道路是一个城市的骨架和动脉，一个城市树立区位优势的前提是提升路网格局，完善交通体系[1]。如何更有效地规划路网，已成为当下的研究热点[2-4]。传统的规划手段，由于缺少系统理论的支撑，往往采用主观的、定性的方式规划路网，导致规划的盲目性与资源的浪费[5]。本文通过对现状路网和已有建筑进行核密度分析[6-7]、差值计算[8]、充裕度分析[9]等处理，构建现状路网和经济发展的定量关系，提取出现状路网的薄弱区域，并据此进行客观、定量地路网规划，有效提高了路网规划的科学性与有效性，辅助政府决策。1基于GIS的现状路网充裕度定量评价流程首先收集研究区现状路网和已有建筑等数据，根据各级路网的运载能力和影响区域，对各级路网的运输能力值和搜索半径进行权重设定，然后通过核密度分析得到每条道路的运输能力值，再将其进行叠加，可得到整个研究区现状路网的运输能力值。其次，通过已有建筑数据对研究区的经济活力进行定量反演。最后，通过运输能力值与经济活力值的差值计算，实现了研究区现状路网的充裕度评价。本研究据此提取出研究区运输能力的薄弱区域，实现了路网的定量规划。技术流程如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.026.F001图1路网充裕度定量评价流程技术流程2案例2.1数据收集数据是研究的基础，本文收集得到研究区2条地铁、2条铁路、1条轻轨等铁路现状路网；6条高速路、2条快速路、2条国道、9条省道、14条县道、若干主干路、若干支路、若干乡道、若干村道等道路现状路网；各类建筑数据。研究区现状路网如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.026.F002图2研究区现状路网2.2数据预处理本文首先运用GIS等技术手段将道路、建筑等多源数据进行坐标转换，形成统一坐标系，然后对其进行拓扑、碎片检查，剔除冗杂数据，保证了数据的真一性和完整性，为后面一系列定量计算提供数据支撑。2.3定量评价2.3.1运输能力设定不同级别道路的运输能力和影响区域存在较大差异[10]，铁路的运输能力和影响区域，要远大于常规道路，而高速路、快速路、国道、省道、县道、乡道、村道的运输能力和影响区域总体呈递减趋势。为实现现状路网运输能力的定量化，本研究依据研究区各级别道路的实际运输能力，并进行适当简化，对各级别道路的运载能力值赋予了相应权重；同理，根据各级别道路的影响区域，设定了搜索半径，如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.026.T001表1研究区现状路网权重及搜索半径设定 单位：km分类级别权重搜索半径铁路地铁站202.0火车站202.0轻轨站202.0道路高速路出入口151.5快速路101.0主干路50.5支路20.2国道101.0省道80.8县道50.5乡道20.2村道10.12.3.2核密度分析核密度分析是每个点上方均覆盖着一个平滑曲面，在点所在位置处表面值最高，随着与点的距离的增大表面值逐渐减小，在与点的距离等于搜索半径的位置处表面值为零。同理，其也可用于计算线要素在其周围邻域中的密度。其计算公式为：D=3×1-scale22πr2 （1）式中：r——查找半径（km）；scale——目标栅格中心点到点、线对象的距离与查找半径的比例。当道路一定时，越靠近道路中心点的区域，其运输越便捷，即运输能力值越高；反之则越低。本文通过核密度分析，实现了各级别道路及其影响区域内运输能力的定量化表达。以地铁站为例，在已知地铁运输能力值和搜索半径的前提下，通过运用核密度分析，实现了地铁站周边区域的运输能力的定量表达，如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.026.F003图3地铁站核密度分析2.3.3叠加分析通过核密度分析，取得研究区各级别道路及其邻域的运输能力值。现将研究区各级别道路的运输能力值进行叠加运算，得到整个研究区各个点位的运输能力，如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.026.F004图4研究区现状路网运输能力研究得知：研究区中南部的运输能力值明显高于北部地区，总体呈现南高北低的特点。运输能力的峰值位于西南片区，与其汇聚了包含铁路、地铁、轻轨及各级别道路，拥有发达的路网体系有直接关系。而北部地区，由于各种路网相对匮乏，导致了运输能力值偏低。2.3.4经济活力量化一个地区的经济活力与人口聚集度成正相关关系，人口聚集度又可以用建筑密度来表达，建筑越密集的区域，人口聚集度往往就越高。而当建筑层高一定时，建筑密度与建筑层数成正比[11-12]。通过分析可知，建筑层数可以定量反演区域的经济活力。本文以已有建筑的矢量数据，实现了研究区每个点位的经济活力的定量表达，如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.026.F005图5研究区现状路网套和经济活力2.3.5现状路网充裕度路网充裕度，即现状路网的满足程度，它是一个相对的概念。本文指的是现状路网运输能力与经济活力的差值。当经济活力一定时，现状路网的运输能力越强，则现状路网的充裕度越高；反之，则越低。当现状路网的运输能力一定时，经济活力越高，则现状路网的充裕度越不饱和；反之，则越饱和。本文在取得研究区现状路网的运输能力值和经济活力值后，逐像元地将现状路网的运输能力值与经济活力值做差值计算，实现了研究区现状路网的充裕度的定量评价。值越大，则表示现状路网的充裕度越高；相反，则现状路网的充裕度越低，需进一步规划补充路网，提高运输能力。2.4合理性建议通过一系列数据处理，实现了研究区现状路网充裕度的定量评价。通过研究可得出，研究区中南部地区现状路网的整体充裕度较高，但分布不均衡，部分区域依然存在充裕度偏低的现象，难以有效满足经济发展的需求，亟须进一步规划路网。截至2020年底，广州市平均地铁里程已达0.07 km/km²，地铁交通枢纽骨架网络已初步建立。而研究区地铁里程仅约为0.02 km/km²，不及广州市均值的30%，急需加快地铁等基础道路的建设。综上，本研究在最大限度地贯穿现状路网充裕度薄弱区域的前提下，结合卫星影像，科学、定量地规划了4条地铁线路。为验证规划路网的科学性，本研究经对规划后的路网充裕度，进行再次定量评价。通过对比前后两期路网充裕度的数据得知：研究区路网的平均充裕度，由现状路网的8.33，提升到规划后路网的16.50，路网充裕度大幅提升了1.98倍，满足区域经济发展有效提升的要求。3结语本文以广州市增城区为例，针对传统道路规划的主观和盲目性等问题，创新性地提出了基于GIS的现状路网充裕度定量评价体系。根据现状路网充裕度评价数据，对规划路网进行针对性设计，大大提高了规划的科学性与实用性。该技术体系，可广泛应用于智慧城市、数字交通、路网规划等领域，可有效辅助政府决策，具有较高的推广价值。