地理空间分析综合应用
胡胜, 王振华, 邢汉发, 刘文凯, 刘烨菲, 李家驹, 张冠衡
【目的】本文旨在研究中国城市路网形态与道路交通碳排放之间的关系及其影响机制。随着交通运输业的快速发展,道路交通碳排放(RTCE)已成为我国碳排放的重要组成部分。深入分析路网形态对道路交通碳排放的影响,对于实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。【方法】本文以中国302个城市功能区域为研究对象,基于城市路网、道路交通碳排放网格数据、人口和GDP网格数据,采用多尺度地理加权回归模型(MGWR)和SHAP机器学习方法,从道路等级分布、交通网络密集度和交通网络结构3个维度量化路网形态,并分析其对道路交通碳排放的影响机制。【结果】① 道路交通碳排放的空间分布呈现以京津冀(1 003.604 t/km2)、长三角(849.074 t/km2)、珠三角(1 615.291 t/km2)及省会城市(1 168.886 t/km2)为中心向周边递减的多中心分布格局,东部地区高于中西部地区。路网形态的空间分布特征中,交通网络密集度和道路等级分布与RTCE的分布特征类似,南方地区道路方向丰富度(RDR)较高,北方地区道路网格系数(GC)较高; ② 路网形态对道路交通碳排放的影响具有显著的空间异质性。例如,路网密度(RND)对珠三角地区的影响更为显著(0.636),道路方向丰富度(RDR)对长三角地区的影响更为显著(0.259)。此外,不同路网形态指标对各地区道路交通碳排放的影响程度具有显著差异; ③ 路网形态对道路交通碳排放具有空间非平稳性和非线性影响。例如, RND的带宽仅为45,而RCR的带宽为215,表明不同路网形态特征对道路交通碳排放的空间影响尺度不同。在考虑非线性影响的机器学习SHAP分析中, RND是对道路交通碳排放影响的最重要特征。【结论】本文通过MGWR模型和SHAP方法,揭示了路网形态对道路交通碳排放的空间非平稳性和非线性影响机制。研究结果表明,不同区域的路网形态特征对道路交通碳排放的影响存在显著差异,这种差异不仅体现在空间分布上,还体现在影响机制上。因此,在制定低碳路网规划时,需要充分考虑路网形态的空间异质性、非平稳性和非线性特征,从“密度-等级-结构”多维特征视角进行综合分析,以实现城市交通的低碳发展。这些发现为城市交通规划和低碳发展提供了科学依据,对实现可持续城市发展、改善交通效率和提高居民生活质量具有重要意义。