相关.
3.1.2 阶段性演进的空间特征
不同阶段空间格局的分析是明晰整个网络时空特征的必要.NTF方法除直接展示重构的特征外,与原始格局的吻合性对比也是方法有效性的体现,反映重构结果的准确性(图4).
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图4不同阶段江苏省高速公路交通流网络的重构结果与原始数据
-->Fig. 4Reconstruction results and the origin data of Jiangsu expressway traffic flow network in different stages
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高层级点对联系的高吻合性刻画出重构网络与原始数据空间结构基本一致.重构后的第一,第二层级点对在凸显整体特征前提下,相比于原始结构更为简洁.主要是突出了各时期干线通道作为主轴线的特征,如第一阶段的沪宁高速和过江阴大桥往北延伸的京沪高速,第二阶段增加了过润扬大桥为主联系通道的轴线,而第三阶段在强化原有结构前提下,进一步增加了过苏通大桥往沈海高速延伸的轴线.
重构网络与原始数据共同揭示出整体网络的空间特征由倒"T"字型向倒"下"字型,再向倒"不"字型结构演化.第一阶段,整体结构由沪宁线串联苏南城市组成的横向网络,与以江阴大桥为通道沿京沪线延伸的纵向网络,两者共同组成倒"T"字型结构;第二阶段,除强化已有的结构外,"扬州--镇江"高层级点对联系的嵌入,使得整体网络呈现为倒"下"字型结构;第三阶段,则大致上形成了由沪宁线为横轴,以过润扬大桥沿扬溧线,过江阴大桥沿京沪线和过苏通大桥沿沈海线为纵轴组成的倒"不"字型结构.
江苏省高速公路交通流网络空间格局有其特殊性,在于格局形成受区外上海的影响很大,可看作是以上海为中心的放射状轴线;流量最为集中的轴线沿国家主干道串联不同地区和城市的交通大动脉分布.而全国尺度的研究则缺乏或掩盖了对这一区域特征的透视[10].两者关系昭示,大尺度的特征勾绘了整体格局的轮廓,中小尺度的特征解析则刻画了局部细节.

3.2 高速公路交通流网络阶段性演进的组成结构

对三个不同时期的网络利用NTF进行再次分解,一方面可明确各阶段网络的内在组织方式,另一方面可明晰引致网络动态演化的潜在驱动力(图5).
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图5不同阶段江苏省高速公路交通流网络各主张量的重构结果
-->Fig. 5Reconstruction results of every principal tensor component of Jiangsu expressway traffic flow network in different stages
-->

各阶段所有主张量子网络空间特征的组合大致构成整体网络的空间特征.组成第一阶段整体网络的沿沪宁线横向子网络与过江阴大桥沿京沪线纵向子网络中,沪宁线子网络包括以无锡为核心的系统,以"南京--常州"关联的系统及以苏州为核心的系统;京沪线子网络则以"靖江--江阴"为双核心的江阴大桥系统构成.第二阶段除强化已有子网络外,"扬州--镇江"双核心系统也嵌入,形成由三大子网络组成的基本格局.其中,以苏州为核心的系统,更强调与宁,锡,常等的联系,"南京--常州"系统扩展为"南京--常州--无锡"系统;"靖江--江阴"双核心的江阴大桥系统向北进一步延伸;"扬州--镇江"系统凸显了润扬大桥的通道作用.苏通大桥建成的第三阶段,整体结构由四大子网络组成.表现在,"苏--锡--常--宁"系统的紧密网络化基本成型,"常熟--南通"的苏通大桥系统,"靖江--江阴"的江阴大桥系统及"扬州--镇江"的润扬大桥系统等过江大桥建构的双核心系统特征突出.
不同阶段整体空间特征的改变与新增过江大桥的建成通车密切相关,且新的格局均是脱胎于原有格局.润扬大桥通车带来"扬州--镇江"双核心系统直接关联的第二阶段,网络主体结构由倒"T"字型转变为倒"下"字型;苏通大桥通车引致"南通-常熟"双核心系统嵌入的第三阶段,网络主体结构则进一步向倒"不"字型演化.分析显示,关键位置上过江通道的定位与功能差异是流量空间分异及网络格局塑造的重要影响因素.流量的波动及部分局域网络的密集化同时表明,除受到过江大桥建设(可看为破除空间阻隔)带来的驱动作用外,整体结构的演进也受到诸如地区间要素流动的发展需求,区域发展政策,行政原则,投融资结构等多重因素的共同影响.

4 高速公路交通流网络的演化阶段与理论模型

4.1 高速公路交通流网络的演化阶段

区域系统演化一般有渐变型和突变型两种模式,且渐变型具普遍性.已有研究根据不同的实践,总结了高速路网演进具有多类型的理论模型[17, 19-20].江苏省的分析表明,虽部分遵循已有规律,但某些潜在驱动因素的独特性及对网络演化的重要性并未得到关注.① 破除空间阻隔成为驱动高速交通网络演进的一大动因,即诸多自然和行政因素,包括高大山系,大川大河,严苛地质条件(如冻土,高原,喀斯特等),极端气象气候条件,行政区经济等均会对网络的演化产生重要影响;② 地区间联系的需求对交通流网络演化具有显著引导功能.一般认为,交通设施对区域系统演进有"从属"和"引导"两大功能,但地区间要素流动需求的强烈性可能会导致"引导"功能高于"从属"功能并发挥效应.③"突变"规律对于网络的阶段性演进可能更为重要.虽然有研究认为高速公路网络演进符合"渐变--突变"规律[19],但显然"突变"规律在交通流网络的演进中更具关键指征作用.
基于上述思想及江苏省实践,将网络演化过程划分为6个阶段,包括路网离散分布,局部网络建构,区域初步连通,区域发育成网,网络提升充实和网络一体化,并给出对应的特征说明(表1).为呈现完整演化过程,路网离散分布和局部网络建构两个阶段的划分依据阐述如下:首先,对于"路网离散分布阶段"的界定主要是在1996年10月以前该区域内没有任何高速路网,参考国内外对于航空网络,水运路网,铁路网络和高速公路路网及区域空间系统理论演化模式的结果,基本上均确定这一时段城镇节点分布,区域经济系统等较为分散;其次,"局部网络建构阶段"的界定主要从江阴大桥在整个区域流量的总体表现,并参照润扬大桥,苏通大桥通车的特征及对网络的塑造等综合判断给出,即认为江阴大桥在1999年10月通车前后江苏省南北路网由局部建构走向全域网络.
Tab. 1
表1
表1高速公路交通流网络演进的阶段划分
Tab. 1Stage division of expressway traffic flow network evolution
演化阶段高速公路网络建设与完善江苏省交通流网络演化的对应时段与特征
路网离散分布地区间以普通的公路或铁路为主,没有现代高速交通网络进行区域间便捷联系的引导.(-1996年10月):无高速公路时期,江苏省内部城市间快速联系较弱,城镇分布处于相对离散状态,路网对社会经济空间结构的构建也仅对苏南少数中心城市起作用.
局部网络建构无跨越阻隔的便捷通道,主要是经济较发达地区成路网建设重点区域,为其间的快速连通提供支撑.(1996年11月-1999年9月):沪宁高速通车,苏南地区主要中心城市间要素流动便捷化,经济快速发展,促进了该地区资源的开发和城镇的建设,内部网络逐步成型.
区域初步连通建设跨越阻隔的通道,破除空间阻隔对地区联系的障碍,打通局部区域分离的现状.(1999年10月-2005年4月):江阴大桥跨江咽喉建成,打通了江苏南北地区,要素流动逐渐上升并趋于频繁,网络由原来南北分割向区域连通跨越.
区域发育成网打通多个跨越阻隔的要道,并建设内地地区高速公路,扩充主要中心城市核心腹地范围.(2005年5月-2008年6月):润扬大桥建成使得苏中的扬州及内陆苏北县市进入苏锡核心区和南京都市圈的辐射范围;沿海高速贯通带来沿海县市连成一体.
网络提升充实围绕主要中心城市,内地中心,中间节点等建设高速路网并促进路网密度快速增长,完善区域联系.(2008年7月-):多座跨江大桥,特别是苏通大桥建成后,苏中,沿海,内陆苏北进入苏南地区和长三角核心区腹地范围,提升了要素流动的效率和速率.
网络一体化纵横交错的高速路网连接区域内大小不一的中心地,主干和支线分工明确,系统形成有机体.(中远期):规划的多类型,分布式密集过江通道及复线建成后,将全方位带来区域要素流动的畅通化,网络内部组织趋于合理高效化,实现一体化整合.


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江苏省高速公路交通流网络演化阶段划分结果看,不同阶段的间隔短,有其自身的特殊性,主要与其驱动因素和机制变迁有关.江苏省经济发展快速,工业化进程快,地区间要素流动的特征和需求强,打通地区间联系障碍及政府均衡化政策推动等因素是导致其短时间内阶段快速演进的主因.另外,交通流网络本身时空特征,驱动机制与实体路网不同也是阶段间隔短的一个原因.总而言之,江苏省高速公路交通流网络演化的阶段划分为普适性理论模型构建提供了可参考的样板,但受多种因素影响,在时间节点和时段变迁等与其他地区可能有差异.

4.2 高速公路交通流网络的理论模型

根据上述划分的演化阶段进一步提炼高速公路交通流网络理论模型(图6),对各阶段特征与驱动机制分述如下:
(1)路网离散分布阶段:由于地区间快速联系需求较弱和高速路网的限制,城镇和居民点的空间分布离散,仅本地即可实现充分"自给自足",沿江/沿海的中心地腹地仍较为有限.
(2)局部网络建构阶段:"自上而下"的区域政策和行政原则等"推手"主导下,采用"最小努力"原则,高速路网率先在发达的中心地间串联,空间阻隔则成制约大规模发展的重要因素.
(3)区域初步连通阶段:随空间联系需求的增长,沿江/沿海中心地与内地重要城镇或资源富集区连通,打破了空间阻隔的限制,且因网络的渠化作用沟通了众多中小型经济增长点.
(4)区域发育成网阶段:工业化中期,地区间要素流动的旺盛需求,沿江/沿海与内地跨越阻隔的多纵向通道及内地横向网络架构,使得为数众多的内地城镇快速联系相继出现.
(5)网络提升充实阶段:工业化中后期,多元化投融资结构,区域发展战略及互补性需求的联合驱动,完善的内地联系渐显,内地中心,中间节点与沿江/沿海的高速路网迅速增长.
(6)网络一体化阶段:工业化后期的高端消费时代,在需求占主导兼顾多种因素的综合驱动下,纵横交错的高速交通网络系统将高低等级的中心地联系起来,主干通道凸显发展轴功能,支线发挥有效辅助,网络形成有机统一体.
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图6高速公路交通流网络空间演化理论模型
-->Fig. 6Theoretical model of expressway traffic flow network spatial evolution
-->

5 结论与讨论

5.1 结论

以"数据驱动+分析方法"的定量视角进行交通网络时空特征解析,并基于此从定性角度进行理论的抽象正逐渐成为当前交通地理与区域发展研究的重要手段.在江苏省内高速公路交通流网络2004年1月-2012年12月连续时空尺度上的动态OD数据及非负张量分解方法的共同支撑下,展开阶段特征解析,时空结构分析及理论模型提炼.结果表明:
(1)网络时空结构具有明显的三阶段演进特征,且每个阶段整体结构有多个子网络组成.时间结构上有不变型,渐变型和突变型三种模态,且由少到多演进;空间结构,由沿沪宁线横向子网络与过江阴大桥沿京沪线纵向子网络共同组成倒"T"字型结构,向以"扬州--镇江"双核心系统嵌入的倒"下"字型结构演进,再向由沪宁线横向子网络叠加过润扬大桥沿扬溧线,过江阴大桥沿京沪线和过苏通大桥沿沈海线的三大纵向子网络组成的倒"不"字型结构演变.
(2)网络的演进过程在经历区域发育成网阶段后,现正处于网络提升充实阶段.网络阶段性演进是其整体演化过程的重要组成部分,在长尺度上表现为趋势的分段,在小尺度上表现为波动结构的变化,主要受空间阻隔,地区间联系需求,区域发展政策,行政原则,投融资结构等因素共同影响.
(3)基于江苏省的实证,归纳演绎了一个由路网离散分布--局部网络建构--区域初步连通--区域发育成网--网络提升充实--网络一体化的6阶段高速公路交通流网络一般演化理论模型.

5.2 讨论

以江苏省高速公路交通流网络为实证对特征的解析与模型的总结虽有一定意义,但以下问题仍需进一步讨论:① 全国层面研究的可行性探讨.首先,模型提炼上,要素在高速公路的流动以中短距离为主,在大区域层面的流量递减迅速,以省区或经济区为地域单元进行理论模型提炼的适用性可能高于全国;其次,数据和方法上,高速公路的特性决定了直接利用全国的OD流进行分析可能挖掘的效果不是特别明显,而具备全国层面的高铁和航空OD流短时段更多是较单一的渐变特征,对连续时空数据的长时段累积要求高.② 高速交通网络在模型构建的代表性与普适性.区别于传统交通运输网络理论模型构建中以均质平原假设起步,且网络连接最先由发达地区向不发达腹地扩散的特征,高速交通网络对格局的塑造最先实现的是发达地域间的串联,这在诸多地区均可找到.而以此的假设起步,如何构建起包含高速交通网络的理论模型,本文的尝试提供了一种可能.但高速交通网络的多样性及现代运输体系的综合性,使得不同类型,区域或空间尺度上网络时空特征和驱动机制有差异,其普适性意义和应用价值仍有赖于多类型,多尺度实证研究的深入.
致谢:南京师范大学地理科学学院俞肇元副教授在论文写作中给予的帮助,南京大学地理与海洋科学学院硕士生赵珍珍同学对部分数据的预处理,两位匿名审稿专家对本文提出的建设性修改建议,在此一并感谢!
The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]Li Shan, Wang Zheng, Zhong Zhangqi.Gravity model for tourism spatial interaction: Basic form, parameter estimation, and applications
. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(4): 526-544.
Magsci [本文引用: 1]摘要
客源地与目的地之间的旅游空间相互作用是必然而持久地,这深刻地影响着旅游者行为和旅游业进步,需要发展适宜的引力模型对其进行刻画和量度.长期以来,旅游引力模型在对空间阻尼的处理上类比牛顿型的幂函数衰减模式,难以克服一些固有缺陷,因此重新回到威尔逊型的指数函数衰减模式就成为一种可能选择.本文即是基于威尔逊形式,将目的地“吸引力”、客源地“出游力”和两地间的“空间阻尼”作为3 个基本解释变量类型,构建了一个基础的旅游引力模型,并重点在参数估计和模型应用上进行了初步探索.由于难以从整体上对模型的两个核心参数进行回归估计,本文首先从局部对收入弹性系数α进行回归估计,然后通过“口粒子模式法”和“出游量积分法”的引入和交互验证来确定空间阻尼系数β的合理取值.研究表明,就全国平均而言,在21 世纪初收入弹性系数可取0.64,而空间阻尼系数可取0.00322,且在空间阻尼影响下,中国大陆居民国内旅游的理论出游半径均值约为300 km.最后,本文从目的地供给视角计算了中国大陆分省区的旅游吸引力,从客源地需求视角计算了成都市到访游客的分省预期市场份额,这两个案例研究在取得一些有益发现的同时也表明威尔逊型旅游引力模型具有积极的应用潜力,值得进一步探索.
[李山, 王铮, 钟章奇. 旅游空间相互作用的引力模型及其应用
. 地理学报, 2012, 67(4): 526-544.]
Magsci [本文引用: 1]摘要
客源地与目的地之间的旅游空间相互作用是必然而持久地,这深刻地影响着旅游者行为和旅游业进步,需要发展适宜的引力模型对其进行刻画和量度.长期以来,旅游引力模型在对空间阻尼的处理上类比牛顿型的幂函数衰减模式,难以克服一些固有缺陷,因此重新回到威尔逊型的指数函数衰减模式就成为一种可能选择.本文即是基于威尔逊形式,将目的地“吸引力”、客源地“出游力”和两地间的“空间阻尼”作为3 个基本解释变量类型,构建了一个基础的旅游引力模型,并重点在参数估计和模型应用上进行了初步探索.由于难以从整体上对模型的两个核心参数进行回归估计,本文首先从局部对收入弹性系数α进行回归估计,然后通过“口粒子模式法”和“出游量积分法”的引入和交互验证来确定空间阻尼系数β的合理取值.研究表明,就全国平均而言,在21 世纪初收入弹性系数可取0.64,而空间阻尼系数可取0.00322,且在空间阻尼影响下,中国大陆居民国内旅游的理论出游半径均值约为300 km.最后,本文从目的地供给视角计算了中国大陆分省区的旅游吸引力,从客源地需求视角计算了成都市到访游客的分省预期市场份额,这两个案例研究在取得一些有益发现的同时也表明威尔逊型旅游引力模型具有积极的应用潜力,值得进一步探索.
[2]Liu Y, Kang C, Gao S, et al.Understanding intra-urban trip patterns from taxi trajectory data. Journal of Geographical Systems, 2012(4): 463-483.https://doi.org/10.1007/s10109-012-0166-zURL [本文引用: 1]摘要
No abstract available.
[3]Lu Yuqi.The major objectives and implementation methods for human geography toward the tendency of physical science
. Acta Geographica Sinica, 2011, 66(12): 1587-1596.
Magsci [本文引用: 1]摘要
当代人文地理学的发展呈现出多元化的发展态势,但无论如何,科学化应是人文地理学的基调,是中国人文地理学未来发展的基本选择和必由之路.无论是学科属性还是我国经济社会建设需求,人文地理学科学化不仅不是一个被动的目标而应该成为我们的主动追求.其基本目标有2 个:一是构建一个相对完整的区域空间结构理论体系,需要进一步发现新的区域空间结构模式、构建中心地等级体系演化模型,以及从类型学和发生学2 个角度梳理不同空间结构模式之间的内在逻辑关系等;二是构建一套相对成型的空间分析方法.将区域分为均质区域和功能区域,并进一步分解为点状、线状和面状3 大要素,寻找处理这3 大要素各自及相互之间内在空间耦合的表达技术,成为本文展开人文地理学空间分析理论框架的基本思路.其中,可达性分析技术的拓展、计量经济模型与空间分析技术的融合、综合性时空谱系空间分析方法体系的构建、依赖于空间概念拓展的新的空间分析技术的出现等,则是未来人文地理学空间分析的重要领域.为实现上述目标,需要树立科学的思维方式、融合资源环境基础、基于发生学视角的历史过程的长时段分析,以及充分利用现代分析技术等.
[陆玉麒. 人文地理学科学化的总体目标与实现路径
. 地理学报, 2011, 66(12): 1587-1596.]
Magsci [本文引用: 1]摘要
当代人文地理学的发展呈现出多元化的发展态势,但无论如何,科学化应是人文地理学的基调,是中国人文地理学未来发展的基本选择和必由之路.无论是学科属性还是我国经济社会建设需求,人文地理学科学化不仅不是一个被动的目标而应该成为我们的主动追求.其基本目标有2 个:一是构建一个相对完整的区域空间结构理论体系,需要进一步发现新的区域空间结构模式、构建中心地等级体系演化模型,以及从类型学和发生学2 个角度梳理不同空间结构模式之间的内在逻辑关系等;二是构建一套相对成型的空间分析方法.将区域分为均质区域和功能区域,并进一步分解为点状、线状和面状3 大要素,寻找处理这3 大要素各自及相互之间内在空间耦合的表达技术,成为本文展开人文地理学空间分析理论框架的基本思路.其中,可达性分析技术的拓展、计量经济模型与空间分析技术的融合、综合性时空谱系空间分析方法体系的构建、依赖于空间概念拓展的新的空间分析技术的出现等,则是未来人文地理学空间分析的重要领域.为实现上述目标,需要树立科学的思维方式、融合资源环境基础、基于发生学视角的历史过程的长时段分析,以及充分利用现代分析技术等.
[4]Lu Yuqi.Research on Spatial Structure in Regional Development. Nanjing: Nanjing Normal University Press, 1998. [本文引用: 1]

[陆玉麒. 区域发展中的空间结构研究. 南京: 南京师范大学出版社, 1998.] [本文引用: 1]
[5]Wang Jiao'e, Jiao Jingjuan, Jin Fengjun. Spatial effects of high-speed rails on interurban economic linkages in China
. Acta Geographica Sinica, 2014, 69(12): 1833-1846.
https://doi.org/10.11821/dlxb201412009Magsci [本文引用: 1]摘要
高速铁路作为一种新型的交通方式,其快速发展将会带来交通运输史上一次重大的飞跃,且其对区域空间结构、人口流动、经济联系和土地利用等的影响也越来越成为人们关注的焦点。在中国区域经济一体化进程不断加快的背景下,研究高速铁路对城市空间相互作用强度的影响,对加强区域间经济联系、促进区域经济发展和地域空间组织模式的重构具有重要意义。本文基于GIS 网络分析工具,构建时间成本矩阵,研究中国333 个地级行政单元和4个直辖市对外经济联系总量和城市对间经济联系强度的空间分布特征,构建无高铁、高铁现状和规划高铁三种情景,并对三种情景进行模拟与探讨。结果显示:① 城市空间相互作用呈现出明显的地带性和“廊道效应”,反映了高速交通在重塑区域空间结构中的作用;② 高速铁路建设提升了城市对外经济联系强度总量,且逐渐从追求“效率”转向“公平性”;③ 高速铁路建设缩小了全国城市对外经济联系总量的差异,但却扩大了城市对间经济联系强度的差异;④ 三大城市群成为城市对外经济总量绝对获益量最大的地区,而其毗邻的中小城市成为提升速率最大的城市。
[王姣娥, 焦敬娟, 金凤君. 高速铁路对中国城市空间相互作用强度的影响
. 地理学报, 2014, 69(12): 1833-1846.]
https://doi.org/10.11821/dlxb201412009Magsci [本文引用: 1]摘要
高速铁路作为一种新型的交通方式,其快速发展将会带来交通运输史上一次重大的飞跃,且其对区域空间结构、人口流动、经济联系和土地利用等的影响也越来越成为人们关注的焦点。在中国区域经济一体化进程不断加快的背景下,研究高速铁路对城市空间相互作用强度的影响,对加强区域间经济联系、促进区域经济发展和地域空间组织模式的重构具有重要意义。本文基于GIS 网络分析工具,构建时间成本矩阵,研究中国333 个地级行政单元和4个直辖市对外经济联系总量和城市对间经济联系强度的空间分布特征,构建无高铁、高铁现状和规划高铁三种情景,并对三种情景进行模拟与探讨。结果显示:① 城市空间相互作用呈现出明显的地带性和“廊道效应”,反映了高速交通在重塑区域空间结构中的作用;② 高速铁路建设提升了城市对外经济联系强度总量,且逐渐从追求“效率”转向“公平性”;③ 高速铁路建设缩小了全国城市对外经济联系总量的差异,但却扩大了城市对间经济联系强度的差异;④ 三大城市群成为城市对外经济总量绝对获益量最大的地区,而其毗邻的中小城市成为提升速率最大的城市。
[6]Wang Chengjin, Ding Jinxue, Yang Wei.Policy and spatial effect of expressway planning network in China
. Acta Geographica Sinica, 2011, 66(8): 1076-1088.
Magsci [本文引用: 1]摘要
20 世纪90 年代中期以来,随着地方政府对高速公路的追求,高速公路规划和建设成为中国区域发展的突出问题。本文分析了中国高速公路网的规划规模与空间体系,重点对比集成网和国家网的规模总量和空间网络,结果表明中国高速公路网中长期目标达17.4 万km,中西部省份的规模拓展明显;揭示了中国高速公路规划网引致的空间效应,包括连通性、空间服务水平和国土碎化,结论证明省级单位拓展后的集成网过于超前,新增路线主要连接人口和经济规模较小的城镇及偏远地区,覆盖效率低,偏离了中国经济发展、人口分布、城镇体系及地理环境的国情,高速公路规划规模与覆盖水平背离了其技术经济属性。然后,重点从政策角度分析了高速公路规划规模持续扩大的机制,认为高速公路规划审批体制、融资体制、收费政策、经济危机应对政策及政绩追求等是促使省级单位拓展规划规模的主要原因。
[王成金, 丁金学, 杨威. 中国高速公路规划网的空间效应与政策机制
. 地理学报, 2011, 66(8): 1076-1088.]
Magsci [本文引用: 1]摘要
20 世纪90 年代中期以来,随着地方政府对高速公路的追求,高速公路规划和建设成为中国区域发展的突出问题。本文分析了中国高速公路网的规划规模与空间体系,重点对比集成网和国家网的规模总量和空间网络,结果表明中国高速公路网中长期目标达17.4 万km,中西部省份的规模拓展明显;揭示了中国高速公路规划网引致的空间效应,包括连通性、空间服务水平和国土碎化,结论证明省级单位拓展后的集成网过于超前,新增路线主要连接人口和经济规模较小的城镇及偏远地区,覆盖效率低,偏离了中国经济发展、人口分布、城镇体系及地理环境的国情,高速公路规划规模与覆盖水平背离了其技术经济属性。然后,重点从政策角度分析了高速公路规划规模持续扩大的机制,认为高速公路规划审批体制、融资体制、收费政策、经济危机应对政策及政绩追求等是促使省级单位拓展规划规模的主要原因。
[7]Black W R.Transportation: A Geographical Analysis. New York: Guilford Press, 2003.https://doi.org/10.1111/j.0008-3658.2005.00091.xURL [本文引用: 1]摘要
This comprehensive text provides a thorough introduction to transportation geography. With a primary focus on the U.S., the volume also examines problems and trends in Europe and other parts of the developed world. Students gain a solid grasp of the history, definitions, and core concepts of the field, as well as models for analyzing transportation networks and flows between regions. Environmental, economic, and social issues in transport planning and policy are addressed, and the uses of geographic information systems in transport (GIS-T) are discussed in detail.
[8]Wu Wenjie, Dong Zhengbin, Zhang Wenzhong.Spatio-temporal evolution of the China's inter-urban organization network structure: Based on aviation data from 1983 to 2006
. Acta Geographica Sinica, 2011, 66(4): 435-445.
Magsci [本文引用: 1]摘要
使用复杂网络的分析方法,研究了1983-2006 年中国城际航空网络的空间结构特征和格局变迁。主要结论有:① 城际航空网络作为典型的小世界网络,网络的稠密化趋势显著;②“轴—辐”空间组织模式已成为我国城际航空网络发展的基本模式。已形成以北京、上海、广州和深圳为轴心,以其他城市与轴心的空间联系为“辐网”的多轴心网络。同时,以乌鲁木齐和昆明为单轴心的两个相对独立的局部“轴—辐”网络日益完善;③ 城际航空网络演进效果具有明显的区域差异性,呈现出“鞍型”模式。东部比中西部地区航空的网络结构更加完善;④ 城际航空网络城市之间的空间关联表现出社群结构特征。枢纽性城市、地域邻近的城市以及城市职能相近的城市之间具有相似的空间关联特征;⑤ 随着城际航空网络的演进,35个大中城市在网络中的枢纽性地位表现出差异化趋势。此外,黄山、丽江等旅游城市、大连、青岛等沿海城市以及拉萨等西部城市航空联系的空间指向性特征明显。
[武文杰, 董正斌, 张文忠. 中国城市空间关联网络结构的时空演变
. 地理学报, 2011, 66(4): 435-445.]
Magsci [本文引用: 1]摘要
使用复杂网络的分析方法,研究了1983-2006 年中国城际航空网络的空间结构特征和格局变迁。主要结论有:① 城际航空网络作为典型的小世界网络,网络的稠密化趋势显著;②“轴—辐”空间组织模式已成为我国城际航空网络发展的基本模式。已形成以北京、上海、广州和深圳为轴心,以其他城市与轴心的空间联系为“辐网”的多轴心网络。同时,以乌鲁木齐和昆明为单轴心的两个相对独立的局部“轴—辐”网络日益完善;③ 城际航空网络演进效果具有明显的区域差异性,呈现出“鞍型”模式。东部比中西部地区航空的网络结构更加完善;④ 城际航空网络城市之间的空间关联表现出社群结构特征。枢纽性城市、地域邻近的城市以及城市职能相近的城市之间具有相似的空间关联特征;⑤ 随着城际航空网络的演进,35个大中城市在网络中的枢纽性地位表现出差异化趋势。此外,黄山、丽江等旅游城市、大连、青岛等沿海城市以及拉萨等西部城市航空联系的空间指向性特征明显。
[9]Wang Haijiang, Miao Changhong.Railway passenger transport spatial contacts and their structure Tupu (array) of central cities in China
. Geographical Research, 2015, 34(1): 157-168.
https://doi.org/10.11821/dlyj201501014Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>基于全国286个地级城市交互式的&#x0201c;城市&#x02014;车次&#x02014;城市&#x0201d;铁路客运联系数据,运用基于O-D网络的GIS空间分析方法,从普快、快速、特快、动车和高铁等细分车次类型的角度全面解构全国铁路客运联系的空间格局与结构特征。研究认为,全国中心城市铁路空间联系分布格局体呈现向东倾斜的&#x0201c;开&#x0201d;字型结构,即由京沪&#x02014;沪深线(沿海轴)、京广&#x02014;京哈线两纵轴与陇海&#x02014;兰新线、沪昆线两横轴相互交汇形成全国铁路客运的骨架。全国铁路客运联系服从类似城市体系的位序&#x02014;规模分布特征,属于自然状态下集中型的空间最优分布。中国铁路客运联系总体上依托大的交通轴线以近域核心城市间的联系为主,动车组及高铁联系则集中表现为东部三大经济区间的联系。</p>
[王海江, 苗长虹. 中国中心城市铁路客运的空间联系及其结构图谱
. 地理研究, 2015, 34(1): 157-168.]
https://doi.org/10.11821/dlyj201501014Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>基于全国286个地级城市交互式的&#x0201c;城市&#x02014;车次&#x02014;城市&#x0201d;铁路客运联系数据,运用基于O-D网络的GIS空间分析方法,从普快、快速、特快、动车和高铁等细分车次类型的角度全面解构全国铁路客运联系的空间格局与结构特征。研究认为,全国中心城市铁路空间联系分布格局体呈现向东倾斜的&#x0201c;开&#x0201d;字型结构,即由京沪&#x02014;沪深线(沿海轴)、京广&#x02014;京哈线两纵轴与陇海&#x02014;兰新线、沪昆线两横轴相互交汇形成全国铁路客运的骨架。全国铁路客运联系服从类似城市体系的位序&#x02014;规模分布特征,属于自然状态下集中型的空间最优分布。中国铁路客运联系总体上依托大的交通轴线以近域核心城市间的联系为主,动车组及高铁联系则集中表现为东部三大经济区间的联系。</p>
[10]Wang Chengjin.Regional impaction and evolution of express way networks in China
. Progress in Geography, 2006, 25(6): 126-137.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-6301.2006.06.015URLMagsci [本文引用: 2]摘要
<p>基于国内研究进展的评述, 本文分析了我国高速公路网络的空间演化过程, 认为以1997 年为界存在缓慢发展和快速发展两个阶段, 并探讨了高速公路网络的组织模式; 作者深入考察了 高速公路发展的区域效应, 分析了高速公路对全国公路交通流格局的演化影响和高速公路建设 对城镇密集区的公路交通流格局和地域系统的影响, 并以省会城市为中心, 探讨了高速公路对 30 分钟和1 小时交通圈的空间效应。</p>
[王成金. 中国高速公路网的发展演化及区域效应研究
. 地理科学进展, 2006, 25(6): 126-137.]
https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-6301.2006.06.015URLMagsci [本文引用: 2]摘要
<p>基于国内研究进展的评述, 本文分析了我国高速公路网络的空间演化过程, 认为以1997 年为界存在缓慢发展和快速发展两个阶段, 并探讨了高速公路网络的组织模式; 作者深入考察了 高速公路发展的区域效应, 分析了高速公路对全国公路交通流格局的演化影响和高速公路建设 对城镇密集区的公路交通流格局和地域系统的影响, 并以省会城市为中心, 探讨了高速公路对 30 分钟和1 小时交通圈的空间效应。</p>
[11]Lu Yuqi.The mechanism of the model of dual-nuclei structure
. Acta Geographica Sinica, 2002, 57(1): 85-95.
https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2002.01.010URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>双核结构模式是指在某一区域中,由区域中心城市和港口城市及其连线所组成的一种空间结构现象。它广泛存在于中国沿海和沿江地区,以及其它国家和地区中。从机理上考察,它导源于港口城市与区域中心城市的空间组合,由于兼顾了区域中心城市的居中性和港口城市的边缘性,从而可以实现区位上和功能上的互补。从形成类型看,可分为内源型和外生型2种类型的双核结构,中国和美国分别是其典型代表。对于后者,还衍生出由新旧首都构成的一种特殊的双核结构现象。双核结构的形成与流域有莫大的关系,据此可建立基于流域的双核结构形成的理想图式。流域自然条件、运输结构的改变,以及运输主通道走向等因素的综合作用,可使双核结构的形成区域由流域拓展至其它一般区域。</p>
[陆玉麒. 区域双核结构模式的形成机理
. 地理学报, 2002, 57(1):85-95.]
https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2002.01.010URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>双核结构模式是指在某一区域中,由区域中心城市和港口城市及其连线所组成的一种空间结构现象。它广泛存在于中国沿海和沿江地区,以及其它国家和地区中。从机理上考察,它导源于港口城市与区域中心城市的空间组合,由于兼顾了区域中心城市的居中性和港口城市的边缘性,从而可以实现区位上和功能上的互补。从形成类型看,可分为内源型和外生型2种类型的双核结构,中国和美国分别是其典型代表。对于后者,还衍生出由新旧首都构成的一种特殊的双核结构现象。双核结构的形成与流域有莫大的关系,据此可建立基于流域的双核结构形成的理想图式。流域自然条件、运输结构的改变,以及运输主通道走向等因素的综合作用,可使双核结构的形成区域由流域拓展至其它一般区域。</p>
[12]Luo Zhendong, He Heming, Geng Lei.Analysis of the polycentric structure of Yangtze River Delta based on passenger traffic flow. Urban Planning Forum, 2011(2): 16-23.https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3363.2011.02.003URL [本文引用: 1]摘要
选取长江三角洲城市间每日公路长途客运班次和高速铁路每日经停班 次作为城市间客运交通流的替代数据,从联系强度和节点关系两个方面时长三角城市区域功能多中心结构的特征及演化趋势进行解析.认为在长三角城市区域层面, 南北两翼的城市间联系网络相对独立,两翼城市与上海的联系以及两翼内部城市间的联系均呈现出北强南弱的现象,这一现象与南、北两翼产业发展的总体特征和升 级路径具有较强的相关性.上海作为长三角的核心枢纽,南京、杭州、宁渡作为长三角次级枢纽的格局较为清晰,苏州、南通和无锡作为上海大都市区的直接腹地甚 至通勤区的态势进一步显现.随着高速铁路的发展完善,长三角城市区域"等级+网络"的演化趋势日益明显,一方面上海的极化趋势进一步增强,与此同时整个区 域产业发展与基础设施的发展将呈现出进一步均衡的态势.
[罗震东, 何鹤鸣, 耿磊. 基于客运交通流的长江三角洲功能多中心结构研究. 城市规划学刊, 2011(2): 16-23.]https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3363.2011.02.003URL [本文引用: 1]摘要
选取长江三角洲城市间每日公路长途客运班次和高速铁路每日经停班 次作为城市间客运交通流的替代数据,从联系强度和节点关系两个方面时长三角城市区域功能多中心结构的特征及演化趋势进行解析.认为在长三角城市区域层面, 南北两翼的城市间联系网络相对独立,两翼城市与上海的联系以及两翼内部城市间的联系均呈现出北强南弱的现象,这一现象与南、北两翼产业发展的总体特征和升 级路径具有较强的相关性.上海作为长三角的核心枢纽,南京、杭州、宁渡作为长三角次级枢纽的格局较为清晰,苏州、南通和无锡作为上海大都市区的直接腹地甚 至通勤区的态势进一步显现.随着高速铁路的发展完善,长三角城市区域"等级+网络"的演化趋势日益明显,一方面上海的极化趋势进一步增强,与此同时整个区 域产业发展与基础设施的发展将呈现出进一步均衡的态势.
[13]Zhou Kai.Expressway network accessibility analysis and structured change of urban system in Yangtze Delta Megalopolis
. Progress in Geography, 2010, 29(2): 241-248.
https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2010.02.016Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>本文以通达性为度量,探索长江三角洲地区高速公路网络建设与区域城镇体系发展之间的互动关系。研究通过网络分析概括高速公路系统发展状态,以距离通达性度量节点城市间的沟通程度,以潜能通达性分析网络建设对区域经济社会发展影响,并通过多时间断面的比较分析,揭示2000-2015期间通达性空间演变历程。并且,在技术分析的基础上,本文比较分析了长江三角洲快速交通通达性空间发展与全球化背景下长三角巨型城市区城镇体系空间结构变化,讨论了区域发展与高速公路网络建设之间的几个基本特征和作用关系。</p>
[周恺. 长江三角洲高速公路网通达性与城镇空间结构发展
. 地理科学进展, 2010, 29(2): 241-248.]
https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2010.02.016Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>本文以通达性为度量,探索长江三角洲地区高速公路网络建设与区域城镇体系发展之间的互动关系。研究通过网络分析概括高速公路系统发展状态,以距离通达性度量节点城市间的沟通程度,以潜能通达性分析网络建设对区域经济社会发展影响,并通过多时间断面的比较分析,揭示2000-2015期间通达性空间演变历程。并且,在技术分析的基础上,本文比较分析了长江三角洲快速交通通达性空间发展与全球化背景下长三角巨型城市区城镇体系空间结构变化,讨论了区域发展与高速公路网络建设之间的几个基本特征和作用关系。</p>
[14]Shi Benlin, Meng Deyou, Wan Nianqing.The impact of highway network construction on the spatial pattern of urban spatial field in Henan province
. Economic Geography, 2014, 34(1): 1-7.
URL [本文引用: 1]摘要
高速公路建设最直接的空间经济效应是缩短地区间的时空距离,进而 强化区域中心城市对周边地区的辐射带动作用.借助于GIS空间分析功能结合场强模型对河南省2004和2011年中心城市辐射场强运算的基础上,对各区域 的空间场能进行比较与分类,继而依据场强取大原则对各城市的腹地范围进行划分.研究表明:随着全省高速公路网络的建设和城市综合经济实力的增强,各地区接 受中心城市的辐射场能均获得了较大幅度的提升,但地区间空间分异特征还较为显著,中心城市及邻接地区的场能较强,中原城市群地区高于外围地区,豫东平原地 区高于豫西山地区;腹地划分显示郑州以其优越的交通优势和较强的综合实力而在腹地竞争中占据绝对优势地位,多数城市的腹地范围与行政区划存在较大的偏差, 由此认为按照腹地原则进行行政区划调整或区域经济空间组织是实现区域经济一体化发展的有效途径.
[史本林, 孟德友, 万年庆. 高速公路网构建对河南城市辐射场空间格局的影响分析
. 经济地理, 2014, 34(1): 1-7.]
URL [本文引用: 1]摘要
高速公路建设最直接的空间经济效应是缩短地区间的时空距离,进而 强化区域中心城市对周边地区的辐射带动作用.借助于GIS空间分析功能结合场强模型对河南省2004和2011年中心城市辐射场强运算的基础上,对各区域 的空间场能进行比较与分类,继而依据场强取大原则对各城市的腹地范围进行划分.研究表明:随着全省高速公路网络的建设和城市综合经济实力的增强,各地区接 受中心城市的辐射场能均获得了较大幅度的提升,但地区间空间分异特征还较为显著,中心城市及邻接地区的场能较强,中原城市群地区高于外围地区,豫东平原地 区高于豫西山地区;腹地划分显示郑州以其优越的交通优势和较强的综合实力而在腹地竞争中占据绝对优势地位,多数城市的腹地范围与行政区划存在较大的偏差, 由此认为按照腹地原则进行行政区划调整或区域经济空间组织是实现区域经济一体化发展的有效途径.
[15]Luo Wen, Yuan Linwang, Yu Zhaoyuan, et al.Principal tensor-based spatial-temporal structure linkage visualization
. Journal of Basic Science and Engineering, 2013, 21(2): 276-286.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0930.2013.02.009URL [本文引用: 1]摘要
面向时空场数据高维分析与表达的需求,构建基于主张量的时空数据 结构分析与动态表达模型.简述了张量的定义、基本算子及主张量分解方法,给出了基于主张量分解的多维度特征分析流程.利用张量的多维融合特性进行多维时空 数据的组织与表达,设计了多维时空数据统一组织与存储方法.利用主张量分解方法,实现了时空数据不同维度结构特征的解析与动态重构,进而建立了基于主张量 的多维时空数据多维度解析模型与特征驱动的时空数据联动可视化策略.以赤道太平洋海域卫星测高SSHA(Sea Surface Height Abnormity)网格数据进行实验验证.实现了基于张量的多维透视、子集提取、等值面绘制与时空体可视化等功能.利用主张量分解实现了对 ENSO(El Ni(n)o-Southern Oscillation)事件时间型与空间型的解析与提取,并实现了时间、经度、纬度系数驱动下的联动可视化.实例验证表明,该方法较好再现了ENSO事 件的时空分布格局与动态演化特征,并可实现对ENSO时空演化过程的多维度透视.
[罗文, 袁林旺, 俞肇元, . 基于主张量的时空数据特征驱动可视化方法
. 应用基础与工程科学学报, 2013, 21(2): 276-286.]
https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0930.2013.02.009URL [本文引用: 1]摘要
面向时空场数据高维分析与表达的需求,构建基于主张量的时空数据 结构分析与动态表达模型.简述了张量的定义、基本算子及主张量分解方法,给出了基于主张量分解的多维度特征分析流程.利用张量的多维融合特性进行多维时空 数据的组织与表达,设计了多维时空数据统一组织与存储方法.利用主张量分解方法,实现了时空数据不同维度结构特征的解析与动态重构,进而建立了基于主张量 的多维时空数据多维度解析模型与特征驱动的时空数据联动可视化策略.以赤道太平洋海域卫星测高SSHA(Sea Surface Height Abnormity)网格数据进行实验验证.实现了基于张量的多维透视、子集提取、等值面绘制与时空体可视化等功能.利用主张量分解实现了对 ENSO(El Ni(n)o-Southern Oscillation)事件时间型与空间型的解析与提取,并实现了时间、经度、纬度系数驱动下的联动可视化.实例验证表明,该方法较好再现了ENSO事 件的时空分布格局与动态演化特征,并可实现对ENSO时空演化过程的多维度透视.
[16]Yu Zhaoyuan, Yuan Linwang, Lv Guonian, et al.Coupling characteristics of zonal and meridional sea level change revealed by satellite altimetry data and their response to ENSO events
. Chinese Journal of Geophysics, 2011, 54(8): 1972-1982.
https://doi.org/10.3969/j.issn.0001-5733.2011.08.004Magsci [本文引用: 1]摘要
本文引入3阶主张量分析方法对1993~2008年赤道太平洋地区卫星测高数据进行解析,前两个主张量可有效表征海面变化的经、纬向耦合特征,重构与对比了该时段内6次ENSO事件海面变化的经、纬向演化的空间构型与耦合作用过程.结果表明:海面的经向变化可表征ENSO强度变化,纬向变化表现为受ENSO影响的年周期波动;经、纬向张量的时间系数与MEI以及EMI指数间多尺度分析表明,两者均受El Ni&ntilde;o Modoki影响,但在耦合尺度、能量共振关系以及相位关系上存在差异;海面变化对不同类型ENSO事件响应差异主要表现在高、低海面位置、振幅以及高、低值区分布形态与空间范围等方面.其中常规的El Ni&ntilde;o多表现为东太平洋型ENSO,El Ni&ntilde;o Modoki则表现为中太平洋型.不同类型的ENSO在经纬向耦合演化轨迹的周期性、规则性和方向性特征可在一定程度上作为ENSO类型区分依据.
[俞肇元, 袁林旺, 闾国年, . 卫星测高揭示的海面变化经纬向耦合特征及其对ENSO事件响应
. 地球物理学报, 2011, 54(8): 1972-1982.]
https://doi.org/10.3969/j.issn.0001-5733.2011.08.004Magsci [本文引用: 1]摘要
本文引入3阶主张量分析方法对1993~2008年赤道太平洋地区卫星测高数据进行解析,前两个主张量可有效表征海面变化的经、纬向耦合特征,重构与对比了该时段内6次ENSO事件海面变化的经、纬向演化的空间构型与耦合作用过程.结果表明:海面的经向变化可表征ENSO强度变化,纬向变化表现为受ENSO影响的年周期波动;经、纬向张量的时间系数与MEI以及EMI指数间多尺度分析表明,两者均受El Ni&ntilde;o Modoki影响,但在耦合尺度、能量共振关系以及相位关系上存在差异;海面变化对不同类型ENSO事件响应差异主要表现在高、低海面位置、振幅以及高、低值区分布形态与空间范围等方面.其中常规的El Ni&ntilde;o多表现为东太平洋型ENSO,El Ni&ntilde;o Modoki则表现为中太平洋型.不同类型的ENSO在经纬向耦合演化轨迹的周期性、规则性和方向性特征可在一定程度上作为ENSO类型区分依据.
[17]Wang J, Gao F, Cui P, et al.Discovering urban spatio-temporal structure from time-evolving traffic networks. Beijing City Lab. Working Paper, 2014(39): 1-12. [本文引用: 2]
[18]Cichocki A, Zdunek R, Phan A H, et al.Nonnegative Matrix and Tensor Factorizations: Applications to Exploratory Multi-way Data Analysis and Blind Source Separation. USA: John Wiley & Sons (Online) Press, 2009.URL [本文引用: 1]摘要
This book provides a broad survey of models and efficient algorithms for Nonnegative Matrix Factorization (NMF). This includes NMF&#8217;s various extensions and modifications, especially Nonnegative Tensor Factorizations (NTF) and Nonnegative Tucker Decompositions (NTD). NMF/NTF and their extensions are increasingly used as tools in signal and image processing, and data analysis, having garnered interest due to their capability to provide new insights and relevant information about the complex latent relationships in experimental data sets. It is suggested that NMF can provide meaningful components with physical interpretations; for example, in bioinformatics, NMF and its extensions have been successfully applied to gene expression, sequence analysis, the functional characterization of genes, clustering and text mining. As such, the authors focus on the algorithms that are most useful in practice, looking at the fastest, most robust, and suitable for large-scale models. Key features: Acts as a single source reference guide to NMF, collating information that is widely dispersed in current literature, including the authors&#8217; own recently developed techniques in the subject area. Uses generalized cost functions such as Bregman, Alpha and Beta divergences, to present practical implementations of several types of robust algorithms, in particular Multiplicative, Alternating Least Squares, Projected Gradient and Quasi Newton algorithms. Provides a comparative analysis of the different methods in order to identify approximation error and complexity. Includes pseudo codes and optimized MATLAB source codes for almost all algorithms presented in the book. The increasing interest in nonnegative matrix and tensor factorizations, as well as decompositions and sparse representation of data, will ensure that this book is essential reading for engineers, scientists, researchers, industry practitioners and graduate students across signal and image processing; neuroscience; data mining and data analysis; computer science; bioinformatics; speech processing; biomedical engineering; and multimedia.
[19]Mo Huihui, Wang Jiao'e. Complex Transport Network: Structure, Process & Mechanism. Beijing: Economy & Management Publishing House, 2012. [本文引用: 2]

[莫辉辉, 王姣娥. 复杂交通网络: 结构,过程与机理. 北京: 经济管理出版社, 2012.] [本文引用: 2]
[20]Niu Shuhai.The study on effect of time-space astringency of expressway network: A case of Henan province
. Human Geography, 2005, 20(6): 106-110.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-2398.2005.06.025URL [本文引用: 1]摘要
本文利用定量方法,以系统的观点,通过应用通达性系数、连接率等衡量网络连接度指标,以河南省为例,对高速公路网络化发展及由此引起的时空收敛性进行了评价.结果显示,高速公路的发展要历经树状网络、回路网络和格状网络三个阶段,最终走向网络的高级化,同时高速公路网络化使区域的空间通达性得到整体提高,河南省高速公路网络化的结果是在形成了不同时间的交通圈的基础上,逐步形成以郑州为核心的核心圈、外围圈和辐射圈三个高速公路经济圈,改变了区域空间经济结构.
[牛树海. 高速公路网络化的时空收敛效应研究: 以河南省为例
. 人文地理, 2005, 20(6): 106-110.]
https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-2398.2005.06.025URL [本文引用: 1]摘要
本文利用定量方法,以系统的观点,通过应用通达性系数、连接率等衡量网络连接度指标,以河南省为例,对高速公路网络化发展及由此引起的时空收敛性进行了评价.结果显示,高速公路的发展要历经树状网络、回路网络和格状网络三个阶段,最终走向网络的高级化,同时高速公路网络化使区域的空间通达性得到整体提高,河南省高速公路网络化的结果是在形成了不同时间的交通圈的基础上,逐步形成以郑州为核心的核心圈、外围圈和辐射圈三个高速公路经济圈,改变了区域空间经济结构.
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