楊偉奇

(1.四川師范大學(xué) 西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都　610066；2.四川師范大學(xué) 地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川 成都　610066)

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成綿樂高鐵對沿線城市可達(dá)性影響研究

楊偉奇1,2

(1.四川師范大學(xué) 西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610066；2.四川師范大學(xué) 地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川 成都610066)

探討高速鐵路的開通對沿線城市可達(dá)性影響，為四川省綜合交通建設(shè)及區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。應(yīng)用GIS空間分析反距離加權(quán)插值法，選取最短平均旅行時間、加權(quán)平均旅行時間及經(jīng)濟(jì)潛力3個指標(biāo)，分析成綿樂高鐵通車后，成都、德陽、綿陽、眉山、樂山5個沿線城市可達(dá)性的變化。研究結(jié)果顯示：成綿樂高鐵沿線城市最短平均旅行時間由開通前531.29min減少到285.82min，減少率為45.76%；加權(quán)平均旅行時間由開通前117.15min減少到60.11min，減少率為47.20%；經(jīng)濟(jì)潛力由開通前39 032 737.66增加到84 361 374.79，增加率為119.94%。成綿樂高鐵開通，使沿線城市整體可達(dá)性得到明顯改善，縮短了城市間的時間距離，有利于促進(jìn)研究區(qū)經(jīng)濟(jì)南北均衡協(xié)調(diào)發(fā)展。

成綿樂高鐵；可達(dá)性；反距離加權(quán)插值法

0　引言

高速鐵路(以下簡稱高鐵)在不同國家，不同時代有不同規(guī)定。中國高速鐵路是指新建設(shè)計(jì)開行250km/h(含預(yù)留)及以上動車組列車，初期運(yùn)營速度不小于200km/h的客運(yùn)專線鐵路[1]。高速鐵路是當(dāng)今世界“交通革命”的一個重要里程碑，產(chǎn)生明顯的 “時空壓縮”效應(yīng)，對區(qū)域交通可達(dá)性及其旅游空間格局變化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響[2,3]，對沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到推進(jìn)和均衡作用?？蛇_(dá)性體現(xiàn)了交通系統(tǒng)便利程度，決定了一個地區(qū)相對于另一個地區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢[4]。交通可達(dá)性是區(qū)域空間經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)再組織的“發(fā)生器”[5]。近年來，高速鐵路對區(qū)域可達(dá)性影響的研究引起廣泛關(guān)注。國外學(xué)者Coto-Millán等研究了高鐵對全國范圍內(nèi)城市可達(dá)性影響[6]；Kim分析了首爾—釜山高鐵開通對首都地區(qū)可達(dá)性的影響[7]；Willigers等分析了荷蘭高鐵可達(dá)性對商務(wù)辦公業(yè)區(qū)位的影響[8]。國內(nèi)學(xué)者張莉、陸峰等采用成本加權(quán)柵格算法研究江蘇省、武漢市等地區(qū)陸路交通的可達(dá)性空間格局與演化[9,10]；吳威等運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析法，對長三角地區(qū)的交通可達(dá)性進(jìn)行了研究[11]；汪德根等則通過最短旅行時間的可達(dá)性和一日交流圈等時圈格局變化，揭示了高速鐵路對長三角地區(qū)都市圈可達(dá)性影響[12]；蔣海兵等綜合利用網(wǎng)絡(luò)分析和成本柵格加權(quán)集成法，分析了高鐵通車前后全國陸路可達(dá)性的空間格局變化及京滬高鐵對區(qū)域陸路可達(dá)性的影響及空間分異特征[13-15]；姜博等利用可達(dá)性模型并結(jié)合GIS反距離加權(quán)插值技術(shù)，綜合測度了哈大高鐵通車前后沿線城市的可達(dá)性及其空間格局的演變[16]。

國內(nèi)外關(guān)于高鐵對地區(qū)可達(dá)性的研究成果較為豐富，研究范圍有全國性宏觀視角、有京津冀、長三角等城市群以及局部區(qū)域某一高鐵線的微觀視角，研究區(qū)域主要集中在中東部，對西部，尤其是西南地區(qū)的高鐵研究不多。鑒于此，以西南地區(qū)首條高速鐵路客運(yùn)專線為研究對象，利用GIS的空間分析功能，對高鐵通車前后沿線城市的可達(dá)性變化進(jìn)行分析，以期為四川省綜合交通建設(shè)及區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和協(xié)調(diào)提供決策依據(jù)。

1　研究區(qū)域概況

成綿樂高鐵即成綿樂城際高速鐵路客運(yùn)專線，起于成都東站，以成都市為中心，向北經(jīng)德陽市、綿陽市，向南經(jīng)眉山市、樂山市，是西南地區(qū)首條高速鐵路客運(yùn)專線。成綿樂高鐵全長323.19km，途經(jīng)21個車站[17]，于2014年12月通車。高鐵沿線五市，國土面積5.86萬km2，是四川省經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)、人口最為稠密、旅游經(jīng)濟(jì)最具活力的地區(qū)。2014年GDP總量15 304.61億元，占四川省的53.63%，人口2 891.75萬，占四川省的35.52%，人均GDP為52 925元，高于四川省平均水平的50.97%。

圖1　研究區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1　The traffic network distribution of the study area

2　研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1研究方法

可達(dá)性的衡量指標(biāo)有多種，常用的指標(biāo)包括加權(quán)平均旅行時間、最短旅行時間、區(qū)位優(yōu)勢潛力、經(jīng)濟(jì)潛能及日?？蛇_(dá)性等[18-21]。選取最短平均旅行時間、加權(quán)平均旅行時間、經(jīng)濟(jì)潛力指標(biāo)，分析成綿樂高鐵沿線主要城市可達(dá)性的變化，應(yīng)用GIS反距離加權(quán)插值法得到成綿樂高鐵通車前后3個指標(biāo)動態(tài)變化情況[16]。

2.1.1最短平均旅行時間

(1)

(1)式中，Ti表示區(qū)域內(nèi)i節(jié)點(diǎn)時間可達(dá)性，Tij表示通過某交通設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)從i節(jié)點(diǎn)到達(dá)經(jīng)濟(jì)中心城市j所花費(fèi)的最短時間，n為評價系統(tǒng)內(nèi)除i地以外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。該指標(biāo)的值越低，節(jié)點(diǎn)可達(dá)性越好；反之則可達(dá)性越差。

2.1.2加權(quán)平均旅行時間

(2)

(2)式中，Ai表示區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)i的可達(dá)性；Tij表示通過某交通設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)i到達(dá)j城市所花費(fèi)的最短時間；Mj為評價系統(tǒng)范圍內(nèi)中心城市j的某種社會經(jīng)濟(jì)要素的流量，即該經(jīng)濟(jì)中心的經(jīng)濟(jì)實(shí)力對周邊地區(qū)的輻射力或吸引力，通常用j城市的GDP、人口等指標(biāo)衡量，n為評價系統(tǒng)內(nèi)除i地以外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。該指標(biāo)值越低，節(jié)點(diǎn)可達(dá)性越高，反之指標(biāo)值越高，則節(jié)點(diǎn)可達(dá)性越低。

2.1.3經(jīng)濟(jì)潛力

(3)

(3)式中，Pi為研究區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)城市i的經(jīng)濟(jì)潛力；Mj與加權(quán)平均旅行時間模型中含義相同；Dij為i節(jié)點(diǎn)城市通過某種交通工具或者交通網(wǎng)絡(luò)到達(dá)j中心城市所花費(fèi)的時間、距離或費(fèi)用等；a為i與j節(jié)點(diǎn)城市間的摩擦系數(shù)，通常取1。該指標(biāo)值越高，節(jié)點(diǎn)可達(dá)性越高，反之指標(biāo)值越低，則節(jié)點(diǎn)可達(dá)性越低。

2.2數(shù)據(jù)來源于與處理

利用2009～2014年《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》獲取沿線城市人口和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)。通車前使用統(tǒng)計(jì)年鑒2013年數(shù)據(jù)。成綿樂高鐵2014年12月20日開通，因此通車后使用2015年數(shù)據(jù)，2015年數(shù)據(jù)根據(jù)2008～2013年平均增長率計(jì)算得到。高鐵沿線城市最短平均旅行時間利用成都客運(yùn)站列車時刻表，提取成綿樂高鐵開通前后，綿陽、德陽、成都、眉山、樂山5個城市中任意兩個城市的所有通車班次和時間數(shù)據(jù)，分別采取高鐵和非高鐵各班次通行時間的平均值，獲得城市間平均旅行時間數(shù)據(jù)(含不直達(dá)列車情況下的中轉(zhuǎn)班次，不考慮中轉(zhuǎn)滯留時間)。根據(jù)國家高鐵定義，結(jié)合成綿樂沿線實(shí)際情況，本文高鐵均采用以C開頭的城際列車，其余則為普通列車。

3　結(jié)果和分析

3.1最短平均旅行時間分析

將相關(guān)城際平均旅行時間、人口及GDP綜合數(shù)據(jù)帶入模型(1)中，得到成綿樂沿線各城市的最短平均旅行時間Ti值(表1)，根據(jù)(表1)數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析反距離加權(quán)插值法得到高鐵通車前后沿線城市最短平均旅行時間空間模擬分析圖(圖2)

表1　成綿樂高鐵沿線城市最短平均旅行時間Tab.1　The shortest average travel time of all cities along the Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway

從表1可知，成綿樂高鐵通車前后，沿線各城市最短平均旅行時間Ti的平均值分別為531.29min和285.82min，通車后減少率為45.76%。各城市間的有效平均旅行時間減少程度均在40%～50%之間。節(jié)點(diǎn)城市間最短平均旅行時間越高，可達(dá)性則越低。沿線城市可達(dá)性的變化進(jìn)行排序：樂山市>綿陽市>眉山市>成都市>德陽市，表明成綿樂高鐵通車后，樂山市的可達(dá)性提升幅度最大，德陽市的可達(dá)性提高幅度最低?？傮w來看，5個城市的減少率都沒有達(dá)到50%；城市之間的空間距離相距不遠(yuǎn)且相互聯(lián)系比較密切，分值相差不大，基本處于同一水平，均維持在45%上下。

圖2　成綿樂高鐵通車前后沿線城市最短平均旅行時間空間變化Fig.2　The spatial change of the shortest travel time of all cities along the line before and after the operation of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway

由圖2可以看出，通車前后成綿樂高鐵沿線整體最短平均旅行時間空間變化始終以成都市為中心且最低，樂山市和綿陽市為兩翼且最高，但高鐵通車后，減少率最大的區(qū)域是樂山市，其次是綿陽市，而減少率最小的是德陽市，其次是成都市。

3.2加權(quán)平均旅行時間分析

將相關(guān)城際平均旅行時間、人口及GDP綜合數(shù)據(jù)帶入模型(2)中，計(jì)算得到成綿樂沿線各城市的加權(quán)平均旅行時間Ai值(表2)，根據(jù)表2數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析反距離加權(quán)插值法，得到高鐵通車前后沿線城市加權(quán)平均旅行時間空間模擬分析圖(圖3)。

表2　成綿樂高鐵沿線城市加權(quán)平均旅行時間Tab.2　The weighted average travel time of all cities along the line of Chengdu-Mianyang- Leshan High-speed Railway

從表2可知，成綿樂高鐵通車前后，沿線各城市加權(quán)平均旅行時間Ti的平均值分別為117.15min和60.11min，減少率為47.20%。各城市間的加權(quán)平均旅行時間減少程度均在50%左右。節(jié)點(diǎn)城市加權(quán)平均旅行時間數(shù)值越高，可達(dá)性越低，反之，可達(dá)性越高。通車前后，德陽市的加權(quán)平均旅行時間始終最低，可達(dá)性最高。將沿線城市可達(dá)性的變化大小進(jìn)行排序：樂山市>眉山市>綿陽市>成都市>德陽市。高鐵通車后，樂山市的加權(quán)平均旅行時間可達(dá)性提升幅度最大，德陽市的可達(dá)性提高幅度最小。總體來看，成都、德陽、綿陽四城市減少率都在46%以下，高鐵開通前，以成都為中心，經(jīng)濟(jì)向北擴(kuò)張趨勢明顯，四城市之間相互聯(lián)系比較密切，分值相差不大；樂山、眉山兩城市減少率都在50%以上，高鐵開通后，增強(qiáng)了兩城市與其他城市的聯(lián)系，打破傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)向北擴(kuò)張趨勢，可達(dá)性改善程度大。

由圖3可以看出，通車前后，成綿樂高鐵沿線城市加權(quán)平均旅行時間空間變化始終以德陽市最低，樂山市最高，但高鐵通車后，減少率最大的區(qū)域是樂山市，其次是眉山市，而減少率最小的是德陽市，其次是成都市。

圖3　成綿樂高鐵通車前后沿線城市加權(quán)平均旅行時間空間變化Fig.3　The spatial change of the weighted travel time of all cities along the line before and after the operation of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway

3.3經(jīng)濟(jì)潛力分析

將相關(guān)城際平均旅行時間、人口及GDP綜合數(shù)據(jù)帶入模型(3)中，計(jì)算得到成綿樂沿線各城市的經(jīng)濟(jì)潛力Pi值(表3)，根據(jù)表3數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析反距離加權(quán)插值法得到高鐵通車前后沿線城市經(jīng)濟(jì)潛力空間模擬分析圖(圖4)

表3　成綿樂高鐵沿線城市經(jīng)濟(jì)潛力值Tab.3　The economic potential of all cities along the line of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway

由表3可知，成綿樂高鐵通車后，沿線各城市經(jīng)濟(jì)潛力增加率為119.94%，各城市提升程度均在60%以上。通車前后，德陽市的加權(quán)值始終最高，經(jīng)濟(jì)潛力最好。節(jié)點(diǎn)城市間經(jīng)濟(jì)潛力數(shù)值越高，可達(dá)性越高。將沿線城市可達(dá)性的變化大小進(jìn)行排序：樂山市>眉山市>綿陽市>德陽市>成都市。高鐵通車后，樂山市的經(jīng)濟(jì)潛力可達(dá)性提升幅度最大，達(dá)到183.59%，成都市的可達(dá)性提高幅度最低，僅為68.37%。最高的樂山市和最低的成都市增加率差值達(dá)到115.22%。沿線城市通車前后最短平均旅行時間、加權(quán)平均旅行時間減少率與經(jīng)濟(jì)潛力增加率存在顯著差異，主要表現(xiàn)在最短平均旅行時間與加權(quán)平均旅行時間減少率變化幅度較小，而經(jīng)濟(jì)潛力增加率較大，存在明顯的等級性，從經(jīng)濟(jì)潛力指標(biāo)看，成綿樂高鐵的開通對沿線城市可達(dá)性具有巨大的促進(jìn)作用。

由圖4可以看出，通車前樂山經(jīng)濟(jì)潛力最低，德陽市最高，但高鐵通車后增加率最大的區(qū)域就是樂山市，其次是眉山市，而增加率最小的仍然是德陽市，其次是成都市。

4　結(jié)論與討論

4.1結(jié)論

研究成綿樂高鐵對成都、德陽、綿陽、眉山、樂山5個沿線城市可達(dá)性的影響，研究顯示：

圖4　成綿樂高鐵通車前后沿線城市經(jīng)濟(jì)潛力空間變化Fig.4　The spatial change of the economic potential of all cities along the line before and after the operation of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway

1)成綿樂高鐵開通后，沿線地區(qū)可達(dá)性均有較大程度提升，時空收斂效果顯著。經(jīng)濟(jì)潛力增加率>加權(quán)平均旅行時間減少率>最短平均旅行時間減少率，成綿樂高鐵的開通，有利于挖掘地區(qū)經(jīng)濟(jì)潛力，縮短通勤時間，增強(qiáng)區(qū)域輻射能力，促進(jìn)區(qū)域整體發(fā)展。

2)成綿樂高鐵對于沿線城市可達(dá)性影響具有明顯的空間差異。位于成都市南側(cè)的樂山市和眉山市的可達(dá)性改善程度，大于成都北側(cè)的德陽市和綿陽市，尤其是經(jīng)濟(jì)潛力。高鐵開通后，提升了樂山市和眉山市的交通可達(dá)性，打破傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)北向擴(kuò)張趨勢，有利于促進(jìn)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)南北均衡協(xié)調(diào)發(fā)展。

4.2討論

1)成綿樂高鐵開通對沿線地區(qū)可達(dá)性有較大提升，但仍然有提升空間。比如成都和綿陽，高鐵班次的平均運(yùn)行時間與大眾所預(yù)期的30min仍有較大差距，兩市間的高鐵運(yùn)行速度基本在200km/h及以下。因此，建議在保證運(yùn)行安全情況下，進(jìn)一步提升成綿樂高鐵運(yùn)行速度，沿線地區(qū)的可達(dá)性、相互之間聯(lián)系的便利性和緊密性還將進(jìn)一步提升。

2)探討成綿樂高鐵對沿線城市可達(dá)性變化還有許多未考慮的因素，如：城市自身增長潛力，城市之間道路網(wǎng)格變化，不同交通方式選擇的中轉(zhuǎn)時間等，這些需要進(jìn)一步深入研究。

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Study on Chengdu-Mianyang-Leshan high-speed railway’s influence on the accessibility of cites along

YANG Weiqi1,2

(1.Key Laboratory of Land Resources Evaluation and Monitoring in Southwest, Ministry of Education, Sichuan Normal University, Chengdu,Sichuan 610066,China;2.Geography and Resources Science College,Sichuan Normal University, Chengdu,Sichuan 610066,China)

This paper the influence of the operation of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway on the accessibility of cites along and provided consult for the construction of integrated transport and coordinated regional society-economy development of Sichuan. The shortest travel time, weighted average travel time and economic potential were selected as three indicators, by applying the inverse distance weighted interpolation method in the spatial analysis function of GIS,the paper analyzed the influences of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway on the accessibility of the five cities,Chengdu, Deyang, Mianyang, Meishan and Leshan. The study indicated,after the operation of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway, the average shortest travel time of the five cities along the line reduced to 285.82 minutes from 531.29 minutes, the decrement rate was 45.76%; the weighted average travel time reduced to 60.11 minutes from 117.15minutes, the decrement rate was 47.2%; the average economic potential increased to 84 361 374.79 from 39 032 737.66, the increasing rate was 119.94%. The operation of Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway not only increased the accessibility of the cites along significantly and shortened the time distance between cities, but also had a certain theoretical and practical significance on the balanced and coordinated economy development between north and south of the study area.

Chengdu-Mianyang-Leshan High-speed Railway; accessibility ; inverse distance weighted interpolation method

1004—5570(2016)04-0017-06

2016-03-06

楊偉奇(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：人文地理，E-mail: 526097526@qq.com.

F530

A