湖北省公路交通可达性空间格局演化及影响因素 ■陈青 文重点关注地形和区位两个非经济社会因素对可达 低的十个县域，对其所处位置进行比较；利用ＧｅｏＤａ 【摘要】文章以１９９５年、２００５年和２０１５年三年为时间断 面，利用Ａｒｃｇｉ ｓ的网络分析工具，分析了湖北省公路交通 可达性的空间格局演化，并利用空间质心和地理探测器的 方法探讨了区位及地形因素对可达性的影响。结果表明： 性产生影响。但目前相关研究很少，只有少量较为 简单的定性描述。但获得地形和区位对区域交通可 达性影响的清晰性认识，对于完善可达性理论研究 软件获得湖北省交通可达性空间白相关结果，揭示 各县域相互位置对湖北省交通可达性区域格局的影 响。 湖北省县域公路交通可达性空间格局总体上呈圈层式结 以及指导区域交通具体实践具有重要价值。 选用“地理探测器”研究可达性与地形关系。 构，中部地区可达性高，外围地区可达性低，高速公路的 修建成为了提高交通可达性的有效手段。近２０年间，湖北 省县域公路交通可达性总体上不断提高，且省内交通可达 性的相对差距不断减小，湖北省的基础交通设施建设对边 远地区带来了更为明显的影响。不仅区位对可达性有基础 性影响，同时地形对可达性也有重要影响。其中，坡度比 高度影响更为明显，但地形影响总体呈现相对减弱的趋势。 【关键词］可达性地形区位网络分析 交通是区域物质和人员流动所依赖的基础，其 发展演化必然对区域经济联系、空间结构和城镇体 系等产生显著影响。在诸多交通网络评价方法中， 可达性被认为是一项应用广泛、行之有效的综合性 指标。至今关于可达性的确切含义尚存在一定的分 歧，但是学者普遍认为交通系统将可达性的基本含 义与个体在空间中移动的能力联系起来。 对于可达性度量目前常用的方法有拓扑法、距 离法、累积机会法、等值线法、重力模型法、平衡 系数法、时空法、效用法等。实际上，对于区域交 通通达性的测度实是对最小成本路径的求解，而最 小成本路径中包含不同类型距离，包括空间距离、 时间距离、经济距离、社会距离以及心理距离等， 其中经济距离需要较复杂数据运算而后两者相对抽 象，暂不讨论。而时间距离也是基于空间距离得到， 所以测度可达性最终要落脚到空间路网中。随着ＧＩＳ 技术的应用，目前测算空间距离主要有两种方法： 栅格赋权法和矢量网络法。栅格赋权法将研究区域 作为栅格研究，并根据不同道路类型和土地覆盖类 型对研究区域内每个栅格进行赋值，通过栅格计算 最终得到总体可达性格局。矢量网络法是依据 Ｄｉｊｋｓｔａｒ算法，以点和线代表现实中的路网结构， 求得目标区所抽象的点在区域交通网络中的可达 性。两种方法各有优缺点，栅格赋权法可以覆盖整 个区域，但对栅格进行赋权重较为主观；矢量网络 法的主要缺陷在于用节点和连线构成的网络模拟整 个区域，无法代替所有地域看见你。但笔者认为区 域内所有位置到区域核心点的距离与全局的宏观距 离相比影响很小，而且栅格数据结构并不如矢量数 据结构适合表达线状地理实体。所以论文采用矢量 网络法测算可达性。此外，分析交通可达性影响因 素对于更好地改善区域可达性具有重要意义。但现 有研究通常只分析可达性与经济发展水平等社会经 济内容的关系，而实际上二者是相互影响的，而且 很多时候交通往往作为经济社会的一部分，所以论 论文以湖北省为例，利用矢量网络法，选取 １９９５、２００５和２０１５三个时间节点测算湖北省各县 市区的公路交通可达性演化过程，并分析区位和地 形与可达性之间关系。 一、研究区域及数据来源 １．研究区域 湖北省位于华中地区、长江中游，历来是“九 省通衢”之地。截止２０１３年年末，湖北省高等级公 路通车里程２１２ ８９３ ｋｍ，铁路运营里程３ ５５１ ｋｍ。沪 汉蓉高铁与长江干流横贯东西，京广高铁纵贯南北， 武汉市是中国航空运输中心之一，海陆空综合交通 运输便利。 湖北省地势大致为东、西、北三面环山，中间 低平，略呈向南敞开的不完整盆地。在全省总面积 中，山地占５６％，超过面积半数。湖北省山地西高 东低，西部秦巴山区平均海拔超过１ ０００ ｍ，地形蜿 蜒曲折，对外联系非常不便。 ２．数据来源 公路交通网络数据以１９９５年、２００５年和２０１５ 年的《湖北省交通旅游图》为基础图件，通过在 Ａｒｃｇｉ ｓ中矢量化得到；ＤＥＭ数据从地理科学数据云 下载得到，为ＧＤＥＭ３０米分辨率数据；湖北省各县市 区的矢量数据从湖北省基础地理信息中心获取。 二、研究方法 １．可达性研究方法 论文的研究单元为县域，一个城市中的所有市 辖区被视为一个县域单元，以县域政府所在点代替 整个县域，实现点线面在湖北省公路交通网络中的 融合。将现有矢量数据在Ａｒｃｇｉ ｓ中建立网络数据 集，利用Ａｒｃｇｉｓ的网络分析模块建立Ｏ—Ｄ矩阵，通 过数据统计功能得到每个县域单位到其他县域的最 小空间距离之和。根据《国家公路设计标准》和湖 北省的实际情况，确定不同类型公路的时速，然后 用最短空间距离除以各路段所属的标准时速，得到 各县域到其它县域的最小时间距离之和，再通过在 Ａｒｃｇｉｓ的空间分析功能，对８３个节点进行克吕金 差值，得到湖北省公路交通可达性格局。然后分别 计算１９９５—２００５年、２０Ｏ５—２０１５年和ｌ９９５—２０１５ 年各县域可达性的变化幅度。研究中对可达性以及 变化幅度的分类均采用自然断裂点法，目的是最大 化组间差距并最优化组内相似值。 ２．可达性影响因素研究方法 区位对可达性影响的研究方法是分别在Ａｒｃｇｉｓ 中求出湖北省地理质心和三个时间点的可达性平均 中心，对其相互位置作比较；选择可达性最高和最 ３１８ “地理探测器”研究方法首次应用是在探测地方性 疾病形成的原因，随后在城市化形成机理和复种指 数影响因素等领域得到了应用，具体模型如下： Ｐ ＿ｌ＿ Ｅ ｌ ｎＤ，ｉ吒． 式中，ＰＤ，Ｕ为湖北省地形探测力指标，ｎ Ｄ，ｉ为 次一级区域样本数，ｍ为次级区域的个数，整个区 域 为湖北省公路交通可达性的方差， ｕ 为次一 级区域的方差。假设 ，≠Ｏ，模型成立，Ｐ的取值 区间为［０，１］，ＰＤ，Ｕ＝Ｏ时，表明湖北省交通可达性 呈随机分布，Ｐ Ｄ，Ｕ值越大，说明地形对湖北省区域 经济的影响越大。 三、结果分析 １．公路交通可达性空间格局总体特征 湖北省公路交通可达性总体上呈圈层模式，可 达性等值线呈不规则环形分布。湖北中部江汉平原 及其附近地区可达性最高，东西两侧地区可达性较 差，其中尤以西部更差。但比较三个不同时间断面 的交通可达性，１９９５年的可达性曲线最为平滑，２００５ 年可达性曲线明显向北和西北方向变形凸出，２Ｏ１５ 年可达性曲线向西南方向变形凸出。进一步分析可 以发现，不同时间圈层形状的变化与不同时间段交 通建设行为紧密相关，尤其是高速公路建设。１９９５ 年湖北省主干路网结构不够完善，高速公路里程很 短，只有沪蓉高速武汉至荆州段和武汉市周边几条 短程高速，所以在传统路网结构下的公路交通可达 性呈现明显的从中心向边缘递减的趋势。到２００５ 年，随着京广高速、二广高速和汉十高速的通车， 鄂西北以及鄂北方向交通可达性大为提高，同时沪 蓉高速在湖北省内的进一步延伸，也一定程度上提 高了宜昌地区和鄂东南方向的交通可达性，但程度 不及鄂西北和鄂北方向。到２０１５年湖北省已经形成 较为完整的高速公路系统，但由于高速公路对地形 崎岖地区的作用更为突出，所以沪蓉高速恩施段以 及恩黔高速和安来高速对鄂西南地区交通可达性的 提高作用更为明显。 进一步分析，１９９５－－２００５年可达性偏向西北和 北方向发展，是与国家加强东南沿海与西北和华北 联系的政策紧密相关的。而２００５－－２０１５年问，随着 成渝城市群的建设和重庆成为国家中心城市，加强 四川盆地与长三角的沟通成为重要的国家政策。所 以，湖北省的交通可达性在很大程度上是湖北省作 为重要交通中间通道而得以改变的。 城市建筑 ｒ 奢 Ｉ＿１ ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ．ＤＩＳＣＵＳＳＩＯＮ １９９５年湖北省路网 １９９５年湖北省变通可达性空间格局 、・ － ＿ｌ囊 ２００５年湖北省路网 空间捂局 ＇ 镬 ２０１ ５年湖北省路网 空间格局 ２．公路交通ＩＵ‘达性演化特征 （１）总体交通【】ｒ达性演化特征 性往前后两个阶段的增加比较均匀：１９９５和２００５ 年年各县域时问距离最大值均为成 ，但２００５年 比ｌ９９５年减少１０．６％，２０１５年的竹溪县则比２００５ 的咸丰县减少２２：ｊ％，可见２Ｏ０５—２０１５年湖北省 小幅度不如Ｉ墩人ｆｌｆＩ明盟；时州 离标准茇 ｑ－分别 为ｌ１ ３ ｈ、９７ｈ和７５ ｈ，变化幅度 １，１．２％变为２ ．７ ％， 湖北省内变通 Ｊ达性差距 加速减小。综合比较时 间距离最人值、 小值币ｌｌ标准等．Ｉ－Ｊ’以划断２０｛Ｆ米 湖北省公路交通 ｒＪ达性在总体提ｒ ｑ同时，刈边远 ’县市的 叮达性的改善效果更为叫ｊＩ ，起到ｊ 缩短Ｉ 域发展差距的作川。 嫩小恤ｈ ．｛２８ ２７３ ２４６ １ｇ９５ ２Ｏｌ ５年问，湖北省公路交通【】ｊ‘达性总体 Ｉ 小断提高，Ⅱ竹内县城交通叮达性差 不断减小。 １９９５，Ｆ备县城时问距离平均值为４５７ ｈ，到２００５年 为３９０ ｈ，比１９９５年减少ｌ４．７％，２ Ｕｌ ５年平均值 １ ｈ．比２００５年减少１４．４％，湖北肯公路交通可达 ＩＩ，¨ｉ １９９５ ２００５ ２０１ ５ 增强边缘地Ｉ）（交通通达性上作｝｝｛Ｊ’较大努力：时 川距离最小值从ｌ９９５年剌州『Ｈ的３２８ ｈ变为２００５ 潜江市２７３ｈ，到２０１５年再变为 ＩｆＩ县２４６ ｈ，减 表ｌ小Ｉｑ年份湖北钉县域时 距离１ － 指标统汁表 最火值 ｌＩ ７９（） ６９６ ５４ｌ 、ｒ均值 ｈ ４５７ ３９０ 粥４ 、准） －ｈ ｆｌ｛ Ｕ （２）县域单元交通可达性演化特， 总体上湖北省外 县域的可达性增强幅度要强 予Ｉ｝Ｉ部县域，但鄂 Ｉ１区腹地县域ｕ】．达性增强幅度 人。外 县域变化幅度大主要与其ｌ幸Ｊｊ始值较低有 县域，也是这ｌ０年问湖北省可达性增强的主要集聚 Ｉ）（：２００５－－２０ｌ５年问，鄂两南地１）（＝是县域可达性增 强的主要集聚 ，也括了咸丰县、米 县等６个县 城，此外还有湖北竹－｛ 部的京Ｉｌｌ县，ｉ １ｌＩ县也是２０１５ 较为明显。鄂两…区腹地县域定通田达性增 斐 较低表明这‘ 道路交通建没进干｛＋ 较为缓慢，这 龊 由于其高而崎岖的地）嘭地坍，处ｊ 湖北省 边远的 地区。在Ｉ９９５－－２００５年和２００５ ２０１５年交通建没 关。分阶段来香，１９９５－－２００５年ｎＪＪ，鄂 北地 。是 高增加幅度县域的最人集聚区，包括Ｊ 西县、 到省内时Ｉｎ＇ＪＦｆ！离之和最小的县域：综合两个阶段， Ｉ９９５—２Ｏｌ ５年问， 西北和鄂【， 阿地Ⅸ交通可达 要存其两侧的 西北和Ｊ鄂 高。 腰Ｊｆ的基础 颅 汁未来寸‘年鄂ｆ 腹地交通ｆ Ｊ达 仃可能会人 提 县等６个县域，鄂尔南地区也订黄梅、武穴等５个 增ＪＪｕ最为突出，此外鄂，尔南以及鄂。ｆＪ，１Ｅ地区增加也 ３ｌ９ ｌ９９５・部Ｏ５ｆ潮七省芟通髓土蔓，七Ｉ‘碗 ２００５—２ｏ１５年港北苗 通驰监化ｆＩｉ庸 １９ｇ５—２０１ｓ年瑚北售，出可 啦化暗＿曙 ‘１．． ． ●嘴 图２不同阶段湖北省交通可达性变化幅度 ３．公路交通可达性影响因素分析 （Ｉ）区位因素 在ＡｒｃｇｉＳ中分别生成湖北省地理质心和１９９５ 年、２００５年和２０１５年可达性平均中心，通过距离 测量得到三年可达性平均中心到湖北省地理质心的 距离分别为２６．４ ｋｍ、２７．１ ｋｍ和２６．９ｋｍ，总体上距 有强大的交通阻力因素，周围地区的可达性有可能 为了更清楚地分析区位因素对交通可达性的影 响，研究选取三个时间点中交通可达性最高和最低 比中部更高。但湖北省恰好外围地区为山地丘陵， 这又加剧了可达性的不平衡性。 的十个县域并将之表现在图中。ｌ９９５年和２００５年 表现较为相似，高交通可达性县域分布在武汉一枝 江一线，处于质心偏东偏南地区：而低交可可达性 县域位于鄂西地区． 呈比较明显地圈层形状。由 于多条交通干线的修建，２Ｏｌ５年高、低可达性格局 较之前变化较大，高可达性县域分布更为偏东，低 可达性县域分布更为零散，但总体上符合中部可达 性高、周围可达性低的分布特征。 离非常近。这表明区位对湖北省范围内交通可达性 的影响是基础性的。单纯从理论上看，在一块均质 区（意味着交通条件也是均质的）的交通可达性问 题可以简化为一条线段上的点的距离问题，那么位 置相对居中的点到其他所有点的距离之和总比周围 点要小。所以湖北省中部可达性高于周边地区。但 实际上一个区域不可能是均质区，如果中部地区具 １９９５年翻：：省窀诵可 抖意 ｝ 格 图３湖北省地理质心与不同年份可达性平均中心分布图 ２ＤＯ ｆｒ湖北省交睦 送挂岛ｆ吩布捂 ２０１５ｆｒ湖北省交避叫述眭商ｆ吩布捂旯 －＾ 一‘ ＿＾ｎ — ＿… 一Ｉ＋ 图４不同年份湖北省高低可达性县域分布图 空间自相关是指地理事物分布不同于空间位置的某一属性值之间的统计相关性．包括全局自相关 和局部自相关。湖北省１９９５年、２００５年和２０１５年 的全局自相关Ｍｏｒａｎ’ｓ Ｉ统计量分比为０．８６８１７４、 ０．８０４８２５和０．８０３３８８，湖北省交通可达性存在显著 的正空间自相关特性。同时，Ｍｏｒａｎ’Ｓ Ｉ统计量持 续下降，表明各县市的相对区位对湖北省交通可达 性整体影响减少。湖北省交通可达性局部空间自相 关集聚情况总体Ｊ二与湖北省高低可达性县域分布相 一致，中部江汉平原地区为高交通可达性集聚区， 鄂西北和鄂西南地区为低交通可达性分布区。 ２００５｛ —■ ，０ ＿… １图５不同年份湖北省交通可达性局部空间自相关集聚图 （２）地形 进行探测，分别得到１９９５年、２００５年和２０１５年海 地形因素可以分解为海拔高度和坡度两个指 标，利用“地理探测器”分别对湖北省海拔和坡度 拔和坡度对湖北省公路交通可达性的影响权重（表 ２）。可以发现，海拔与坡度两大地形因素对湖北省 公路交通可达性的影响权重平均超过０５，表明地 形对可达性的影响并不随机而有一定影响，但同时 ．影响并不强著。坡度的影响权重大于海拔，坡度对 ３２０ 城市建筑ｌ研究・探讨Ｉ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ｌ ＲＥＳＥＡＲＣＨ．ＤＩＳＣＵＳＳＩＯＮ 可达性的影响更大。在海拔相差不至于过分悬殊的 情况下，高原上筑路比山地相对容易，入藏铁路选 青藏线而不是滇藏线和川Ｉ藏线也是出于相同的考 虑。另外，海拔和坡度的影响权重总体上逐年递减， 可以看出地形因素对交通可达性的影响在减弱，这 也从侧面反映了人类改造自然能力的提高。 表２不同年份地形因素探测权重 础设施建设应该加大对这些县域的倾斜力度。 （３）三个时间断面的可达性平均中心距湖北省 地理中心的距离都很近，表明区位因素是湖北省内 交通可达性差异的基础性因素，外围地区的山地地 形加剧了这种不平衡性。但地形对可达性的影响相 对较弱，而且影响呈减小的趋势。 （４）区域是一个开放的系统，区域外围也是相 对的概念，湖北省边缘县域被限制在湖北省区域范 围内本身就不公平，如果考虑范围更大，边缘县域 的可达性会比测算的更高。如何平衡这种相对外围 的概念应该成为今后研究中需要重点注意的问题。 另外，区域内节点的联系不可能只有公路，如何将 不同交通方式整合在适量网络中研究也是今后需要 研究的重要内容。另外，出于简单化考虑，不同年 份速度标准没有变化，而实际上应该有所提高，所 以２００５年和２０１５年的真实可达性实际上要更高。 参考文献 ［１］Ｍｏｒｒｉｓ Ｊ Ｍ，Ｄｕｒａｂｌｅ Ｐ Ｌ，Ｗｉｇａｎ Ｍ Ｒ．Ａｃｃｅｓ－ ｓｉｂｉ１ｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｆｏｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｌａｎｎｉ— ［３］李平华，陆玉麒．可达性研究的回顾与展望【Ｊ］． 地理科学进展，２００５，２４（３）：６９—７８． 究进展评述［Ｊ］．地理科学进展，２００７，２６（５）： １１０． ［４］陈浩，陆峰，程昌秀．可达性度量方法及应用研 ［５］蒋海兵，徐建刚．基于交通可达性的中国地级以 上城市腹地划分［Ｊ］．兰州大学学报：自然科学 版，２Ｏ１Ｏ（４）：５８—６４． ［６３Ｗａｎｇ Ｊ Ｆ，Ｌｉ Ｘ Ｈ，Ｃｂｒｉｓｔａｋｏｓ Ｇ ｅｔ ａ１．６ｅ— ｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ——ｂａｓｅｄ ｈｅａｌｔｈ ｒｉｓｋ ａｓ—— ｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅｕｒａｌ ｔｕｂｅ ｄｅｆｅｃｔＳ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｅ ｓｈｕｎ Ｒｅｇｉｏｎ， 四、结语 （１）湖北省县域公路交通可达性空间格局总体 上呈圈层式结构，中部地区可达性高，外围地区可 达性低。可达性曲线的形状在１９９５－－２００５年和 ２００５－－２０１５年分别向西北和西南方形变形凸出，这 种可达性的变化受高速公路建设影响很大。 Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐ— ｈｉｅａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，２４（１）： １Ｏ７—１２７． （２）近２Ｏ年间，湖北省县域公路交通可达性 不断提高，且省内县域的差距不断减小。１９９５－－２００５ 年和２００５－－２０１５年两个时间段的湖北省公路交通 ［７］刘彦随，杨忍．中国县域城镇化的空间特征与形 成机理［Ｊ］．地理学报，２０１２，６７（８）：１０１１，１０２０ ［８］杨忍．环渤海地区耕地复种指数时空变化遥感反 演及影响因素探测［Ｊ］．地理科学，２０１３（５）： ５８８—５９３． 可达性增加比较均匀，但后一阶段在改善边缘地区 交通和缩小省内差异方面所取得的成就更大。总体 看，湖北省外围县域的可达性增强幅度要强于中部 县域，尤其是鄂西北和鄂西南地区，但鄂西山区腹 ｎｇｌＪＪ．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＰａｒｔＡ，１９７９， １３（２）：９１－１０９． （作者单位：武汉大学城市设计学院） ［２］杨涛，过秀成．城市交通可达性新概念及其应用 研究［Ｊ］．中国公路学报，１９９５，８（２）：２５—３Ｏ． 地县域可达性增强幅度不明显，未来湖北省交通基 （上接第３１６页） “统一策略”是指项目在方案阶段和总体阶段 都是作为一个整体建筑来设计的，同时整个项目所 遵循的总体消防策略、交通策略等也是在此阶段确 定的。无论之后依据的规范和业态及功能有何变化， 设计前后矛盾，施工衔接困难等问题。“不同标准” 是指由于项目周期较长，项目前后历经了《建筑设 计防火规范》《住宅设计标准》《汽车库、修车库、 停车场设计防火规范》《公共建筑节能设计标准》等 多种设计规范的更新，整个项目的施工图设计在遵 在整个设计和施工阶段均引入了大量的新技术、新 工艺。ｘ项目中仍有许多技术难点值得探讨，例如 怎样维持一个日客流量近３Ｏ万的地铁站在不停运 的状态下对项目进行整体建设施工等。本文受篇幅 所限，不再对这些问题进行详细阐述。ｘ项目作为 总体的设计策略始终维持不变。在“统一策略”的 大前提下，“分期建设”便成为了保障项目整体进度 的有力措施。由于项目前期设计时作为一个整体来 考虑，每期对于后期的施工均考虑了预留措施，避 免了采用“设计一期，建设一期”的方法时产生的 循总体设计策略的前提下分为多期，虽然每期均采 用了不同的国家规范作为设计标准，但最终仍保持 了项目整体设计的连贯性。 五、结语 上海在城市更新过程中一次新的尝试，对ＴＯＤ模式 今后在我国的发展具有十分重要的借鉴意义。 （作者单位：华东建筑研究院有限公司２００００２） ｘ项目作为一个超大型、极其复杂的ＴＯＤ项目， ３２１