1、考虑季节性的青藏高原地区公路可达性评价刘庆芳1，卢文清1，戴特奇1*，宋金平1，刘宇藩1，李洁2(1.北京师范大学地理科学学部，北京 100875；2.中国国际工程咨询有限公司，北京 100048)摘 要：可达性是交通地理学的重要概念之一，准确评价可达性对于交通规划和建设具有重要意义，但目前考虑季节性变化和山区地形影响的可达性评价仍相对较少。青藏高原地区不仅雨季、雪季分明，且具备高海拔和地形复杂等特征，因此，需要在可达性评价中充分考虑季节影响和地形影响。结合多源数据，论文采用成本距离法评价青藏高原地区公路可达性。结果表明：雨季青藏高原地区到基础服务设施的最短时间较于未考虑降水影响的情况变化不大
2、，在雨季全域总可达性平均值增加0.011 h，多出0.021%的地区受降水影响无法在8 h范围内到达最近服务设施。受积雪影响，青藏高原全域可达性存在变差的情况，全域雪季最短可达性时间平均增加2.04 h。多出5.41%的地区受降雪影响无法在2 h内到达最近服务设施，多出5.54%的地区无法在2,4)h范围内到达最近服务设施。从雨雪季节受降水和积雪影响的可达性季节波动情况来看，雪季可达性波动幅度更大。其中，可达性受降水影响最大的地区主要聚集在珠穆朗玛峰附近以及雅鲁藏布江大峡谷附近地区；可达性受积雪影响最严重的地区主要聚集在西藏自治区的东部、青海省的南部、四川省的西部，多分布在横断山区、唐古拉山脉
3、、巴颜喀拉山脉等地形区内。研究结果可为青藏高原地区提高交通路网的稳定性与优化交通路网布局提供科学参考。关 键 词：公路可达性；雨雪季节；成本距离模型；青藏高原地区维护道路交通系统的畅通运行是统筹推进基础设施高质量建设的重要内容，也是建设交通强国的重要目标。但交通系统在运行过程中可能会受到如地震、洪水、雨雪等自然灾害以及人为造成的交通事故的干扰，这在一定程度上会降低道路设施的通行能力，使得出行者在出行过程中具有一定程度的不确定性，进而可能造成出行者无法实现其出行目的1-2。因此，维护道路交通系统的畅通运行是“十四五”时期统筹推进基础设施建设、加快建设交通强国的重要举措。尤其在青藏高原地区，道路交
4、通系统畅通运行存在诸多难点，需要在交通评价中给予格外的关注。一方面，受经济社会发展滞后以及复杂自然环境的双重约束，青藏高原地区的交通基础设施技术等级普遍不高，容易受雨季、雪季等季节性因素影响3；另一方面，青藏高原地区一年中不是雨季即为雪季，季节性影响持续时间长，雪季、雨季不仅容易造成路面湿滑、道路边界掩盖难辨等问题，且容易带来道路灾害和交通事故，导致通行能力下降，甚至局部地区存在大雪封路长达数月的情况4。因此，对青藏高原地区道路网络的评价，需要充分考虑雨雪季节变化的影响。本文在青藏高原地区的交通可达性评价中充分考虑雨雪季节的影响，希冀更准确地反映这一特殊地区的实际通行能力，这对完善交通优势度评
5、价方法和提高青藏公路可达性评价的准确性具有重要的理论意义。可达性也称通达性，Hansen5认为可达性实质是“交通网络中节点之间相互作用之后的机会大小”，即通过一种特定的交通系统从某一起点位置第42卷 第4期2023年4月地 理 科 学 进 展Progress in GeographyVol.42,No.4Apr.2023收稿日期：2022-08-27；修订日期：2022-11-17。基金项目：第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0406)。Foundation:The Second Tibetan Plateau Scientific Ex-pedition and Resea
6、rch Program,No.2019QZKK0406.第一作者简介：刘庆芳(1994)，女，安徽天长人，博士生，主要从事城市与区域可持续发展研究。E-mail:*通信作者简介：戴特奇(1980)，男，重庆人，博士，副教授，主要研究方向为交通地理、城市与区域发展。E-mail:引用格式：刘庆芳,卢文清,戴特奇,等.考虑季节性的青藏高原地区公路可达性评价 J.地理科学进展,2023,42(4):687-700.Liu Qingfang,Lu Wenqing,Dai Teqi,et al.Evaluation of road accessibility in the Qinghai-Tibet P
7、lateau region considering seasonality.Progress inGeography,2023,42(4):687-700.DOI:10.18306/dlkxjz.2023.04.006687-700页地理科学进展第42卷到达目的地的便利程度。随着地理信息技术的快速发展，部分学者从空间视角阐释可达性，认为空间可达性是指由出发地到达目的地的便捷性，即区域间互动机会的潜力6-7。提高空间可达性是优化空间环境和维护空间正义的重要举措，根据考虑的主体不同可将可达性评价分为4大类，即基于设施的可达性8-9、基于区位的可达性10-11、基于个人的可达性12-13和基于效用的
8、可达性14-15。虽然可达性的定义和测度方式并不一致，但均考虑出行成本以及需求特征，并将机会分布和空间阻抗结合在一起。然而，空间可达性受自然条件的限制较大，尤其是恶劣天气对道路速度的影响已成为学者关注的热点话题；相关研究主要集中于雨天、雪天和雾天，均指出恶劣天气对交通流特征存在影响16-20。此外，已经有学者开始关注恶劣天气对山区公路的交通流特征(流量与速度)的影响，但研究结果多讨论不同恶劣天气对交通流量和车辆运行速度的降低比例21-22。青藏高原地区作为世界独特的“人口地理生态交通”单元，其交通网络的优化是协调地区人地关系的重要组成部分，目前有关青藏高原地区交通研究主要聚焦区域产业发展的交通
9、运输门槛23、交通路线与分区24、交通通达性时间演化25以及交通优势度空间分布特征3等。纵观已有研究，不难发现，部分研究已开始关注恶劣天气对道路速度的影响，针对不同的标准划定恶劣天气，为恶劣天气影响下交通事故发生时可以更高效地进行应对与处理提供了一定的理论基础。但在此基础上，现有研究仍存在如下不足：一方面，虽逐步关注恶劣天气对交通流特征存在着重要影响，但在交通可达性评价体系中鲜少考虑雨雪天气的影响；另一方面，青藏高原地区被称为地球上最独特的综合单元，为典型的高海拔、高寒、生态脆弱的特殊类型地区；然而，目前针对青藏高原全域交通可达性精细化评价的研究仍相对较少，尤其在可达性评价中较少考虑季节性。鉴
10、于此，本文基于多源数据，综合考虑降水与积雪天气以及坡度和海拔等地形特征的影响，根据恶劣天气的等级对道路速度和行人速度进行分等级折减，计算受雨雪影响可达性的波动比例，进而评价青藏高原地区的公路可达性，以期为青藏高原地区提高交通路网的稳定性与优化交通路网布局提供科学参考。1 研究设计1.1 研究区概况青藏高原(255937394933N、7329561044020E)被称为“世界屋脊”“亚洲水塔”“地球第三极”，坐落于中国西部地区(图1)，主要包括青海注：本图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2019)1822号的标准地图制作，底图无修改。下同。图1 青藏高原的地理区位与范围Fig
11、.1 Location of the Qinghai-Tibet Plateau688第4期刘庆芳 等：考虑季节性的青藏高原地区公路可达性评价省和西藏自治区全域以及云南省、四川省、甘肃省、新疆维吾尔自治区的部分边缘地区；南起喜马拉雅山脉，北至昆仑山、阿尔金山和祁连山，西起帕米尔高原和喀喇昆仑山脉，东及秦岭山脉西段和黄土高原接壤处，面积为258万km2。受经济社会发展和自然生态环境的双重约束，青藏高原地区的公路网络相对落后，国道中存在断头路和低等级公路，等外公路占比高；干线公路规模不足、覆盖不广、深度不够，高等级公路匮乏且运输能力较差。主要对外交通干线为川藏公路G318、中尼公路、G219新藏公
12、路、G317川藏北线以及G214滇藏公路。其中，川藏北线、新藏公路等进出藏公路等级低，部分路段地质灾害严重，5条国道中仍有大约12%的路段尚未铺设沥青或水泥。此外，部分既有公路进出藏通道自然灾害频发，G317和G318川藏交界路段地处横断山脉，塌方、泥石流、冬季路面结冰状况时有发生。1.2 数据来源与预处理道路数据主要包括Open-Street-Map官方网站上公布的2020年的路网数据和第二次青藏高原综合科学考察调研所获取的道路数据。POI数据为2020年7月青藏高原地区医疗服务、商业服务、交通服务、城市功能4大类设施，每条POI数据主要包含设施的分类、名称、坐标以及具体地址等信息。数字高程
13、数据(DEM)来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(https:/ V4.1数据经整理拼接生成的分辨率为90 m的分省数据，数据采用WGS84椭球投影。降雨数据来源于国家青藏高原科学数据中心，空间分辨率为1 km，时间为2012年1月至2017年12月，降水单位为0.1 mm。积雪数据是从国家青藏高原科学数据中心获取的中国雪深长时间序列数据集，该数据集提供从1979年1月1日至2020年12月31日逐日的中国范围的积雪厚度分布数据，空间分辨率为25km，单位为cm26。青藏高原地区的雨季一般集中于59月，雪季则集中于10月至次年的5月，其中10月至次年1月为积雪增加的季节，25月为减少的季节
14、。因此，本文选择降雨数据为基准年份的59月，而降雪的数据时段主要为基准年份的10月至次年的5月。1.3 研究方法本文在时间成本计算中考虑海拔与坡度对道路速度和行人速度的影响，分别计算雨季和雪季的公路可达性，并与未考虑雨雪天气的结果进行对比，揭示雨雪天气对公路可达性的影响27。本文采用的可达性为地点i的最短时间可达距离，定义为Ti，其公式为：Ti=j=1,jintijn,i()1,2,n,j()1,2,n(1)式中：tij为两节点(栅格)之间的最短可达时间；j为区域内除i以外的另一节点；n是区域内存在的节点数量。最短可达时间越短，可达性越高。本文采用时间距离模型计算栅格之间最短时间距离，进而计算
15、节点的可达性28。该方法是根据基础交通设施条件、步行速度、土地覆盖和坡度等设定通过每个网格单元的时间，利用累积最小成本路径分析确定起点和终点之间的最快路线26。将公路矢量数据转换为1 km1 km的栅格数据，以此计算时间成本栅格。栅格内有多条公路经过，则栅格速度取各公路速度的最大值(得到图层Va1)，无道路则设定为5 km/h(得到图层Vb1)29。在各个栅格速度数值基础上，可计算得到通过该栅格的时间成本，得到时间成本栅格图层。本文基于时间成本栅格图层结果计算青藏高原地区不同道路数据源的公路可达性。1.4 指标选择及权重赋值对于偏远的西部山区而言，方便快捷地获取医疗服务、商业设施服务、城市功能
16、服务意义重大30-31，据此本文基于1 km1 km的栅格评价到医疗设施、商业设施、行政设施、交通设施4类POI的可达性。表1展现了第一级设施类型和第二级设施类型。结合第二次青藏高原综合科学考察的实地调研，发现使用微信、支付宝等App进行支付已较为普及，故表1 青藏高原地区交通可达性评价指标Tab.1 Evaluation indicators of transportationaccessibility in the Qinghai-Tibet Plateau region设施类型医疗服务设施商业服务设施城市功能服务交通设施服务包含的POI类型诊所综合医院购物服务：商场、超级市场、便民商店/便利店金融保险服务：银行县级政府驻地地级市政府驻地火车站站点机场POI数量/个29151538172112202161196419689地理科学进展第42卷金融保险服务类别中不包含自动取款机以及居民非基本金融需求的证券公司和保险公司的POI。城市功能服务主要考虑到县级政府驻地和地级市政府驻地的可达性。交通设施服务中主要考虑铁路出行和飞机出行方式，其理由如下：青藏高原地区的机动化水平较高，部分城市千
