可达空间

可达空间（共4篇）

可达空间 篇1

摘要：为提高虚拟人在人机工程可及性评估中的真实性,建立了七自由度人体上肢参数化运动模型,基于该模型可计算出上肢末端的所有空间可达点。为了消除可达点间存在大量重复、冗余的问题,进一步提出了点云边界优化处理的具体实施算法,将其与逆向软件结合,实现了点云边界的曲面重构。最后,将所得的三维可及空间模型绑定于虚拟人体,通过驱动虚拟人进行静态或动态可及性评估,为各类操作器件的合理布局提供修改依据。

关键词：虚拟人,上肢,工作空间,重建

0 引言

工作空间设计[1]是人机工程学研究的一个主要内容,其任务是根据人的操作活动要求,对被操作对象进行合理的布局和安排,以达到操作安全可靠、舒适方便的目的。在工作空间设计中,人体上肢末端的可达空间设计是一项重要内容。人体上肢末端所能达到的三维空间范围称为上肢可达工作空间[2]。可达空间的研究不仅有助于工作空间的设计,还可为人体的姿态设计提供依据[3]。在对上肢可达空间的设计中,一个首要问题是如何对上肢系统进行运动学建模。Denavit等[4]提出了对两连杆系统进行运动学分析的方法。该方法采用坐标系变换思想分析连杆之间的相对运动。受这一思想启发,在随后的研究中,国内外很多学者分别结合各自的实际背景,对人体上肢建立过不同的运动学方程,例如,文献[5]在对人体上肢仿生机构设计中建立的五自由度人体上肢模型,文献[6]在对列车乘务员作业区的研究中建立的九自由度人体上肢模型,文献[7]在仿人机器人复杂设计中用到的六自由度人体上肢模型。总之,由于上肢运动非常复杂,结合具体的实际背景,对其进行合理的运动学建模,是不同学科领域的共同课题。

人们最早采用清单式或演练式进行工作空间的人机评价。清单式主要指,以清单的形式列出需要满足的可达性指标,以此来构建机械设备的设计方案。演练式主要指人们首先制作出设备的样品模型,然后通过大量的可达性测试与比较,积累充足的经验数据以修正原设计方案,必要时上述过程反复循环,直到得到满意的设计方案为止。显然,上述的人机分析与评价方法适宜于简单、成本低的机械设备,对于大型、复杂的机械设备,由于设计周期长、成本代价高,因而存在明显的不足。随着科学技术的迅猛发展,人机分析与评价不再局限于传统的数据积累等应用范畴[8],计算机的高效能图形图像计算能力为人机工程学提供了新的研究手段和评价方法。虚拟人体模型作为计算机辅助人机工程设计的关键技术[9],可以大大提高人机评价系统的交互性和沉浸感,目前,虚拟人体模型和虚拟环境空间的研究是国际人机工程学的热点之一[10,11,12]。然而传统研究方法在涉及虚拟人上肢可达作业空间时,往往简单地把整个肢体简化成一根杠杆,将以肩关节为圆心、整条手臂为半径的球面来作为上肢的可达空间范围。这种方式误差大,忽略了腕关节、肘关节的存在,不能真实地反映可达范围,已无法满足不断提高的人机工程评估需要。

鉴于上述两方面的讨论,为提高虚拟人模型在人机系统可及性评估中的有效性,本文从人体的生理结构出发,构建了较为接近人体动作机能的七自由度上肢运动模型,基于该模型计算出虚拟人上肢的所有可达作业空间点,将曲面化的三维可及范围数字模型绑定到虚拟人体中,进行静态和动态的可及性评估。

1 上肢可达空间点的参数化求解

由人体解剖学[13]可知,人体上肢的运动主要由肩关节、肘关节和腕关节的相对运动来实现。用三连杆组成的铰链机构来模拟人体上肢系统,则手在空间中的可达点由上臂绕肩关节、前臂绕肘关节及手掌绕腕关节的7个自由度来决定[14]。齐次坐标是描述图形平移、旋转、缩放等几何变换的有效表示方法,为了便于用齐次坐标变换描述人体上肢可达点的位姿,可令上肢初始位姿为侧平举且掌心向下,并在此位姿下建立各连杆间的相对运动坐标系,如图1所示。图1中的点O、O1和O2分别代表肩关节、肘关节和腕关节,端点P代表上肢的末端,则O O1、O1O2、O2P分别代表长度为l的上臂、长度为m的前臂和长度为n的手。在每个关节上设置相对坐标系,并以肩关节的中心为绝对坐标系的原点。在初始位姿下,绝对坐标系与各相对坐标系的轴向一致,以手臂自然水平向外的方向为X轴方向,Z轴竖直向上,Y轴按右手定则确定。

1.1 上肢可达点的运动方程

齐次矩阵可以有效地描述坐标系{β}相对于坐标系{α}的位置和方位,齐次矩阵的第4个列矢量描述了{β}的坐标原点相对于{α}的位置,其他3个列矢量分别表示{β}的3个坐标轴相对于{α}的方向,从而也可理解为,其中的一个坐标系可以看成是以另一个坐标系为初始位姿,经一系列旋转和平移变换而形成的[15]。齐次矩阵具有结构化的组成形式,如

$\mathit{R}(X,\text{ϕ})=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos \text{ϕ}& -\sin \text{ϕ}& 0\\ 0& \sin \text{ϕ}& \cos \text{ϕ}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

为绕X轴转ϕ角的旋转矩阵,

$\mathit{R}(Y,\phi )=\left[\begin{array}{cccc}\cos \phi & 0& \sin \phi & 0\\ 0& 1& 0& 0\\ -\sin \phi & 0& \cos \phi & 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

为绕Y轴旋转φ角的旋转矩阵,

$\mathit{R}({\rm Z},\omega )=\left[\begin{array}{cccc}\cos \omega & -\sin \omega & 0& 0\\ \sin \omega & \cos \omega & 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

为绕Z轴旋转ω角的旋转矩阵,

$\mathit{{\rm T}}(a,b,c)=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& a\\ 0& 1& 0& b\\ 0& 0& 1& c\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

为平移变换矩阵,其中,a、b、c分别表示沿X、Y、Z轴移动的距离。

总的齐次矩阵G应根据旋转、平移运动的先后次序按左乘以相应的齐次矩阵(R(X,ϕ),R(Y,φ),R(Z,ω)或T(a,b,c))来实现。图1中,下标“0”表示肩关节,“1”表示肘关节,“2”表示腕关节,“3”表示手的末端点P,则肘关节相对于肩关节的总变换矩阵为

${}^0\mathit{G}{}_1=\mathit{R}({\rm Z},\theta {}_3)\mathit{R}(Y,\theta {}_2)\mathit{R}(X,\theta {}_1)\mathit{{\rm T}}(l,0,0)=$

(1)

腕关节相对于肘关节的总变换矩阵为

${}^1\mathit{G}{}_2=\mathit{R}({\rm Z},\theta {}_5)\mathit{R}(X,\theta {}_4)\mathit{{\rm T}}(m,0,0)=$

(2)

末端P点相对于腕关节总变换矩阵为

${}^2\mathit{G}{}_3=\mathit{R}(z,\theta {}_7)\mathit{R}(y,\theta {}_6)\mathit{{\rm T}}(n,0,0)=$

(3)

式中,si=sinθi,ci=cosθi,i=1,2,…,7。

将各连杆变换矩阵相乘,得到上肢末端P点相对于绝对坐标系的总变换矩阵:

0G3=0G11G22G3 (4)

P点相对于绝对坐标系原点的齐次坐标为

[xPyPzP 1]T=0G3[0 0 0 1]T (5)

若给出上臂、前臂、手的具体长度,以及旋转角θi的变化范围,就可以求出上肢末端的所有可达空间点,也就是(xP,yP,zP)的集合。

1.2 计算结果及分析

根据GB10000-88中国成年人人体尺寸第50百分位的数据标准,以成年女性为例,取上肢运动链的有关常量为上臂长284mm,前臂长213mm,手长165mm。在计算上肢的可及范围时,须根据不同的被操作器件来调整手的计算用尺寸,具体的修正值如表1所示。本文以按压操作为例,经修正后的手长为153mm。按照GB5703-85《人体尺寸测量方法》对人体上肢在初始位姿下的各关节活动范围进行测量,具体的测量值如表2所示。

将人体上肢各部分具体尺寸及各关节变量的活动范围代入上肢末端的运动方程,并对7个自由度的旋转方向进行7次循环计算,以间隔10°的角度变化求得所有可达点的坐标值。经计算,共得到129 752 064个可达点,由于不同的动作姿态可能会到达相同的位置,因而这些可达点中,很多是重复、冗余的点,它们占用了大量的存储空间。另外,可达点之间呈离散化分布,难以分辨出点云整体的几何特性,不适于实际需求。为解决上述问题,下文提出了对点云优化提取和进一步重构的方法。

2 可达空间的曲面建模

为了节约存储空间并应用于人机评价,需将散乱的点云转化为具有几何特性的三维实体模型。

2.1 散乱点云的边界提取

利用空间剖分法可以去除大量的冗余点并提取出关键的特征点,从而可以实现点云边界的快速提取,有助于点云的曲面重构。具体步骤如下:

(1)空间剖分。已知点云E由M个可达点组成,记点云E={ei|i=1,2,…,M}。设点云E的立方体包围盒为空间区域V,将该立体区域等分为N×N×N个小立方体,对每一小立方体编号,记其编号为qj,k,r(如q1,1,1=1,q1,1,2=2,…,qN,N,N=N3),相应的小立方体记为V[qj,k,r],记小立方体的全体编号集合Q={qj,k,r|i,j,k=1,2,…,N}。

(2)点云优化。初始化D为空集。∀ei∈E,即对点云E中的每个点ei,判断点ei是否属于V中的某个小立方体V[qj,k,r],若属于,则D←D∪{V[qj,k,r]}。符号“←”表示赋值,“∪”表示并集运算,且先做并集运算再赋值,下同。

(3)边界点提取。初始化B为空集。∀qj,k,r∈Q,若V[qj,k,r]∈D(仅对属于集合D的小立方体V[qj,k,r]),则进行下列操作:访问V[qj,k,r]的相邻立方体V[qu,v,w],这里(u,v,w)∈Ψ,Ψ={(j±1,k,r),(j,k±1,r),(j,k,r±1)},若存在某个V[qu,v,w]∉D,则B←B∪{V[qj,k,r]}。易知,集合B即为集合D对应的空间区域的边界。

(4)点坐标输出。∀qj,k,r∈Q,若V[qj,k,r]∈B(仅对于属于集合B的小立方体V[qj,k,r]),则进行下列操作:计算出该小立方体的中心坐标(x(j,k,r),y(j,k,r),z(j,k,r)),记这些点的集合C={(x(j,k,r),y(j,k,r),z(j,k,r))|V[qj,k,r]∈B},最后将C输出为文本。

按照以上的方法对原始可达点数据进行优化提取。已知上肢总长为650mm,定义以(-660,-660,-660)和(660,660,660)为对角点且表面平行于坐标平面的空间六面体为点云的空间包围盒,将该包围盒剖分成100×100×100个小立方体,经计算后,可提取到5303个边界点,如图2所示。

假设小立方体的三边长分别为h1、h2、h3,根据上述方法不难得到,优化后的点云边界与原始的点云边界相比,误差距离最大为$\sqrt{h{}_1^2+h{}_2^2+h{}_3^2}/2$。由于N越大,立方体越小,因而N越大,优化后的边界精度越高,特别当N趋于无穷大时,立方体边长趋于零,误差也趋于零。通常可以根据实际需要,选择合适大小的N使其满足精度要求。文中N=100,则小立方体的边长均为13.2mm,因此误差最大为11.43mm。

2.2 曲面重构

曲面重构技术是逆向工程的重要组成部分。由于经优化后的边界点云数据质量较好,因此可采用现有的多种方法和逆向软件等进行曲面重构。本文采用Geomagic Studio软件来对边界点云曲面重构,Geomagic Studio可根据任何实物零部件通过扫描点云自动生成准确的数字模型[16] 。

用Geomagic Studio重构本文的边界点云非常简便,首先打开点云文本,然后进行封装,系统将把所有的点变成三角网格面,接着进行填充孔操作,即清理有问题的三角面并重新填补,最后进行松弛来优化网格,使得网格光滑。图3所示分别为初始点云模型、封装后的多边形网格模型,以及松弛后的光滑曲面模型。最终光滑曲面模型几何轮廓清晰,实体感强。

3 实例应用

随着时代的发展,用户对机械设备的人性化和美观性要求越来越高,越来越多的企业日益重视机械设备的造型设计及人机评估。将重建好的可及空间模型绑定到虚拟人上,将该虚拟人应用于人机工程的可及性评估之中,能够确保空间设计的合理性,并进一步优化设计方案。因而,这种可及性评估方法具有重要的应用价值,可应用于机械、仪表和控制器的设计,寻求控制台上各个仪器、仪表的最佳摆放位置,评估车辆、飞机驾驶室(舱)器件布局的合理性等。

首先加载虚拟人到场景中,将可及空间模型的局部坐标系原点移动到虚拟人的肩关节中心部位并进行绑定,如图4所示。然后驱动虚拟人进行静态或动态操作,观测者可以设置固定的视点位置,或采用360°方式来查看可及空间模型与设备之间的相对位置关系,从而达到可及性评估的目的。需要注意的是,在对可及空间模型进行双面混合绘制时,可及空间模型颜色透明度设置为20%,该设置能使虚拟人、可及空间模型、场景中的设备这三者之间的相对位置关系达到较佳的可视化效果。基于上述步骤进行评估,若部件处于可及空间内,则可认为该部件布局合理;若调节虚拟人姿态后,某些部件仍处于可及范围之外,则认为该部件布局不合理。

图5为虚拟人在场景中对挖掘机驾驶室布局进行可及性评估的截图。驾驶室内,驾驶员不仅要随时观察仪器、仪表的指示结果,而且要及时地做出反应,并完成合理的操作。这就要求驾驶室内一切仪器、仪表、操作按钮、控制器和方向盘等均应在可及范围以内。我们以虚拟人右肢对驾驶室方向盘操作为例来说明。图6中,方向盘在可及性评估时被分为了3种不同属性的颜色区域[17]:①深灰色区域表示不在可及范围之内;②中灰色区域表示被可及模型遮挡,也不在可及范围之内;③浅灰色区域处于可及范围内。以此可检测设备布局的合理性。如果进一步将右肢可及范围与左肢可及范围结合,则可得到更为精准的可及范围,因此布局设计将会进一步优化。通过上述可及性评估,可以检测出不合理的布局设计,进而调整操纵器件的布局,确保驾驶员处于最优的驾驶状态。

4 结语

本文首先构建了七自由度的人体上肢参数化运动方程,基于该方程,可以得到关节转动范围内的所有空间可达点。由于可达点之间存在大量的重复、冗余,不仅占用了大量存储空间,而且不利于进一步分辨点云的几何特性,为了解决这一问题,本文提出了对散乱点云边界优化提取的具体实施算法。基于该算法,优化后的离散边界点数量显著减小。最后根据这些离散边界点来实现曲面重构,可以得到形象直观的三维模型。在实例仿真中,将可及空间的模型绑定于虚拟人体,通过驱动虚拟人做静态或动态的可及性评估,提高了各类人机操控界面设计的宜人性。

可达空间 篇2

水是生命之源, 世界上许多城市是从江河流域发展而来。河流是城市的生命, 叙写着城市的历史与文明。随着城市的快速发展, 滨河空间逐渐显现出其优厚的自然和人文资源条件, 作为城市珍贵的资源, 逐渐成为城市建设的黄金地带和公众活动的核心片区, 是人们逃离城市喧嚣的一片难得的净土。然而, 快速的城镇化和大力的城市建设导致城市滨河在繁荣发展的同时也极具挑战, 滨河沿岸的圈地和过度开发现象严重。在经济利益的驱使下, 滨河周边地带价值陡升, 连续成片的住宅拔地而起, 一栋栋高楼筑成一堵堵密不透风的水泥墙, 阻碍了滨河美景向城区的渗透, 景观视廊被遮挡, 滨河景观空间与风貌遭到严重破坏。与此同时, 沿岸的滨河步道也被城市交通干道代替, 繁忙的交通要道阻碍了滨河与周边区域的联通与互动, 降低了滨河的可达性, 成为市民亲水的障碍, 剥夺了市民对滨水空间资源共享的权利。当城市滨水区丧失了其公众服务价值, 即丧失了它的灵魂, 城市居民的身心健康无法得到诉求。剥夺了城市滨水区域的活力, 即剥夺了城市居民与自然亲近、解放身心、追求健康的场所[1]。因此, 提升滨河可达性, 是提高滨河整体景观环境质量和市民好感度的必要措施, 是满足市民身心健康诉求的基本保障。

2 提高滨河可达性策略:多元街巷空间营造

1) “散点式”开放空间———集约街巷边角空间, 建设“口袋公园”, 加强街巷引导性和延伸性。密集的城市建设和潜在的经济价值导致滨河沿岸用地紧张, 建筑密度过大, 宅地化严重, 公共空间缺失。大面积高密度住宅用地逐渐将公共滨河空间私有化, 使得连续的带形滨河空间被割裂成支离破碎的离散空间, 打破了滨河空间的完整性和统一性, 阻碍了滨河向城市腹地的渗透, 市民难以停留与穿行。因此需摈弃滨河沿岸密集宅地建设的模式, 将不合理占有的私密空间转化为半公共空间和公共空间, 本着集约节约、紧凑用地的原则, 发挥用地效能最大化, 利用街巷边角废地, 以小型公共空间为主导, 创造更多宜于休闲的空间, 更多宜于交流、互动的广场, 俗称“口袋公园”的建设。“口袋公园”的原型是建立散布在高密度城市中心区的呈斑块状分布的小公园 (Midtown park) [2]。这些灵活分布于密集宅地中的口袋公园高效的利用了废弃地, 面积虽小但随处可见, 服务半径覆盖面广, 使用便捷, 并打破了传统私有化宅地模式, 增加公共性。若干口袋公园穿插、散布在那些曾经大门紧闭、用围墙隔离的社区中, 为市民提供了驻足停留和漫步的公共空间, 不仅加强了街巷延伸性, 打破私密性, 也促进了邻里交流与沟通, 提升了社区活力与人情味, 增加了滨河吸引力。利用高密度建筑中的边角空间、废弃场地、后院等, 建立呈网络斑块状分布的小公园系统, 通过完善的步行道将这些离散的小公园串联起来, 形成了有趣、多样、连续的街巷公共空间体系, 能够有效引导市民前往风景更宜人的滨河沿岸。

2) “通廊式”交通组织———提倡“城市漫步”, 打通断头路, 构建绿色通廊, 串联开放空间。滨河空间的活力与可达性呈正相关, 人们到达滨河区域的机会越多、出行越便利, 就越能增加滨河的吸引力和好感度。随着滨河空间景观品质的提升, 滨河沿岸规划了许多与之平行的主要城市交通干道, 过往车辆速度很快, 时常充斥着嘈杂的汽笛声和难闻的尾气, 成为市民享受滨河资源的主要障碍, 人们寻求静谧散步空间的权力被剥夺。同时, 滨河黄金地带经济价值的推升导致优质滨河空间私有化的情况屡见不鲜, 大部分被开发成为封闭式房地产项目, 通向滨河区的散步道被挤占为社区内部道路, 而且较多社区使用围墙将道路截断, 导致滨河沿岸与城市其他区域的联系较差, 市民只能绕行到较远的城市干道前往滨河沿岸, 增加了时间成本, 降低了市民对滨河环境的好感度。为提高滨河可达性, 可通过对滨河周边原有次要街巷的慢行化改造、提高现有大街区之间的联通性、增强市中心与滨河之间的南北通达性等措施来实现, 主要有以下几个方面:a.人车分流, 对部分滨河沿岸干道车辆限行;汽车对人的行为和心理干扰较大, 为了创造宜于散步的空间, 采取对部分街巷汽车限行、限速、禁鸣等措施, 为前往滨河的市民创造一个轻松、自在、静谧、悠闲的绿色步行通道。人们不用担心疾驰而过的汽车、忍受嘈杂的鸣笛以及难闻的尾气, 而是尽情放松, 享受高压生活中难得的一丝悠然。b.增加沿水岸垂直向道路开口, 构建“非”字形慢行网络系统;通过对滨河和周边地区复杂交通组织的梳理, 打通与滨河沿岸垂直向道路, 构建完整的步行系统和完善的视觉通廊, 保证道路的顺畅可达和与城市腹地功能的渗透。c.完善立体化公共交通系统;通过公共建筑、步行商业街和绿色空间的串联, 创造更多舒适宜人的步行空间。在不影响正常公共交通的基础上保证步行空间连续性的最大化, 利用人行天桥、地下通道、分层立体交通等方式来实现, 为市民创造安全、便捷、宜人的步行系统, 排除通向滨河的交通障碍。

3) “复合式”用地功能———文化渗透, 活动引入, 加强街巷空间多元性和识别性, 提高场所感知。城市滨河沿岸用地功能的复合型开发有利于滨河空间和城市功能相互的有机渗透, 并能够激发城市活力, 提高滨河空间吸引力和可达性。复合需求指城市居民在一定区域内, 对各类生活所需的基本城市功能的综合需求, 体现为居民出行的目的。复合需求呈现出以日常的必要性活动为主, 自发性活动为辅的格局[3]。为了吸引市民前往滨河沿岸, 单一的用地功能已无法满足需求, 需植入休闲游憩、购物餐饮、旅游观光、健身娱乐等多功能、多层次用地类型, 不仅“看得见、摸得着”, 还要有“独特体验和感知”。通过若干绿色开放空间作为活力节点, 周边用地类型的混合功能使用, 并利用多元场所的塑造引入多样化的活动, 例如餐饮娱乐活动、体育休闲活动、文化艺术活动等, 同时加强片区内部公共配套服务设施的建设, 满足居民全天候的不同活动需求, 从而摆脱传统滨河沿岸单一宅地功能空间结构, 达到促进滨河空间及沿岸片区活力聚集和经济繁荣的目的。空间复合不仅注重其使用性和观赏性, 还应注重地域价值的体现。滨河是城市的生命和灵魂, 作为城市重要的遗产廊道, 蕴藏着丰厚的文化内涵, 是城市历史的积淀、文明的缩影。滨河沿岸片区街巷空间是城市文脉肌理最直观的体现, 也是城市生活的界面, 展示市民生动的日常生活。在保证其用地功能复合的基础上, 还需诠释深层的文化内涵, 提高场所空间的感知力量, 发挥独特景观环境对人流的吸引力和聚集效应。通过对历史文化的追忆、表达、重塑和对历史建筑、街巷空间的保护、整治与改造, 发挥滨河沿岸片区独特地理区位和场所环境优势, 营造独具文化魅力的连续空间。在有效组织内部结构与滨河水域空间的连续性与通透性时, 打造良好的景观视廊与文脉连廊, 实现片区功能和文化的多样性表达。

3 结语

城市滨河是城市重要的景观要素, 是城市活力的聚集地和生机的体现地, 是市民乐于共享的重要公共资源。它的公平性和社会共享性的有效表达与当代城市以人为本的发展观息息相关, 沿岸公共空间的营造也应处处体现着以生态观和可持续发展观为主的时代背景。因此, 以多元街巷节点空间、慢行步行通道、复合功能片区为基础的绿色空间网络的构建, 为当下城市滨河空间资源整合和优化提供了有效思路, 是体现公平性和满足公众身心需求的重要措施, 也极大地促进了城市滨河可达性的提升, 更好地保持了滨河空间长盛不衰的活力。

摘要：结合城市滨河建设的现状, 对滨河沿岸街巷空间进行了有机整合, 形成了以开放空间、慢行通道、复合片区为基础、“点—线—面”一体的绿色空间网络系统, 加强了滨河与城市腹地的联通与互动, 提升了城市的可达性与活力。

关键词：城市滨河,开放空间,慢行系统,复合,可达性

参考文献

[1]俞孔坚, 段铁武, 李迪华, 等.景观可达性作为衡量城市绿地系统功能指标的评价方法与案例[J].城市规划, 1999 (8) :8-11.

[2]张文英.口袋公园———躲避城市喧嚣的绿洲[J].中国园林, 2007 (4) :47-53.

可达空间 篇3

研究现状

空间可达性研究现状

“可达性”一词在很多学科领域(如城乡规划、区域经济学、地理学、交通运输经济学等)经常被研究学者提及和采用,早在19世纪六七十年代可达性就已经成为西方学者的研究热点,但其本质涵义都是评价地理空间某一实体点到目标点的难以程度,为了进一步的阐明对概念的理解,Handy在其文献中阐述说可达性的概念与其在实际的应用中存在差异,在回顾了可达性测算的各种算法的基础上,构建了可达性指标计算和实际应用中的研究框架。在对空间可达性进行研究时就是以某种社会公共服务为需求(如公园、绿地、医院、学校等设施)为背景衬托,来评价达到这种需求的空间难易程度。

其中基于重力模型的算法一直是可达性研究的主要评价方法,基于现有的研究方法,国外学者通过长期对比研究又提出了改进的模型算法——基于重力模型的改进的移动两步搜寻算法(2-step floating catchment area),对现有的模型算法进行了改进,提高了模型的有效性。空间可达性模型服务应用于Web Service也是空间可达性发展的热点。

Web Service及OGCWPS规范概述

Web Service本质上就是不直接接触远程的计算机,通过网络访问远程计算机上的数据服务,就像调用本地计算机上的功能一样,实现以跨平台的方式将不同平台的系统整合在一起实现资源的共享和重用,从而来提高生产效率。Web Service的一般架构主要包括三个角色:即服务提供者、服务请求者、服务注册器,本研究选取WPS作为网络服务。

WPS (Web Processing Service)即网络处理服务基于现有的web环境和技术平台,能够通过网络平台为用户提供对空间地理信息进行空间分析与处理的服务调用接口,可以为用户在网络环境下进行空间分析的功能。WPS服务的三个基础标准接口协议为:请求服务的元数据(GetCapabilities)、请求有关可运行在服务上的进程的详细信息(DescribeProcess)、请求运行一个由WPS服务实现的进程(Execute)。其接口如图1所示。

空间可达性评价方法研究

空间可达性基本概念

空间可达性的含义还是比较宽泛和灵活,当我们提及空间可达性时是根据某种特定的需求,比如城市绿地可达性、公园基础设施的可达性、医疗设施可达性、就业机会的可达性等等。一般地,有些学者认为可达性就是根据需要克服空间距离阻抗、时间阻抗等来达到目的的可能性和难易程度。顾名思义,可达性就是在特定时间内所能达到的机会或者服务的数量多少,若所能接触到的发展机会越多,则说明可达性越高;反之则可达性越低。

根据现有的研究情况,将空间可达性分为区域可用性和区域可达性。区域可用性即某一区域拥有的资源的多少以便供出行者使用,但是在研究区域可用性时需要提前做出假设:(1)假定该区域内的人到达该区域内的资源具有相同的可达性;(2)假定该区域内的人只在本区域内获得所需的资源供给但现实中这两个假设都是不成立的,就(1)而言,某一研究区域内的居民限于多方面因素(主观和客观)的制约,不可能都具有相同的可达性,此外,在限定研究区域的大小时要考虑边界效应。而区域可达性就是我们研究的空间可达性,就上述问题做了改进,充分考虑到供给和需求两者之间的相互作用,但其在实际应用中要涉及到很多的数据,计算起来相对复杂。

综上所述:空间可达性就是指基于一定的交通成本,充分考虑服务供给和需求点之间的相互作用关系,对两点之间通达性的评价度量。

可达性评价影响因子

在实际的可达性研究中通常都是以空间内某一具体区域为研究对象,一般的以某种交通系统作为承载介质。根据可达性的概念和本质含义,可达性的评价受如下几个方面的影响。

交通系统:采取何种交通工具(飞机、火车、汽车、步行等)、交通规则(平均时速、通行限制)。

距离变量:如实际行走的距离、时间长度、费用等。

区域划分尺度:在进行区域可达性评价时,划分区域的尺度也不好把握,如果划分的尺度太小就会出现“孤岛”现象,如果尺度很大,则有可能导致可达性比较好的区域就集中在某几个中,这个清华大学的刘钊教授(2006)已经通过实验得出验证。

出行者的主观因素:如社会地位、经济水平、兴趣爱好、知识背景等,在出行者进行需求决策时会产生很大的影响。

出行者对可获得机会的理解。

可达性评价方法

由于对可达性在不同领域的应用,对空间可达性的评价方法也不尽相同。从现有的资料文献可知,一般地,目前主要的空间可达性评价方法有:基于图形论的、机会累积、空间网络相互作用、缓冲区分析法、最小距离法、出行成本代价法、重力指数法、基于矩阵的拓扑法、启发式A*算法、空间距离法、机会累计法、等值线法、基于重力模型方法、基于矩阵的拓扑法、平衡系数法等;本文选择由Radke和Mu提出的基于现有移动搜寻算法的改进算法——两步移动搜寻法(two-step floating catchment area method 2-step FCA method)。该方法以特定大小的区域作为普查单元,同时某普查单元可以享受到周边其他区域的资源和服务。该方法以服务提供点和服务需求点在的位置为两个参考点,具体方法步骤如下。

第一步:首先以某服务点j为圆心,以D0为缓冲区半径(即服务区域范围),建立该服务点的搜寻区域,然后统计出落在该j搜寻区域内的人口位置点(m),计算出该区域内服务点的服务量和人口的比值Rj,如下式1所示:

其中Pm代表服务需求普查单元点m的人口数量,其中心落在搜寻域内(即服务需求点到服务供给点的距离小于搜寻半径),sj表示服务点j的服务能力,dki表示两者之间的出现距离(也可以指出行的成本代价)。

第二步:以某服务需求点i为中心点,需求点出行的极限距离D0为半径,以D0为搜寻半径创建相应的搜寻区域,然后找出搜寻域i内所有的服务点j,计算出这些位置的服务和需求比值汇总求和,如下式2所示:

其中Ai代表服务需求单元点j的该服务的空间可达性,其值越大,代表该位置的可达性越好,反之则可达性越差;Rj代表搜寻域内的服务点i的服务能力数和服务需求数的比值;dij代表两者之间的出行距离(出行的成本代价)。

基于两步移动搜寻算法的空间可达性服务设计

基于上述两步移动搜寻算法和OGCWPS服务规范,建立空间可达性服务。该空间可达性服务在逻辑上有四层逻辑结构:用户层、网络服务器层、地理服务器层(可达性处理分析)、数据层(要素图层、数据)。如图2所示。

本文就选用WPS服务作为处理的基本服务,其实现接口有GetCapabilities、DescribeProcess、Execute三个接口。该空间可达性处理服务基于上述E2SFCA方法参数来进行计算,利用脚本语言Python编写该步算法的功能函数,其模型如图3所示。

基于两步移动搜寻算法的空间可达性服务系统实现

开发环境

地理服务器:选用ESRI公司的ArcGIS 10.1 for Server,该地理服务器支持OGC规范的服务,能够对OGC服务进行托管,同时之前构建空间可达性服务也是通过ArcGIS module bulider和Python脚本语言来实现建模发布的。

空间数据库:空间数据库选用ArcSDE for SQLServer2008,用来存储空间属性数据等信息。

网络服务器:选用IIS作为网络服务器,该服务器部署简易方便操作。

系统开发环境:选用微软公司的.NET技术、Visual Studio 2010、Visual C#。、Ajax技术。

系统实现

本文选取武汉市地区的公园绿地作为研究对象进行研究测试。

进行空间可达性分析,点击可达性分析弹出分析要输入参数的对话框客户端调用GetCapabilities请求,将服务所需的参数列出来,然后用户输入服务半径、各要素图层等参数,运行结果具体如图4所示。

经过上述地理处理服务的执行,就计算出各服务需求点的空间可达性的数值,该服务需求点的数值就代表该点所在研究子区域的空间可达性的数值。如图6和7所示。

某区域的颜色越深则代表该区域的可达性就越高,反之则越低。

总结

本文就空间可达性的概念、评价方法等进行了研究,并对比常用的一些评价方法,选择基于重力模型的两步移动算法作为空间可达性评价的方法,并对web service技术进行深入研究,同时对OGC服务规范进行研究学习,将WebGIS与web service技术进行结合,来弥补网络服务在进行地理空间信息处理等方面存在的不足。使空间可达性作为一种服务,从而改进WebGIS的网络互操作问题。

可达空间 篇4

区域交通与旅游经济发展紧密相连。首先,交通是连接旅游客源地与目的地的桥梁和纽带,完善与否对区域旅游业发展尤为重要。交通是影响旅游资源吸引力大小、旅游开发与规划的关键因素,它为旅游经济发展提供支撑;同时,交通也是旅游客源的保证条件之一,其便利与否直接影响旅游者的决策和满意度。其次,旅游经济的繁荣在带来更多游客量的同时,会促进区域交通设施的完善。国外学者Martin C A[1]、Crouch G I[2]、Prideaux B[3]等对交通在旅游发展中的作用进行了研究。国内学者对两者相互关系的研究较少,研究视角主要集中在两大类:一是从行业角度研究交通部门或综合交通系统与区域旅游发展的互动关系。如杜晓凯[4]对公路交通与旅游发展的适应性进行了分析;陈晓、李悦铮[5]定量评价了大连市城市交通与旅游的协调发展。二是从空间角度研究交通网络对旅游空间结构的影响,如祝玲丽[6]、杨仲元等[7]的研究。

山东省位于黄河下游、华北平原东翼,是我国东部沿海省份之一,地处东经114.32—122.72、北纬34.37—38.38之间,土地总面积15.71万km2,下辖济南、青岛、烟台、菏泽等17个地级市。2013年底,全省铁路通车里程高达4397km,公路通车里程达25.28万km。具体而言,南北方向上,山东省有京沪、京九等铁路和济广、京沪、沈海、京台等高速公路;东西方向上,山东省有胶济、兰烟、菏兖日、德龙烟等铁路和青银、青兰、荣乌、日兰等高速公路,已形成了相对完善的综合交通网络体系。山东省旅游业发展迅猛,2013年底全省共有34个“中国优秀旅游城市”、665处国家A级旅游景区、904家星级饭店、2001家旅行社。2013年全省共实现旅游总人数5.47亿人次,旅游总收入5183.88亿元,占全省国民生产总值(GDP)的9.48%,旅游业已发展成为山东省国民经济的重要支柱产业。2013年莱芜市旅游总收入居山东省末位,为39.18亿元,而青岛市旅游总收入高达922.67亿元,居山东省首位,是莱芜市的23.5倍。2013年山东省旅游总收入的极差高达883.49亿元,可见山东省旅游发展在空间上不平衡。

全面认识和把握山东省交通可达性和旅游经济发展的空间分异特征,剖析省内两者之间的空间协调性,对推动山东省综合运输体系和旅游经济要素的空间合理配置,制定具有较强针对性且行之有效的区域交通与旅游经济的差异倾斜和调控政策,促进山东省内各地级市之间旅游产业的协调发展具有重要的理论价值和现实意义。但目前国内少有研究成果从空间格局角度对交通可达性与旅游经济水平的组合类型进行研究,张广海已对区域交通优势度与旅游产业发展水平的耦合协调度进行了空间分析[8]。在以上研究的基础上,本文以山东省17个地级市为研究对象,综合测度了各城市的交通可达性和旅游交通指数,探讨了旅游交通指数、旅游经济的空间分异特征及其两者的空间分布协调性、统一性。

2 山东省交通可达性测度与空间分布

2.1 测度方法与数据来源

交通网络的发展状况通常以“交通可达性”和“交通优势度”来衡量。目前,对“交通可达性”的概念国内学者还没有一致的表述。总体来说,可达性是指利用特定的交通系统,从某一区位到达指定活动区位的便捷程度[9]。对“可达性”的研究应注意交通运输方式的变换[10,11,12],如铁路、公路、水路、航空等某一单个交通运输方式,或是综合交通系统;基于道路交通网络的区域系统内通达时间或通达路网距离的评价[13],或是区域系统内外的可达性的系统评价[14]等。旅游活动的发生是以旅游者的空间位移为前提的,而城市交通基础设施是旅游活动发展和城市承接旅游者的基础。本研究的城市交通可达性并不是城市节点间的可达性,而是基于城市区位和城市交通基础设施对其进行研究。

结合众多学者的研究,本文构建市域交通可达性指数(A),主要包括三部分[15]:与中心城市区位关系指数(f1)、城市内连通度指数(f2)、对外通达性指数(f3),公式为:

式中,a1、a2、a3分别为f1、f2、f3的权重,结合国内交通专家的打分,利用层次分析法(AHP)将权重a1、a2、a3分别确定为0.25、0.25、0.5。山东省交通数据来源于2014年的《山东统计年鉴》、山东省交通运输厅和各个火车站、汽车站、港口、机场网站等。

与中心城市区位关系指数(f1):与中心城市区位关系反映了各城市在省内的区位条件,这种优劣关系是拉动城市旅游经济的重要内在驱动力。它由各城市与区域中心城市之间的距离所反映,其测算方法为:

式中,x为城市中心到邻近中心城市的直线距离(km)。综合考虑区位与经济等因素,本文选取的中心城市为济南市和青岛市。

城市内连通度指数(f2):公路是城市内的主要交通连接方式,在此采用市内二级及以上公路密度(x)来反映城市内各旅游景区之间的连通程度。本文采用分级赋值法确定连通度指数,具体为:

对外通达性指数(f3):城市之间的旅游交通通道主要包括铁路、公路、水运和航空四种,与此相对应的城市交通节点依次为火车站、汽车站、港口、机场,本文采用分类赋值法评价城市与临近该城市的交通节点的等级类别(表1),对外通达性指数等于不同等级的赋值之和[16,17,18]。

2.2 空间分异分析

山东省各城市的交通可达性指数在5.375—18.875之间,极差为13.5,变异系数为0.3797,区域差异较大。其中,济南和青岛的交通可达性指数分别为18.875和18.75,居于前两位,即济南和青岛是山东省的交通中心;滨州和莱芜的交通可达性指数分别为5.375和6.625,位居后两位。通过系统聚类分析将山东省17城市的交通可达性指数划分为4类,5.375—6.9之间为低交通可达性类型,共4个,分别为滨州、莱芜、枣庄、东营;6.9—10.5之间为较低交通可达性类型,包括菏泽、德州、日照、聊城4个城市;10.5—12之间为较高交通可达性类型,包括威海、临沂、济宁、泰安、淄博5个城市;12—18.875之间为高交通可达性类型,共济南、青岛、潍坊、烟台4个城市。

交通可达性的空间格局见图1(左)。从图1可知,高交通可达性区域主要分布在省会城市和半岛蓝色经济区;较高交通可达性区域分布较为零散,大致分布在离省会较近的鲁中地区和鲁南地区;较低交通可达性区域则多集中在鲁西地区;低交通可达性区域主要分布在黄河三角洲地区。交通可达性空间差异的原因在于各城市区位条件、自然条件、社会经济条件等方面的差异。具体包括以下几方面的差异:①区位条件。济南市是山东省的省会和中心城市,具有不可比拟的区位优势,其枢纽作用突出,是山东省铁路、公路、航空运输中心;青岛借助其独有的海陆便利条件,四种运输方式的发展均居于山东省前列。②自然条件。地形、地貌、地质、水文、气象等自然要素,是交通网络的构成、线路的走向和路径以及网络密度和分布格局等非常重要的影响因素[19]。③社会经济条件。城市交通可达性一般是城市社会经济水平的反馈,利用聚类分析将山东省17城市的地区生产总值分为四个等级:第一等级(高水平)城市包括青岛、烟台、济南、潍坊;第二等级(较高水平)城市为淄博、济宁、临沂、东营;第三等级(较低水平)城市为泰安、威海、德州、聊城;第四等级(低水平)城市包括菏泽、枣庄、日照、莱芜,这说明城市交通网络格局与城市社会经济各要素的空间格局基本一致。

3 山东省旅游经济水平测度与空间分布

3.1 测度方法

评价指标体系构建与数据来源:根据系统性、科学性、区域性和可操作性原则,本文选取三大类7个评价指标全面反映旅游经济综合实力(表2)。其中,旅游经济规模表征区域旅游经济实力的综合水平,旅游企业个数表征区域旅游接待能力,旅游发展情况表征区域旅游发展地位和旅游发展速度。山东省各城市旅游经济数据来源于2013年的《山东旅游发展概况》、2014年的《山东统计年鉴》。

指标权重确定:指标权重是各个指标在旅游经济水平评价指标体系中相对重要程度的数量表示,会对旅游经济水平的综合评价结果产生较大的影响。依据不同的指标权重确定方法,可将其划分为主观赋值法和客观赋值法两种。为了减小主观赋值法中人为主观的影响,使评价结果更具有客观性和可信度,本文采用客观赋值法中的熵值法来确定指标权重。熵值法是利用指标信息熵值的效用价值来确定指标权重的,其具体计算步骤为:①将第i个评价对象第j个评价指标的数值表示为xij,那么评价系统的原始数据矩阵X即为:X={xij}17×7。假设评价指标j的理想值为xj*。由于本文所列的旅游经济水平评价指标体系中的指标均为正向指标,所以应从初始数据矩阵X中找到评价指标j的极大值作为理想值,那么xij对xj*的接近度。为消除不同指标量纲差异的影响,需要对原始指标数据进行标准化处理,计算公式为:②计算第j项指标的熵值ej。公式为:。其中,(m为样本数,m=0,1,…17)。信息熵ej能度量第j项指标数据的效用价值。当数据完全无序时,ej=emax=1,ej的效用值为零。③计算第j项指标的信息效用值dj。第j项指标的信息效用价值为第j项指标的信息熵ej与1之间的差值,因此dj=1-ej。④确定第j项指标的权重zj。权重zj是利用第j项指标信息的价值系数来计算的,计算公式为:

综合指数计算:在确定了指标权重后,根据系统性、层次性和可操作性原则,本文采用多目标线性加权函数法,通过逐级分层归并,对旅游经济水平进行量化测度,计算公式为:

式中,T表示旅游经济水平;i表示准则层指标的个数,在此i=3;wi表示第i个准则层指标的权重;j表示i准则层下所包含的指标层指标的个数,在此j=2,3,2;wj表示第j个指标层指标的权重;xj表示指标层指标的标准化值。

3.2 空间分异分析

山东省17城市旅游经济水平在0.0052—0.0667之间,极差为0.0615,本文首先采用变异系数对山东省旅游经济水平差异进行测度,其计算公式为:

式中,Cv为变异系数;Ti为城市i的交通可达性或旅游经济水平;为Ti的平均值;n为研究区域所包含的城市数量,在此n=17。变异系数Cv越大,研究区域的交通可达性旅游经济差异程度越大。

通过计算可以看出,山东省旅游经济水平的变异系数为0.6362,区域内差异非常大,利用聚类分析将其划分为4类,0.0052—0.010之间为低旅游经济水平类型,共3个,分别为莱芜、菏泽、滨州;0.010—0.020之间为较低旅游经济水平类型,包括日照、德州、东营、聊城、枣庄5个城市;0.020—0.035之间为较高旅游经济水平类型,包括泰安、临沂、济宁、威海、淄博5个城市;0.035—0.0667之间为高旅游经济水平类型,共4个城市,分别是青岛、烟台、济南、潍坊。空间格局见图1(右)。从图1可知,高旅游经济水平与高交通可达性所包含的城市是一样的,因此也主要分布在中部省会和半岛蓝色经济区,它们以31.09%的国土面积,创造了46.99%的旅游总收入;且较高旅游经济水平与较高交通可达性所包含的城市也是一样的,大致分布在离省会较近的鲁中地区,以及鲁南地区;较低旅游经济水平城市分散于鲁北、鲁南和鲁西的边缘地区;低旅游经济水平城市分布相对分散。

山东省旅游经济水平发展不均衡的原因主要有旅游资源禀赋、交通区位条件、区域经济发展水平、区域旅游发展战略。具体表现在:①旅游资源禀赋。它是旅游活动的前提和核心,是区域旅游经济发展的基础。山东省旅游资源分布很不均匀,2013年青岛、潍坊、临沂的A级旅游景区个数分别为89个、88个、70个,居于山东省前三位,莱芜、日照、菏泽的A级旅游景区个数分别为9个、14个、21个,处在山东省的后三位,而这直接影响旅游经济水平的高低。②交通区位条件。它决定了旅游目的地与旅游客源地的距离,以及旅游者对旅游景区的可进入性。良好的区位优势和交通条件,才能保证城市旅游发展具有较强的可进入性和旅游景点之间的交通通畅性。③区域经济发展水平越高,区域经济结构越完善。相应地,各经济部门相互之间的联系就越紧密,则会为区域旅游业的发展提供更多的各项配套设施和服务,因此区域旅游业发展就越快。2013年山东省地区生产总值的前四名城市为青岛、烟台、济南、潍坊,后四名城市为菏泽、枣庄、日照、莱芜;旅游经济水平的前四名城市与地区生产总值的前四名城市完全一致,也为青岛、烟台、济南、潍坊,后四名城市为莱芜、菏泽、滨州、枣庄。④区域旅游发展战略,山东省的旅游发展战略,如非均衡发展战略、旅游合作战略、旅游扶贫战略、旅游可持续发展战略等,以及各城市的旅游发展战略,如青岛市的核心带动战略等,均对山东省旅游经济水平发展的空间差异产生重要影响。

4 可达性与旅游经济发展水平的相关关系

4.1 两者空间关系配置分析

在上述研究的基础之上,本文将山东省各城市的交通可达性、旅游经济水平的类型两两组合为16种空间组合类型。然后,根据交通可达性与旅游经济水平的划分标准,以旅游经济水平指数为纵坐标轴、交通可达性指数为横坐标轴,绘制散点图图2。

由图2可知,现阶段山东省17城市交通可达性与旅游经济水平已基本形成了良性互动发展。交通可达性与旅游经济水平具有相同等级(即Ⅰˉ低交通可达性低旅游经济水平类型、Ⅵˉ较低交通可达性较低旅游经济水平类型、Ⅺˉ较高交通可达性较高旅游经济水平类型、ⅩⅥˉ高交通可达性高旅游经济水平类型)的城市有青岛、烟台、济南、潍坊、泰安、临沂、济宁、威海、淄博、日照、德州、聊城、莱芜、滨州14个,占城市总量的82.35%,占山东省旅游总收入的94.70%;交通可达性超前于旅游经济水平(Ⅱˉ较低交通可达性低旅游经济水平、Ⅲˉ较高交通可达性低旅游经济水平、较高交通可达性低旅游经济水平、较高交通可达性较低旅游经济水平、高交通可达性低旅游经济水平、Ⅷˉ高交通可达性较低旅游经济水平、Ⅻˉ高交通可达性较高旅游经济水平)的城市仅菏泽市1个,占城市总量的5.88%;交通可达性落后于旅游经济水平(Ⅴˉ低交通可达性较低旅游经济水平、Ⅸ低交通可达性较高旅游经济水平、ⅩⅢˉ低交通可达性高旅游经济水平、较低交通可达性较高旅游经济水平、较低交通可达性高旅游经济水平)的城市有两个,分别为东营、枣庄,占城市总量的11.76%,占山东省旅游总收入的3.79%,表明交通可达性并不完全是旅游经济发展水平的决定性因素。从空间分布上来看(图3),较高交通可达性较高旅游经济水平类型的城市数量最多,共5个城市,主要分布在离省会较近的鲁中地区和鲁南地区;其次是高交通可达性高旅游经济水平类型,包括4个城市,分布在中部省会和半岛蓝色经济区;较低交通可达性较高旅游经济水平类型有3个城市,主要位于鲁西北和鲁东南边缘地区;低交通可达性低旅游经济水平类型位于黄河三角洲地区和山东省面积最小的城市;其余类型分布较为零散,没有明显的区位特征。

4.2 旅游交通指数构建与空间差异分析

山东省17城市交通可达性与旅游经济发展水平呈明显的非线性相关性,曲线拟合方程为:y=(-8.4×10-6)x2+0.037x-0.0130,模型拟合优度R2=0.7837,拟合曲线见图4。由方程可知,山东省交通可达性的提高促进了旅游经济发展水平的提升。具体而言,山东省对外通达性、市域内道路连接程度、与中心城市区位关系指数和旅游经济发展水平的市域内道路连接程度与旅游经济水平的Pearson相关性指数分别为0.875、0.499、0.297,前两者均通过了0.05水平(双侧)上的显著性检验,后者则未通过显著性水平检验,表明山东省各城市对外交通可达性、市域内道路连接程度与旅游经济水平显著正相关,它们的提高均可以促进旅游经济的发展,但山东省各城市与中心城市区位关系指数尚未表现出对旅游经济水平具有显著的促进作用。

在此基础上,本文构建旅游交通指数(B)来测度山东省各城市旅游对交通的响应程度,具体见式(6)。式中,f1、f2、f3分别表示与中心城市区位关系指数、市域内道路连接程度、对外通达性,b1、b2、b3分别表示三者与旅游经济水平的显著Pearson相关性指数,经处理后b1=0.6368,b2=0.3632,b3=0。通过计算可知,旅游交通指数(表3)由高到低排列对应的城市依次为:济南、青岛、泰安、淄博、菏泽、德州、枣庄、潍坊、聊城、莱芜、临沂、日照、滨州、烟台、威海、东营、济宁,即济南、青岛、泰安、淄博旅游对交通的相应程度较高,济宁、东营较差。

5 结论与建议

本文在构建与中心城市区位关系指数、城市内连通度指数、对外通达性指数的基础上,综合测度了山东省17城市的交通可达性,并构建评价指标体系定量分析了山东省17城市旅游经济水平,研究了两者的空间格局和空间组合关系,得出以下主要结论:①山东省各城市交通可达性指数的范围在5.375—18.875之间,变异系数为0.3797,区域差异较大,原因在于区位条件、自然条件和社会经济条件等因素的差异。旅游经济发展的变异系数为0.6362,空间差异也非常大,发展不均衡的原因主要有旅游资源禀赋、交通区位条件、区域经济发展水平、区域旅游发展战略等。②较高交通可达性较高旅游经济水平类型的城市数量最多,共威海、临沂、济宁、泰安、淄博5个城市,主要分布在离省会较近的鲁中地区和鲁南地区。其次是高交通可达性高旅游经济水平类型,包括济南、青岛、潍坊、烟台4个城市,分布在中部省会和半岛蓝色经济区;较低交通可达性较低旅游经济水平类型有日照、德州、聊城3个城市,主要位于鲁西北和鲁东南边缘地区;低交通可达性低旅游经济水平类型位于黄河三角洲地区的滨州和山东省面积最小的莱芜;菏泽市为较低交通可达性低旅游经济水平类型,东营、枣庄为低交通可达性较低旅游经济水平类型,这两种类型分布较为零散,没有明显的区位特征。③山东省17城市交通可达性与旅游经济发展水平呈明显的非线性相关性,交通可达性促进了旅游经济发展水平的提高。济南、青岛、泰安、淄博的旅游交通指数即旅游对交通的响应程度较高,往后为菏泽、德州、枣庄、潍坊、聊城、莱芜、临沂、日照、滨州、烟台、威海,济宁、东营旅游对交通的响应程度最低。