基于GIS的京津冀景区空间格局与可达性研究

1 引 言

京津冀地区风景秀丽，地域辽阔，人口密集，是我国经济最具活力、开放程度最高、创新能力最强、吸纳人口最多的区域之一。随着近年来京津冀协同发展的深入，旅游业以较低的资源消耗、高度的产业关联、紧密的地域联系、显著的富民效应，在三地协同发展中理应占有更重要的位置。但目前由于缺乏统一的认识和协调一致的措施，从而导致京津冀旅游发展各自为政，缺少一个能够反映该区域旅游资源特色和魅力的协同发展规划和机制。因此，对京津冀地区旅游资源进行及时有效的空间分析是京津冀旅游协同发展的关键一步，有利于破除隐形壁垒、打破行政分割，调整京津冀区域旅游集散结构，实现优势互补，整合三地旅游资源，实现京津冀旅游一体化。

2 数据来源与处理

本文中全部360个景点信息来自于2016年京津冀三省市旅委网站的统计数据。对于其空间位置，为了提高本文研究的精确性，本文利用了腾讯地图的坐标拾取系统，从而快速准确地获取到了每一个景点的地理坐标。在拾取过程中，选取景点坐标时主要以该景点的游客主入口或者游客中心为参照物，对于某些面积较大且无明确出入口信息的景区，取其质心坐标作景点坐标。

要实现空间可达性，其中交通网络是最重要的基础之一，本文中的道路数据来源于对2015年该地区数字地图的矢量化。该地图包含必要的地名、铁路、道路等数据信息丰富，特别是道路间的不同等级信息非常完整，符合本文所需要求，为全面地构建京津冀地区交通网提供了原始数据支撑。在矢量化过程中，按照道路类型进行统一矢量化。本研究重点提取了城市间的高速、各市区内主干道及快速路和三个地区的国省干道，由于部分县乡道路和市区的地铁不在本研究范围内，故不做提取。研究过程中行政边界的矢量数据来自1∶400万中国基础地理信息数据。而需要进行特别说明的是，本文中所研究的可达性是不考虑人为偏好、道路拥挤和交通组合等方面的一种无障碍的可达性，只是理论上的可达性。

3 旅游景点空间格局分析

空间格局是指地理环境的外观、所处状态、地理环境之间的内在联系在空间所呈现的结构和格式。区域旅游资源的空间结构对旅游者的空间行为方式，对景点的分布状况及数量组合关系，也将对我们未来景区的开发速度、强度和开发后的经济效益产生深远影响。

热点地区是景点在空间上大量聚集、密度较大的区域[1]。利用Getis-Ord Gi*热点分析技术(Hot Spot Analysis)，通过此工具，我们可以来识别有统计显著性的热点和冷点，从而实现对京津冀地区旅游景点进行热点区探测，同时结合ArcGIS10.1软件对旅游景点的热点区进行可视化显示，热点地区即为该地区旅游景点的聚集分布地区。

紫椴(Tilia amurensis Rupr.)是椴树科(Tiliaceae)椴树属高大落阔叶乔木。紫椴分布于我国东北、华北地区，是长白山区域重要的用材树种，被《国家重点保护野生植物名录(第一批)》定为国家二级重点保护植物[1-3]。紫椴树冠大而优美，树龄长，抗烟、抗毒性强，秋季叶黄，是世界四大阔叶行道树之一。紫椴木材纹理致密，色白质轻富有弹性，不翘裂容易加工，是建筑、家具、雕刻等行业的重要用材。关于紫椴的研究，多集中在紫椴形态及分类学、生态及地理学以及育种造林学等方面[4-8]。

本文中热点分析的工作原理是查看一定范围内每一个景点的地理位置，即邻近要素环境中的每一个要素。通过对数据集中的每一个要素计算Getis-Ord Gi*统计，可以在空间上由得到的p值和z得分找出高值或低值要素发生聚类的位置，再通过可视化的手段呈现出来。

河北省的西南部(沿太行山一带)以及河北省北部(张家口、承德、唐山和秦皇岛)，由于境内山峦迭起，风景迤逦，西为太行山地，北为燕山山地，东北沿海有沙滩海岛，山水相融，自然风光资源极其丰富。在热点分析图上，这些地区也表现出了一定的聚集度，但由于部分景区交通不便、区位不明显、发展起步较晚、景区管理配套能力不足和周边县市经济水平不高等综合原因导致景区集聚程度低于北京市及其周边地区。

(1)

试中xi，j则为要素j的属性值，wi，j是要素i和要素j之间的空间权重，而n为要素总数，且：

(2)

(3)

图1 京津冀地区旅游景点热点分析

如图1所示，总体来看，在京津冀范围内，最大的热点地区仍然集中在北京市中部及西北部，在环北京地区分布着次一级的热点地区，包括天津市和河北省部分县市。这主要是由于首都地区历史文化底蕴厚重、人文、自然景观资源相对其他地区更为丰富，同时，区位条件优越、各城市间交通便利，城市集群程度较高分布，常驻人口众多，经济发达，旅游发展起步早且各项基础配套设施完善，对旅游的需求旺盛，客源市场也很广阔。

神经出入征为周围神经鞘瘤的常见征象之一，MRI表现通常为在肿块的上下端可见受累增粗神经，这一征象被称为神经出入征[3]，对于周围神经鞘瘤具有重要诊断价值。

Getis-Ord Gi*局部统计可表示为如下公式：

相比之下，在河北省的东南部，仅有少量的县市形成了热点区，其他地区均为冷点区，与环北京区域，甚至是河北省其他地区均形成了鲜明对比。主要是因为这些县市旅游产业相对起步较晚，旅游配套设施不健全；其次当地产业发展也以工业为主，对旅游业的依赖较弱。以衡水市为例，全市旅游总收入仅为规上工业主营业务收入的十六分之一，可见旅游产业在该市国民经济所占比例较低[2]。另外这些地区经济、交通发展相对落后，旅游市场需求较小，虽然近几年随着产业结构的调整，但与北京市及其周边地区相比仍有不小差距。综合上述的原因，导致了该地区大量冷点区的出现。

4 旅游景点可达性空间格局

随着GIS技术不断成熟，目前为定量测算可达性GIS提供了两种方法评价一个地区的可达性，第一种是基于矢量文件的网络分析算法，第二种为基于栅格文件的成本加权算法。基于矢量的网络分析算法测算的是点对点的距离，而整个京津冀区域面间的可达性只能根据域内节点插值得到，典型的有邓华侨等借助了克里金插值法绘制了成都市AAA级及以上旅游景点可达性专题图[4]。该方法虽然也能得到所有景点的可达性结果，但在面域上的可达性精度不够准确，为了避免网络分析的这种缺点，提高分析结果的精度，本文决定采用成本加权栅格算法先将栅格数据抽象成图的结构，然后再测算京津冀地区的可达性，在栅格数据上借助最短路径法计算每个网格到某个目的网格的最短加权距离[5]。

在字面上，可达性(Accessibility)可理解为从一点到另一点的难易程度，最常运用在交通运输层面上，用来反映出空间对象之间克服距离障碍进行交流的成本差异[3]。

(4)

结果如图3所示，京津冀地区的可达性值的空间分布仍然呈现出“中心-外围”的模式，主要核心为京津两地，其次，石家庄也形成了向外呈圈层式逐步递减的格局。总的来看，京津冀地区的景区平均可达性水平非常高，绝大部分的景区都能在 120 min内到达，即使是东部部分山区的景点，也能在很快的时间内到达邻近城市，这一数据远远高于全国平均水平。

运用沿海风塔观测资料和再分析资料,对2009年夏季江苏两类海风锋过程做了详细的对比分析。并对海风锋激发强对流过程进行了时空精细化数值模拟,结论如下:

收获机的油耗与地块的大小、甘蔗产量、田间杂草、甘蔗倒伏程度、土地清理、作业天气和运输连接有关，试验结果如表2所示。收割时的地块比较短，地头窄，甘蔗倒伏，产量约在67.5 t/hm2，机器前进速度在2.5km/h。通过用计量加油枪进行实地现场测得耗油为2.2L/t。

首先对京津冀三省市交通地图进行矢量化，建立不同的矢量要素层并赋予时间成本字段，主要对象为高速铁路，铁路，高速公路，国省干道和部分景区连接道路等。由于不同地区交通类型具有不同的通行速度，参考前人研究结果[7，8，9]和相关国家规范，如《中华人民共和国公路工程技术标准(JTGB01-2003)》，2010年中国不同等级的铁路里程和速度标准等等，根据上述国家规范中各等级铁路、公路的设计通行时速对研究过程中所需要的时间成本进行设置，本文拟采用表1的时间成本为各个栅格图层赋值。其中本文设定高速公路的速度为 120 km/h，高铁的速度为 300 km/h，由于京津冀地区高速公路沿线出入口分布及铁路火车客站分布密度均较大，是否封闭处理对可达性测算结果影响并不明显，故本文对其不做封闭式处理。另外，针对各地区普遍存在低等级公路无法在地图中进行表现的情况，本文设置了 20 km/h基底速度，用来进行模拟空白区域的速度值。然后将得到的各类型的交通矢量图进行合并，得到总的交通矢量底图，再将该矢量底图栅格化，栅格数据的取值字段为成本值，采用的是用 1 km×1 km的栅格网，最后用重分类方法对路网空白处赋值，这样我们就得到了带有时间成本的空间成本栅格。

图2 栅格算法技术路线

评价可达性的目的是比较某一区域交通运输便捷程度以及这个区域的区位优势，由交通线路通行的可逆性，计算过程中可以先将每一个旅游景点作为耗费距离的源点，测算出其通过现有的交通网络到达京津冀整个区域内任意一个栅格所花费的时间，每一个旅游景点通过交通网络到京津冀区域内任意栅格所花费时间的最小值即这一栅格到旅游景点的可达性[6]。

虽然求解核范数最小化问题已经有成熟的算法，但是这些算法复杂度较高，处理高维矩阵填充问题所需时间较长，因此研究快速有效的矩阵填充算法也是一个研究的热点.目前已经出现了很多的快速算法，最早的是Cai等提出的SVT算法[8]，这个算法受到压缩感知中Bregman迭代算法的启发,在迭代过程中对矩阵进行奇异值分解，然后将较小的奇异值设为0，生成新的矩阵进行迭代.该算法运算速度快，对于高维低秩矩阵的恢复非常有效.Ma等提出了FPCA算法[9]，该算法也用到了矩阵的奇异值分解，并且在迭代过程中进行不动点连续处理.FPAC算法对于秩适中的矩阵也有较好的恢复效果.在此之后，又出现了很多关于矩阵填充的快速算法.

通行速度及时间成本设置 表1

道路类别高速公路普通公路高速铁路普通铁路基底速度通行速度/km/h1206030010020时间成本/min0.510.20.63

式中，n为像元总数；Ci表示的第i个像元的耗费值；Ci+1是指沿运动方向上的第i+1个像元的耗费值。

技术流程图如图2所示：

可达性最优区出现在京津冀的核心城市—北京，其路网密度大，各类景区密集，可达性条件最优，绝大部分的景区都能在 90 min内到达，例如位于北京市区的故宫博物院、景山公园、颐和园和奥林匹克森林公园等；靠近北京周围的县市，如廊坊、唐山和保定，这些城市受益于通往北京的交通流线过境，可达性普遍都非常好。

“季鹰归未，莼鲈之思”。张翰因在秋日里想起家乡的美味的莼菜与鲈鱼，进而引发其思乡之情，于是弃官归隐。辛弃疾认为其个人短志，而我却以为不然。辛弃疾半生戎马，六十五仍想致力抗金，自然不可窥得张翰的心境。那种淡泊宁静，追求自己本心的心境。在我看来，他不是个人短志，而是其心中有一轮明月，一潭清泉。正如王维所写；“明月松间照，清泉石上流”。他把自己的本心看得透亮。

天津市和石家庄市由于大量的公路、铁路过境，可达性程度同样很高，并在区域内也分别形成了中心。特别是天津市，其高速公路密度为全区域最高，并多条均过境该市。天津市区的景区，如古文化街、意大利风情区、五大道等景区均能在 90 min内到达，即使是北部山区的蓟县盘山景区，也表现出较高的可达性，体现出天津市通畅的交通大环境。石家庄是我国的主要铁路城市，其交通可达性优势在区域中也十分明显。同时，随着基础设施建设的深入，西部山区的景区也变得更加通达，很多景区也都能在 120 min内到达。

图3 京津冀地区旅游景点可达性情况

秦皇岛、衡水、邢台三市位于区域腹地，可达性条件尚好，大部分景区能在 180 min内到达。可达性尚不理想的有邯郸、张家口和承德三市，邯郸市虽然道路密度并不低，但由于偏离区域几何中心北京较远，但总体花费时间变得很高，于是也出现了部分高值。可达性最差的是张家口市和承德市偏北部的部分景区，如图3所示结果中也出现了大量的高值区，这些地区普遍位于燕山山脉，道路条件欠佳，部分景区的通达时间达到了 480 min。

根据设计松铺厚度（25cm）、施工宽度（32.64m）及自卸车容量（10.5m3）等确定上土网格（宽8.4m×长10m）、每格上土量21m3（2车），按照设计松铺厚度安排人工在网格交叉点位置培置松铺厚度控制墩。

5 结论与展望

本文研究显示，京津冀地区3A级及以上景点的空间分布总体上呈现出聚集分布的特点，但分布不均匀，且在个别地区集聚程度高；京津冀地区整体的旅游景点交通可达性较好，其空间分布具有明显的交通指向性，可以看出旅游景点分布和可达性主要受自然环境、经济发展、人口规模、路网结构的地区差异以及评级体系等因素的影响，景点的平均可达时间为 90 min，80%的景点可达性在 120 min以内，但这并不能掩盖该区域边缘地区景点的空间连通性还不完善的事实，特别是省域交界地带，如冀蒙交界、冀辽交界地带等，因此要建立打通交通瓶颈，加快建设联系相邻省区的道路和基础设施，迎合旅游方式由观光型向度假型转变的需求，实现旅游景点和旅游线路的有机链接。

受数据获取难度和篇幅所限，本文没有考虑地形、水路、高速公路封闭性和航空交通的影响，也没有考虑不同地形地区同级别线路的差异以及不同级别景点的空间分布、关联特征及其空间结构差异对可达性的影响，这也是下一步研究的关键。

参考文献

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[2] 河北省衡水市统计局，国家统计局衡水调查队，衡水市2016年国民经济和社会发展统计公报[M]. 北京：中国统计出版社，2016.9.

[3] 刘常富，李小马，韩东. 城市公园可达性研究——方法与关键问题[J]. 生态学报，2010(19)：5381～5390.

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[6] 潘竟虎，从忆波. 中国4A级及以上旅游景点区空间可达性测度[J]. 地理科学，2012，32(11)：1322～1327.

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[8] 闫庆武，卞正富，王桢. 基于空间分析的徐州市居民点分布模式研究[J]. 测绘科学，2009，34(5)：160～163.

[9] 杜雪梅，黄成敏，李世广等. 区域可达性与旅游景点空间分布关系研究—以四川省为例[J]. 资源开发与市场，2011，27(4)：366～369.