基于干線公路和鐵路網(wǎng)的中國(guó)省會(huì)城市的交通通達(dá)性研究

劉望保,周永杰

(華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510631)

基于干線公路和鐵路網(wǎng)的中國(guó)省會(huì)城市的交通通達(dá)性研究

劉望保*,周永杰

(華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510631)

以“最短路徑模型”為基礎(chǔ)，選取距離特征指標(biāo)，分析基于主要鐵路和干線公路網(wǎng)的省會(huì)城市交通通達(dá)性.從空間格局來(lái)看，鐵路和干線公路的交通通達(dá)性都呈典型的同心圓模式，通達(dá)性最好的省份城市是接近中國(guó)大陸幾何中心的鄭州；而通達(dá)性較低的省份城市主要分布在西北、東北和海南省等邊疆地區(qū).交通通達(dá)性直接影響城市區(qū)位優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，增強(qiáng)邊疆地區(qū)省會(huì)城市的交通通達(dá)性將有利于縮小區(qū)域發(fā)展的差距.

通達(dá)性； 省會(huì)城市； 國(guó)家干線公路； 主要鐵路

通達(dá)性(accessibility)也可稱為可達(dá)性和易達(dá)性[1]，是指利用某種特定的交通工具從一個(gè)給定地區(qū)到達(dá)另一個(gè)目的地的便利程度[2-3].通達(dá)性已經(jīng)成為城市-區(qū)域一體化聯(lián)系與發(fā)展的先決條件，對(duì)增強(qiáng)城市間的空間聯(lián)系具有重要意義.金鳳君等[4]利用最短距離分析中國(guó)鐵路網(wǎng)的擴(kuò)展及其空間通達(dá)性格局；李思名等[5]則分析了1990、1997和2000年的省份城市干線公路的通達(dá)性及其演化趨勢(shì)；曹小曙等[6]選取距離與時(shí)間2個(gè)特征指標(biāo)分析了中國(guó)339個(gè)的城市干線公路城市通達(dá)性的空間格局.如周愷等[7-8]以長(zhǎng)三角為例分析高速公路網(wǎng)建設(shè)對(duì)城鎮(zhèn)空間通達(dá)性發(fā)展的影響，曹小曙等[9-10]以東莞市和穗港走廊為例，分析快速干道對(duì)通達(dá)性空間格局的影響.還有以四川盆地[11]、武漢都市圈[12]為例分析交通通達(dá)性空間格局.潘裕娟等[13]則以鄉(xiāng)村地區(qū)分析鄉(xiāng)村公路建設(shè)對(duì)交通通達(dá)性格局的影響.

鐵路和干線公路網(wǎng)是國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，對(duì)國(guó)家地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要作用.今后，鐵路和高速公路將是推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)空間結(jié)構(gòu)變化的主要?jiǎng)恿Γ芯胯F路和干線公路對(duì)區(qū)域交通通達(dá)性的影響，對(duì)于優(yōu)化中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間結(jié)構(gòu)和優(yōu)化鐵路、干線公路網(wǎng)的布局起到重要的推動(dòng)作用.本文利用國(guó)家最新的鐵路網(wǎng)和干線公路網(wǎng)資料，選取通達(dá)性指標(biāo)，分析省會(huì)基于鐵路網(wǎng)和干線公路網(wǎng)的城市交通通達(dá)性的空間格局，這對(duì)于分析省會(huì)城市競(jìng)爭(zhēng)力，改善其投資環(huán)境和國(guó)家鐵路網(wǎng)和干線公路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供重要的依據(jù)和參考.

1 數(shù)據(jù)資料與研究方法

1.1研究對(duì)象

以2006年中華人民共和國(guó)行政區(qū)劃為準(zhǔn)，選取4個(gè)直轄市、27省級(jí)(由于數(shù)據(jù)限制，香港、澳門和臺(tái)灣不納入研究范圍)的行政區(qū)的31個(gè)省會(huì)城市，作為中國(guó)國(guó)家鐵路網(wǎng)絡(luò)和干線公路網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，建構(gòu)起鐵路和干線公路網(wǎng)絡(luò)體系.這里所說(shuō)的鐵路和公路系統(tǒng)是指中國(guó)國(guó)家主要鐵路、干線公路網(wǎng)絡(luò)和與之相關(guān)聯(lián)的交通設(shè)施部分，包括橋梁、隧道等與陸地交通相連的部分(本研究假定海南與陸地道路系統(tǒng)直接相連).利用國(guó)家測(cè)繪局公布的1∶3 500萬(wàn)的鐵路圖和公路圖作為底圖，用Arcgis進(jìn)行數(shù)字化工作并建立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)字化后矢量圖作為本研究的道路系統(tǒng).

1.2距離矩陣

城市間的最短路徑距離是衡量彼此連接程度的重要指標(biāo).首先建立31個(gè)省份城市之間的基于國(guó)家鐵路和干線公路網(wǎng)的最短交通里程，構(gòu)造距離矩陣L.矩陣L表述為：

L=[lij]n×n,

(1)

lij=min{(lik+lkj),allk} (k=1,…,n)，

(2)

式(1)和(2)中：lij表示從i城市到j(luò)城市的最短交通運(yùn)輸距離.

1.3特征指標(biāo)

本研究以2個(gè)城市之間的主要國(guó)家鐵路和國(guó)家干線公路網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系為基礎(chǔ)，選擇了距離指標(biāo)作為通達(dá)性指標(biāo)，即一個(gè)給定的節(jié)點(diǎn)到其他各節(jié)點(diǎn)的最短距離之和.此距離越短，表示它在國(guó)家交通網(wǎng)絡(luò)中的中心位置越好，即通達(dá)性越好.根據(jù)L矩陣，將節(jié)點(diǎn)i的通達(dá)度定義為：

Di=∑lij(j=1,…,n).

(3)

1.4通達(dá)性系數(shù)

通達(dá)性系數(shù)指節(jié)點(diǎn)的總運(yùn)輸距離(Di)與系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)總運(yùn)輸距離平均值的比,

即：

Adi=Di/(∑Di/n) (n=1,…,n)，

(4)

通達(dá)性系數(shù)可用來(lái)說(shuō)明整個(gè)研究的交通網(wǎng)格中各城市相對(duì)通達(dá)性水平的高低.通達(dá)性系數(shù)越小，通達(dá)性狀況越好.通達(dá)性系數(shù)大于1，說(shuō)明該城市的通達(dá)性狀況低于全國(guó)省會(huì)城市的平均水平；通達(dá)性系數(shù)小于1，說(shuō)明該城市的通達(dá)性狀況高于全國(guó)省會(huì)城市的平均水平.通達(dá)性系數(shù)最小的城市，即為網(wǎng)絡(luò)的交通中心.

1.5方差分析離散程度

方差是測(cè)度數(shù)據(jù)型數(shù)據(jù)離散程度的主要方法.方差的公式為：

(5)

式中：σ2為總體的方差，xi為隨即變量，μ為總體的平均數(shù)，N表示樣本個(gè)數(shù).方差越小，則說(shuō)明城市之間的通過(guò)性的差距越小.

2 省會(huì)城市的交通通達(dá)性分析

利用Arcview的網(wǎng)絡(luò)分析(network analyst)功能模塊，利用最短路徑功能，分別測(cè)算出基于鐵路網(wǎng)和干線公路網(wǎng)的各省會(huì)城市之間的最短距離，并計(jì)算出省會(huì)城市的通達(dá)度Di和通達(dá)性系數(shù)Adi,其排序見(jiàn)表1和表2.

2.1鐵路通達(dá)性分析

鄭州市Di排在首位(表1)，A值也是最小的，為0.689，通達(dá)性是整個(gè)省份城市中最好的，這一方面歸因于鄭州市處于中國(guó)的中心地區(qū)，而鐵路網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá)，是全國(guó)鐵路樞紐的中心地帶.拉薩排在最后一位，鐵路交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性最差.通達(dá)性系數(shù)最小的城市，即為網(wǎng)絡(luò)的交通中心.通達(dá)性系數(shù)小于1的省會(huì)城市有20個(gè)，占總數(shù)的64.5%，說(shuō)明50%以上的城市高于全部城市的平均水平，省會(huì)城市的鐵路通達(dá)性整體較好.31個(gè)城市通達(dá)性的總體方差只有0.093，說(shuō)明省會(huì)城市間的通達(dá)性的差距不大；通達(dá)性系數(shù)大于1的11個(gè)城市的方差比通達(dá)性系數(shù)小于1的20個(gè)城市大32.75%，表明通達(dá)性較差的省份城市之間的差距較大.

表1 中國(guó)省會(huì)城市鐵路通達(dá)性水平排名Table1 The rank of provincial cities’ railway accessibility

表2 省會(huì)城市公路通達(dá)性水平排名Table 2 The rank of provincial capital cities’ highway accessibility

2.2公路通達(dá)性分析

鄭州市Di和A都仍然排在31個(gè)城市的首位(表2)，烏魯木齊排在最后一位，鐵路交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性最差.通達(dá)性系數(shù)大于1的城市有20個(gè)，占總數(shù)的64.5%，所以省會(huì)城市的鐵路通達(dá)性整體表現(xiàn)良好.31個(gè)城市總體方差只有0.081，省會(huì)城市間的差距整體不大；但通達(dá)性系數(shù)大于1的11個(gè)城市的方差比通達(dá)性系數(shù)小于1的20個(gè)城市大28.56%，表明后11名的省會(huì)城市之間的城市通達(dá)性的差距相當(dāng)明顯，這與鐵路的通達(dá)性特征基本相似.

2.3兩者之間的比較

主要鐵路和干線公路城市通達(dá)性整體上都比較好，排名第一位的都是鄭州市，形成了以鄭州為中心的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)體系，但兩者之間存在著一定差別.首先，個(gè)別城市鐵路和公路通達(dá)性差異比較大，如上海市鐵路通達(dá)性排名14，公路通達(dá)性排名18；其次，省會(huì)城市之間鐵路通達(dá)性的差距相對(duì)公路通達(dá)性城市差距較明顯，如鐵路通達(dá)性的方差比公路通達(dá)性總體方差大14.75%，小于1的城市通達(dá)性方差鐵路比公路大15.55%，大于1的城市通達(dá)性方差鐵路比公路大19.31%.

3 交通通達(dá)性的空間格局

利用Surfer7.0，根據(jù)表1和表2中的數(shù)據(jù)繪制出城市通達(dá)性等值線圖(圖1和圖2).

3.1鐵路通達(dá)性的空間格局

基于鐵路網(wǎng)的省會(huì)城市的交通通達(dá)性的空間格局也呈同心圓結(jié)構(gòu)(新疆和西藏地區(qū)除外)，以鄭州為中心，等值線密度逐步向東北、西北、東南、西南等地減弱，但總體來(lái)看，由鄭州向東、南、北方向延伸的等值線相對(duì)稀疏，而向西相對(duì)較密，說(shuō)明通達(dá)性向東、南和北遞減的趨勢(shì)較緩和，通達(dá)性較好，而向西方向遞減趨勢(shì)明顯，西部地區(qū)省會(huì)城市交通通達(dá)性區(qū)域差異較大，這與西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異有關(guān)，從西安—蘭州—烏魯木齊沿線鐵路線數(shù)量少，從而影響其交通通達(dá)性.

3.2公路通達(dá)性的空間網(wǎng)絡(luò)

基于國(guó)家干線公路網(wǎng)絡(luò)的省會(huì)城市的交通通達(dá)性的空間格局也呈同心圓分布，中心仍然是鄭州市；等值線由鄭州向北、東、南方向輻射的等值線相對(duì)較稀疏，且較均勻，反映了與鐵路通達(dá)性相似的空間格局.

3.3兩者之間的比較

主要鐵路和干線公路省會(huì)城市交通通達(dá)性的空間格局整體都呈以鄭州為核心的同心圓結(jié)構(gòu)，兩者之間也存在差別.首先，向西方向拓展的等值線，鐵路通達(dá)性聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)在青藏地區(qū)附近呈現(xiàn)出背心發(fā)展，而公路通達(dá)性聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)大致形成向心發(fā)展脊；其次，鐵路和干線公路通達(dá)性等值線稠密程度在西部地區(qū)有一定的差異.鐵路通達(dá)性聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)在青藏地區(qū)稠密，表明這個(gè)地區(qū)通達(dá)性區(qū)域差異非常明顯.而西部地區(qū)的公路通達(dá)性聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)等值線間距幾乎是均勻的.

圖1 主要鐵路網(wǎng)絡(luò)連接的城市通達(dá)性空間格局

Figure 1 The spatial structure of accessibility of rail system

圖2 主要公路網(wǎng)絡(luò)連接的城市通達(dá)性空間格局

Figure 2 The spatial structure of accessibility of national trunk highway

4 省會(huì)城市通達(dá)性水平的等級(jí)特征

以通達(dá)性系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，可以將省會(huì)城市分成很好(<0.800)、好(0.801, 0.900]、一般(0.901, 1.100]、差(1.101, 1.200]和較差(>1.201)5個(gè)等級(jí)(見(jiàn)表3).

鐵路通達(dá)性中，1～5級(jí)水平的城市分別有9、4、10、2和6個(gè)，分別占總數(shù)的28%、13%、32%、6%和19%.城市通達(dá)性達(dá)到一般(1、2、3級(jí))以上的城市占了75%，表明城市通達(dá)性整體上較好.其中，北方有8個(gè)，占該區(qū)域省會(huì)城市的72.73%；南方有12個(gè)，占該區(qū)域省會(huì)城市(香港、澳門和臺(tái)灣除外)的80%；西北地區(qū)的有2個(gè)，占該地區(qū)省會(huì)級(jí)別城市的66.67%；而青藏地區(qū)的有1個(gè)，占該地區(qū)省會(huì)城市的50%，表明南方和北方地區(qū)的城市鐵路網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性比西北和青藏地區(qū)要好很多，地區(qū)間的鐵路分布不平衡，要適當(dāng)加大對(duì)西北地區(qū)和青藏地區(qū)的鐵路建設(shè)資金的投入.通達(dá)性較差(5級(jí))的城市也占了19%的份額，包括昆明、?？凇㈤L(zhǎng)春、哈爾濱、烏魯木齊和拉薩，這些省份城市主要分布在邊疆地區(qū).

表3 省會(huì)城市的鐵路和干線公路的通達(dá)性等級(jí)分布Table 3 The rank of provincial capital cities’ rail and trunk highway transportation accessibility

干線公路通達(dá)性中，1～5級(jí)水平的城市分別有7、7、10、2和5個(gè)，分別占總數(shù)的23%、23%、32%、6%和16%.其中，通達(dá)性水平一般(1、2、3級(jí))以上的城市分布中，北方的有8個(gè)，占該地區(qū)省會(huì)級(jí)別城市的72.73%；南方城市有13個(gè)，占該地區(qū)省會(huì)級(jí)別城市(香港、澳門、臺(tái)灣除外)的86.67%；西北地區(qū)的有2個(gè)，占該地區(qū)省會(huì)級(jí)別城市的66.67%；青藏地區(qū)的有1個(gè)，占該地區(qū)省會(huì)級(jí)別城市的50%，這說(shuō)明干線公路通達(dá)性要比鐵路通達(dá)性要好，且布局更合理.

5 結(jié)論

以國(guó)家最新的鐵路網(wǎng)和干線公路網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用通達(dá)性等指標(biāo)，分析了我國(guó)省會(huì)城市化基于鐵路網(wǎng)和干線公路網(wǎng)上的省會(huì)城市交通通達(dá)性，研究顯示城市交通通達(dá)性受地理位置和自身的交通發(fā)展水平的影響，基于鐵路和干線公路網(wǎng)的城市交通通達(dá)性的空間格局基本都呈現(xiàn)同心圓空間分布，均以鄭州為中心，等值線向東、南、北方逐漸變稀疏，通達(dá)性逐步遞減，通達(dá)性相對(duì)較好.

中國(guó)城市節(jié)點(diǎn)之間的競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越重要，區(qū)位已經(jīng)成為衡量城市競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，而交通通達(dá)性直接影響到城市的區(qū)位優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮.由于國(guó)家鐵路網(wǎng)和干線公路網(wǎng)仍在不斷調(diào)整和建設(shè)中，省會(huì)城市的交通通達(dá)性格局會(huì)有再次變化，加大邊疆地區(qū)的交通建設(shè)，增強(qiáng)邊疆地區(qū)城市交通的通達(dá)性，有利于縮小區(qū)域發(fā)展差距，有利于國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施.

[1] HANSEN W G. How accessibility shapes land use [J].Journal of the American Institute of Planners， 1959(25): 73-76.

[2] 李平華,陸玉麒.城市可達(dá)性研究的理論與方法綜述[J].城市問(wèn)題, 2005(1):69-74.

[3] 李平華,陸玉麒.可達(dá)性研究的回顧與展望[J].地理科學(xué)進(jìn)展, 2005(3): 69-78.

[4] 金鳳君,王姣娥. 20世紀(jì)中國(guó)鐵路網(wǎng)擴(kuò)展及其空間通達(dá)性[J].地理學(xué)報(bào), 2004(2):293-302.

[5] LI Siming, SHUM Yiman. Impacts of the national highway system on accessibility in China [J]. Journal of Transport Geography, 2001(9):39-48.

[6] 曹小曙,薛德升,閆小培.中國(guó)干線公路網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)的城市通達(dá)性[J].地理學(xué)報(bào), 2005(6):903-910.

[7] 周愷.長(zhǎng)江三角洲高速公路網(wǎng)通達(dá)性與城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)發(fā)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展, 2010,29(2):241-248.

[8] 吳威,曹有揮,曹衛(wèi)東，等.開(kāi)放條件下長(zhǎng)江三角洲區(qū)域的綜合交通可達(dá)性空間格局[J].地理研究, 2007(2):391-402.

[9] 曹小曙,閆小培.經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)演化對(duì)通達(dá)性空間格局的影響——以廣東省東莞市為例[J].地理研究, 2003,22(3):305-311.

[10] 徐旭,曹小曙,閆小培.不同指標(biāo)下的穗港城市走廊潛在通達(dá)性及其空間格局[J].地理研究, 2007(1): 179-186.

[11] 郭麗鵑,王如淵.四川盆地城市群主要城市通達(dá)性及空間聯(lián)系強(qiáng)度研究[J].人文地理, 2009,24(3):42-48.

[12] 劉承良,余瑞林,熊劍平，等.武漢都市圈路網(wǎng)空間通達(dá)性分析[J].地理學(xué)報(bào), 2009, 64(12):1488-1498.

[13] 潘裕娟,曹小曙.鄉(xiāng)村地區(qū)公路網(wǎng)通達(dá)性水平研究——以廣東省連州市12鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例[J].人文地理, 2010,25(1): 94-98.

Keywords： accessibility; provincial cities; national trunk highway; main railway network

AStudyofChineseProvincialCities’AccessibilityBasedonNationalTrunkHighwaySystemandRailwayNetwork

LIU Wangbao*, ZHOU Yongjie

(School of Geography Science, South China Normal University, Guangzhou 510631, China)

Based on “the most short-circuit path model” and selected the distance index, the spatial structure of provincial cities’ accessibility based on national trunk highway system and railway is analysed. The spatial structure of provincial cities’ both accessibility manifests the obvious concentric layer structure with the most accessible city Zhengzhou which is near the geometry centre of mainland and with the less accessible cities which are main located in Northwest, Northeast and Hainan etc frontier area. Accessibility has direct impacts on urban location strengthen, so improving the accessibility of frontier provincial cities will benefit for reducing the regional development gap.

2011-04-03

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41001088)；教育部人文社科項(xiàng)目(09YJC840016)

*通訊作者，wbliu@scnu.edu.cn

1000-5463(2012)01-0124-05

TU984

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【責(zé)任編輯 成 文】