基于空間引力模型的湘江綜合交通優(yōu)勢(shì)度分析

范維琦, 李 峰, 譚華東

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410200)

0 引言

湘江是湖南省最大的河流，流經(jīng)永州、衡陽(yáng)、株洲、湘潭、長(zhǎng)沙、岳陽(yáng)等6個(gè)地級(jí)市，沿線承載著湖南省30.7%左右的人口、49.8%以上的生產(chǎn)總值，是湖南省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的核心地區(qū)和黃金地帶。謀劃建設(shè)湘江綜合交通立體走廊，有助于科學(xué)構(gòu)建湘江流域現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系，形成綜合交通主動(dòng)脈的交通大格局，加速湖南省綜合立體交通網(wǎng)的構(gòu)建，支撐和積極引導(dǎo)湘江流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)科學(xué)發(fā)展，推進(jìn)湖南省全域旅游發(fā)展，促進(jìn)湖南省加快融入長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。因此，有必要對(duì)湘江流域的區(qū)域交通條件進(jìn)行評(píng)價(jià)。

空間相互作用是城市規(guī)劃和交通領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)典議題，而引力模型在空間經(jīng)濟(jì)、人文社科類研究中有著廣泛的應(yīng)用。本文采用的空間引力模型是在經(jīng)典引力模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)旅游、物流的不同特性構(gòu)建所得，國(guó)內(nèi)已有充分的研究與應(yīng)用。李山等[1]對(duì)旅游空間相互作用的引力模型進(jìn)行了詳細(xì)論述，并分別驗(yàn)證了牛頓型和威爾遜型的引力模型；陳佳媛[2]以廣東省的物流網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，開展了基于空間引力模型的廣東省區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究；王玉勤[3]構(gòu)建了貴州省三大物流圈的輻軸式物流網(wǎng)絡(luò)；謝聰?shù)萚4]對(duì)福建省各城市的物流質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，構(gòu)建了福建省區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)；崔保健等[5]研究了環(huán)渤海以及長(zhǎng)三角城市群的旅游空間結(jié)構(gòu)；馬紅[6]以遼西走廊為基礎(chǔ)，開展了旅游空間結(jié)構(gòu)的演化研究，利用空間引力模型構(gòu)建了遼西走廊的旅游經(jīng)濟(jì)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)；欒喬林等[7]利用空間引力模型對(duì)浙江省義烏市的城鎮(zhèn)空間關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行了分析；顏華實(shí)等[8]基于空間引力模型對(duì)揚(yáng)州市的跨江融合發(fā)展開展了研究；江小國(guó)等[9]基于空間引力模型研究了皖江城市帶和長(zhǎng)三角地區(qū)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)性?？臻g引力模型已在區(qū)域經(jīng)濟(jì)、物流、旅游等方面得到充分運(yùn)用，但在已有的研究中，對(duì)湘江流域的空間引力結(jié)構(gòu)研究較少，因此本文構(gòu)建了湘江流域的空間引力模型，在哈夫模型[10]的基礎(chǔ)上，從旅游和物流兩個(gè)角度構(gòu)建模型以分析城市間的引力強(qiáng)度。

綜合交通優(yōu)勢(shì)度的相關(guān)研究中，周博等[11]以廣東省為例，從交通優(yōu)勢(shì)度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行分析研究；周健等[12]對(duì)四川省的區(qū)域交通優(yōu)勢(shì)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。田小琴等[13]在2013年對(duì)湘江流域的綜合交通優(yōu)勢(shì)度進(jìn)行了分析。近10 a湘江流域交通運(yùn)輸水平發(fā)展迅速，且新時(shí)代對(duì)湘江流域的綜合交通運(yùn)輸體系提出了更高的要求，因此本文從湘江流域各地級(jí)市的綜合交通優(yōu)勢(shì)度出發(fā)，通過對(duì)交通的路網(wǎng)密度、交通設(shè)施鄰近度和區(qū)位優(yōu)勢(shì)3個(gè)維度，綜合評(píng)價(jià)湘江流域的交通綜合發(fā)展程度，并結(jié)合空間引力模型分析結(jié)果來(lái)研究湘江流域綜合交通優(yōu)勢(shì)水平與城市引力的契合程度，最后從構(gòu)建湘江綜合交通運(yùn)輸體系方面進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)域概況及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域?yàn)橄娼闪髁饔蚍秶?，以市?jí)行政區(qū)劃為基本單元，包括長(zhǎng)沙、湘潭、株洲、衡陽(yáng)、永州、岳陽(yáng)等6個(gè)地級(jí)市，面積8.06萬(wàn)km2。

湘江流域依托京廣鐵路、湘桂鐵路、京港澳高速、二廣高速、泉南高速和湘江航道等重要交通干線構(gòu)建南北方向沿湘江的主軸線，向北由湘江經(jīng)洞庭湖入長(zhǎng)江，西連成渝都市圈，東至長(zhǎng)三角城市群，同時(shí)對(duì)接京津冀、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶，輻射中蒙俄經(jīng)濟(jì)走廊、第二亞歐大陸橋經(jīng)濟(jì)走廊；向南對(duì)接廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)、東盟經(jīng)開區(qū)、粵港澳大灣區(qū)，是一條貫通湖南的關(guān)鍵戰(zhàn)略廊道，也是未來(lái)湖南省不斷優(yōu)化國(guó)內(nèi)布局，謀劃推進(jìn)全球布局的重要支撐之一。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于湖南省2021年發(fā)布的各地級(jí)市統(tǒng)計(jì)年鑒(公報(bào))等相關(guān)資料，并結(jié)合湖南省公路、鐵路、水運(yùn)、航空等交通節(jié)點(diǎn)及線網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)模型

2.1 空間引力模型

為了從宏觀上分析6個(gè)地級(jí)市在湘江流域的旅游、物流地位，本文從統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取了各城市的旅游經(jīng)濟(jì)資料和物流基礎(chǔ)資料，包括接待旅客總?cè)藬?shù)、旅游總收入、貨運(yùn)量、城市人口規(guī)模、城市距離?？紤]到目前湘江流域各城市之間的交通聯(lián)系以公路為主，因此采取公路貨運(yùn)量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，城市之間的距離采用公路距離，主要通過百度地圖查詢獲得。

空間引力模型分兩個(gè)角度構(gòu)建，從旅游角度來(lái)說(shuō)[1]，空間引力模型的計(jì)算公式如式(1)所示：

(1)

式中：Rij為城市i和城市j之間的旅游經(jīng)濟(jì)影響力；ri為城市i的旅游總收入，億元；ti為城市i和接待游客總?cè)舜?，萬(wàn)人次；dij為城市i和城市j之間的公路距離，km；得出結(jié)果后進(jìn)行歸一化。

從物流角度來(lái)說(shuō)，空間引力模型的計(jì)算公式如式(2)所示：

(2)

式中：Lij為城市i和城市j之間的物流聯(lián)系強(qiáng)度；hi分別為城市i的貨運(yùn)量，萬(wàn)t；pi為城市i的常住人口，萬(wàn)人；得出結(jié)果后進(jìn)行歸一化。

同時(shí)，本文利用GIS軟件將兩個(gè)空間引力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了可視化，如圖1所示。

圖1 湘江流域旅游空間引力和物流空間引力網(wǎng)絡(luò)圖

2.2 綜合交通優(yōu)勢(shì)度

綜合交通優(yōu)勢(shì)度由區(qū)域公路網(wǎng)密度、交通設(shè)施鄰近度和區(qū)位優(yōu)勢(shì)3個(gè)維度組成，將3個(gè)維度結(jié)果綜合后，即可得到各城市的交通優(yōu)勢(shì)度。

2.2.1公路網(wǎng)密度

公路網(wǎng)密度是指某區(qū)域內(nèi)公路(高速公路與一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路)總長(zhǎng)度與該區(qū)域總面積的比值，公路網(wǎng)密度越大，表示該區(qū)域的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況越好。本文根據(jù)不同等級(jí)公路的對(duì)應(yīng)權(quán)重，計(jì)算得出該區(qū)域的公路網(wǎng)密度，計(jì)算公式如式(3)所示：

(3)

式中：Di為城市i的公路網(wǎng)密度；αi為i類型公路對(duì)應(yīng)的權(quán)重；Li為i類型公路的長(zhǎng)度；Si為城市i的國(guó)土面積。

2.2.2交通設(shè)施鄰近度

交通設(shè)施鄰近度可體現(xiàn)研究節(jié)點(diǎn)與區(qū)域內(nèi)重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施(高速公路出入口、干線公路、鐵路站點(diǎn)、港口、機(jī)場(chǎng)等)之間的距離。通過GIS軟件對(duì)各城市行政中心與各交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的距離進(jìn)行計(jì)算，按距離遠(yuǎn)近打分，最后對(duì)總得分進(jìn)行歸一化處理，得出各研究節(jié)點(diǎn)的交通設(shè)施鄰近度，計(jì)算公式如式(4)所示：

(4)

式中：Ti為城市的交通設(shè)施鄰近度；Pim為i區(qū)域m種交通基礎(chǔ)設(shè)施的鄰近度，參照交通基礎(chǔ)設(shè)施影響度賦值表進(jìn)行打分，見表1。

表1 交通基礎(chǔ)設(shè)施影響度賦值類型子類型標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重賦值有鐵路樞紐站1.5樞紐站Lr≤30 km1鐵路30 km60 km0一般站有一般車站1Lr≤30 km0.5有高速公路出入口1.5高速Lc≤30 km0.5公路Lc>30 km0國(guó)道有國(guó)道1其他0有港口1.5港口港口Lp≤30 km130 km60 km0有樞紐機(jī)場(chǎng)2樞紐機(jī)場(chǎng)La≤30 km130 km60 km0有一般小機(jī)場(chǎng)1一般小機(jī)場(chǎng)Lc≤30 km0.5Lc>30 km0 注: Lr、Lc、Lp、La分別為區(qū)域行政中心與最近鐵路站、高速公路出入口、港口和機(jī)場(chǎng)的公路交通距離。

2.2.3區(qū)位優(yōu)勢(shì)

區(qū)位優(yōu)勢(shì)是表示區(qū)域內(nèi)其他城市至核心城市的距離，距離越小表示其他城市受核心城市的輻射作用越強(qiáng)，區(qū)位優(yōu)勢(shì)越大。根據(jù)湖南省“強(qiáng)省會(huì)”戰(zhàn)略和“長(zhǎng)株潭都市圈”發(fā)展規(guī)劃，本研究以長(zhǎng)沙為湘江流域及湖南省的核心城市。計(jì)算公式如式(5)所示：

(5)

式中：Si為區(qū)域i的區(qū)位優(yōu)勢(shì)；Sik為區(qū)域i與核心城市(長(zhǎng)沙)之間的距離。

本研究根據(jù)不同城市與核心城市的交通距離進(jìn)行分級(jí)，確定各級(jí)距離的不同權(quán)重賦值(見表2)。

表2 區(qū)位優(yōu)勢(shì)權(quán)重賦值0～80 km80～160 km160～250 km250～350 km>350 km2.521.510

2.2.4交通綜合優(yōu)勢(shì)度

將研究所得的3個(gè)維度指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化處理，并乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重，得到各個(gè)區(qū)域的交通優(yōu)勢(shì)度。計(jì)算公式如式(6)所示：

Ti=αi×Di+βi×Ti+γi×Si

(6)

式中：αi、βi、γi分別為公路網(wǎng)密度、交通設(shè)施鄰近度、區(qū)域優(yōu)勢(shì)歸一化后的權(quán)重系數(shù)，αi+βi+γi=1。

得出湘江流域3個(gè)不同維度的交通優(yōu)勢(shì)度及交通綜合優(yōu)勢(shì)度的空間格局，如圖2～3所示。

圖2 湘江流域公路網(wǎng)密度和交通基礎(chǔ)設(shè)施鄰近度的空間格局

圖3 湘江流域區(qū)位優(yōu)勢(shì)和交通綜合優(yōu)勢(shì)度的空間格局

3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

根據(jù)以上模型計(jì)算成果和可視化圖，對(duì)湘江流域的空間引力強(qiáng)度以及交通設(shè)施建設(shè)情況進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。

3.1 空間引力強(qiáng)度

從空間引力網(wǎng)絡(luò)圖可以看出，長(zhǎng)株潭3市之間的引力強(qiáng)度最大，這也契合了湖南省大力發(fā)展“長(zhǎng)株潭都市圈”的戰(zhàn)略規(guī)劃。在旅游角度，岳陽(yáng)與長(zhǎng)沙之間也有較強(qiáng)的引力強(qiáng)度；而從物流角度來(lái)看，較強(qiáng)的空間引力集中在長(zhǎng)株潭都市圈。

其他城市之間的空間引力均較小，這體現(xiàn)了湘江流域的旅游和貨運(yùn)開發(fā)程度不均勻，主要原因在于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不均衡，而構(gòu)建湘江流域的綜合交通運(yùn)輸體系，是促進(jìn)各地市旅游、運(yùn)輸發(fā)展，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)活力的重要舉措，湘江流域綜合交通的重點(diǎn)應(yīng)放在進(jìn)一步擴(kuò)大長(zhǎng)株潭都市圈的空間引力，增強(qiáng)長(zhǎng)株潭都市圈的輻射范圍上。

3.2 綜合交通優(yōu)勢(shì)度

1)公路網(wǎng)密度分析。從湘江流域公路網(wǎng)密度的空間格局可以看到，各地級(jí)市發(fā)展均較優(yōu)，歸一化后平均值為0.88，最小值為0.67(永州市)。同時(shí)湘江流域的整體公路網(wǎng)密度處于較高程度，發(fā)展較為均衡；但永州市因地形條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素限制，公路網(wǎng)密度處于中等水平。

2)交通基礎(chǔ)設(shè)施鄰近度分析。從湘江流域交通基礎(chǔ)設(shè)施鄰近度的空間格局可以看到，長(zhǎng)沙市、岳陽(yáng)市、株洲市、衡陽(yáng)市的交通基礎(chǔ)設(shè)施較為完善。湘潭市因距機(jī)場(chǎng)和鐵路樞紐站較遠(yuǎn)，交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平略低；永州市因港口發(fā)展滯后，暫無(wú)鐵路樞紐站等原因，交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平為湘江流域最低。

3)區(qū)位優(yōu)勢(shì)分析。從湘江流域區(qū)位優(yōu)勢(shì)的空間格局可以看到，長(zhǎng)株潭都市圈的區(qū)位優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)，岳陽(yáng)交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)處于中等水平，衡陽(yáng)市和永州市因距離核心城市長(zhǎng)沙市距離較遠(yuǎn)，區(qū)位優(yōu)勢(shì)較小。

4)交通綜合優(yōu)勢(shì)度分析。從湘江流域交通綜合優(yōu)勢(shì)度的空間格局可以看出，長(zhǎng)沙市、株洲市的交通綜合優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)。長(zhǎng)沙市作為湖南省的核心城市，在湖南省“強(qiáng)省會(huì)”戰(zhàn)略背景下，具備最強(qiáng)的交通綜合優(yōu)勢(shì)是合理的，有利于增強(qiáng)長(zhǎng)沙市的吸引與輻射能力。株洲市作為湖南省鐵路樞紐之一，且屬于長(zhǎng)株潭都市圈，具備較強(qiáng)的交通綜合優(yōu)勢(shì)。岳陽(yáng)市和衡陽(yáng)市屬于湖南省“3+5城市群”，具備政策優(yōu)勢(shì)，交通發(fā)展水平及綜合優(yōu)勢(shì)都較高。永州市距離核心城市長(zhǎng)沙市空間距離較遠(yuǎn)，且受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地形條件等因素制約，交通的綜合優(yōu)勢(shì)度不強(qiáng)。

4 結(jié)論與展望

本文以湘江流域的6個(gè)地級(jí)市為研究單元，首先構(gòu)建了各城市的空間引力模型，對(duì)城市之間的旅游、物流引力強(qiáng)度進(jìn)行了分析，然后從公路網(wǎng)密度、交通基礎(chǔ)設(shè)施鄰近度、區(qū)位優(yōu)勢(shì)3個(gè)維度，集成了綜合交通優(yōu)勢(shì)度，通過對(duì)交通優(yōu)勢(shì)的分析，結(jié)合城市的引力強(qiáng)度，得出以下結(jié)論：

1)目前湘江流域的城市引力強(qiáng)度基本與各城市的交通優(yōu)勢(shì)呈正相關(guān)關(guān)系，長(zhǎng)株潭3市的城市引力在旅游、物流角度來(lái)看均為湘江流域最強(qiáng)，而長(zhǎng)株潭3市的交通綜合優(yōu)勢(shì)度在整個(gè)湘江流域也具備一定優(yōu)勢(shì)，尤其是長(zhǎng)沙和株洲，現(xiàn)狀的交通發(fā)展可以較好地匹配城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，并可輻射帶動(dòng)周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2)湘江流域的核心發(fā)展區(qū)為長(zhǎng)株潭都市圈，而衡陽(yáng)市作為地理上的中心點(diǎn)，無(wú)論是空間引力強(qiáng)度還是交通綜合優(yōu)勢(shì)度，都未體現(xiàn)作為湖南省重要交通樞紐的作用，在湘江流域綜合交通運(yùn)輸體系構(gòu)建中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)衡陽(yáng)市作為國(guó)家級(jí)中部地區(qū)重點(diǎn)城市的空間基礎(chǔ)，增強(qiáng)衡陽(yáng)市銜接長(zhǎng)株潭地區(qū)與周邊區(qū)域的能力，打造中南地區(qū)區(qū)域性的物流中心、交通中心。

3)岳陽(yáng)市是湘江流域以及湖南省對(duì)接長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的門戶，也是湖南省唯一的國(guó)際貿(mào)易口岸城市。但岳陽(yáng)市對(duì)于湘江流域的空間引力有限，綜合交通優(yōu)勢(shì)度較長(zhǎng)沙、株洲偏弱，在湘江流域綜合交通運(yùn)輸體系構(gòu)建中，應(yīng)結(jié)合湘江新區(qū)北拓發(fā)展戰(zhàn)略等湖南省重大戰(zhàn)略，進(jìn)一步加強(qiáng)岳陽(yáng)市與長(zhǎng)沙市的交通運(yùn)輸聯(lián)系，加強(qiáng)岳陽(yáng)市的交通優(yōu)勢(shì)，更好地將湘江流域的綜合交通運(yùn)輸體系與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶聯(lián)系起來(lái)，通過長(zhǎng)江、京港澳大通道等交通要線，對(duì)接成渝都市圈、長(zhǎng)三角城市群、京津冀和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶等。

4)永州市相較于湘江流域的其他城市，與長(zhǎng)株潭都市圈空間距離較遠(yuǎn)，而且由于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限，空間引力和交通優(yōu)勢(shì)度均較差。在湘江流域的綜合交通運(yùn)輸體系構(gòu)建中，不僅要加強(qiáng)永州市與長(zhǎng)株潭都市圈的交通聯(lián)系，打破永州市交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平相對(duì)滯后的困局，也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)外聯(lián)系，將其作為湖南省對(duì)接北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)和粵港澳大灣區(qū)的重要門戶。增強(qiáng)永州市的對(duì)外交通發(fā)展水平也是有效提升湘江流域綜合交通運(yùn)輸發(fā)展水平，打造湘江“黃金水道”的必然要求。

(5)從整個(gè)湘江流域來(lái)看，目前湘江流域各區(qū)域的發(fā)展水平，從旅游、物流角度可看出發(fā)展并不均衡，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過分依賴于長(zhǎng)株潭都市圈，整個(gè)湘江流域的交通運(yùn)輸系統(tǒng)及交通網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性需進(jìn)一步加強(qiáng)。湘江流域的交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平總體上較好，但交通優(yōu)勢(shì)地區(qū)主要集中在長(zhǎng)株潭都市圈，沒有依托湘江形成“點(diǎn)-軸”的綜合交通運(yùn)輸體系，應(yīng)加強(qiáng)湘江流域的交通走廊構(gòu)建，形成湖南主動(dòng)融入長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、“一帶一路”的交通廊道，有效發(fā)揮湖南省作為全國(guó)“一帶一部”交通樞紐的優(yōu)勢(shì)。