熊昌盛，胡宇瑤，高海霞

（1.海南大學(xué)公共管理學(xué)院，海南 海口 570100；2.武漢大學(xué)中國(guó)中部發(fā)展研究院/區(qū)域與城鄉(xiāng)發(fā)展研究院，湖北 武漢 430072）

1 引言

作為高鐵及其網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)，高鐵站點(diǎn)在發(fā)揮交通樞紐作用的同時(shí)，也對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要推動(dòng)作用。高鐵站點(diǎn)是高鐵站房、站前廣場(chǎng)等其他配套設(shè)施的綜合體，其建設(shè)能帶動(dòng)大量資金投入，推動(dòng)就業(yè)增加[1]，還能改善區(qū)域交通可達(dá)性[2]，吸引人口匯集[3]與生產(chǎn)要素集中[4]，從而提升高鐵站點(diǎn)所在地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿5-6]。然而，高鐵站點(diǎn)建設(shè)以及引發(fā)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)也加速了周邊地區(qū)的土地利用變化與建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，導(dǎo)致土地資源占用、棲息地破壞以及生態(tài)環(huán)境惡化等問題[7]。在我國(guó)持續(xù)加快高鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及生態(tài)文明建設(shè)的背景下，客觀把握高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈效應(yīng)，對(duì)協(xié)調(diào)好高鐵站點(diǎn)周邊土地資源開發(fā)與保護(hù)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)界有關(guān)高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響研究主要集中在外部性特征揭示與作用績(jī)效評(píng)估兩方面。在揭示外部性特征上，一般認(rèn)為高鐵站點(diǎn)會(huì)帶動(dòng)周邊商業(yè)、住宅及產(chǎn)業(yè)用地的擴(kuò)張[8]，且隨著距離增加而呈現(xiàn)土地利用強(qiáng)度逐步減弱、土地利用復(fù)雜度逐步降低的變化規(guī)律[9]。如周俏[10]運(yùn)用TOD理論發(fā)現(xiàn)，我國(guó)高鐵站點(diǎn)周邊用地功能主要以商業(yè)和居住為主，且大城市普遍以商業(yè)用地為主，而中小型城市則以居住用地為主。在評(píng)估作用績(jī)效上，主要有兩種思路：一是將高鐵或高鐵站點(diǎn)作為虛擬變量納入到建設(shè)用地?cái)U(kuò)張驅(qū)動(dòng)力分析的計(jì)量模型中，并通過回歸系數(shù)來判斷高鐵或高鐵站點(diǎn)對(duì)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響程度與方向[11]。如譚榮輝等[12]采用多期雙重差分模型發(fā)現(xiàn)，高鐵站點(diǎn)開通會(huì)顯著促進(jìn)區(qū)域城市用地面積的增長(zhǎng)，且與高鐵站點(diǎn)所處城市的經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)與人口規(guī)模水平等相關(guān)，存在區(qū)域異質(zhì)性。二是通過比較高鐵或高鐵站點(diǎn)建設(shè)前、后不同時(shí)點(diǎn)周邊建設(shè)用地分布狀態(tài)的差異，以此評(píng)估其作用績(jī)效。如WU等[13]以全國(guó)高鐵為例，發(fā)現(xiàn)高鐵對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張有促進(jìn)作用，并且因城市發(fā)展水平不同而存在差異。

上述文獻(xiàn)為深入認(rèn)識(shí)高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響提供了重要參考，但在作用績(jī)效評(píng)估上仍存在不足。首先，基于“事前—事后”的對(duì)比評(píng)估思路均假定高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張是由其建設(shè)所引發(fā)的，忽視了即使在高鐵站點(diǎn)未建設(shè)的情形下，其周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張亦會(huì)發(fā)生的客觀事實(shí)，即未有效剝離高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地的自身發(fā)展需求，其評(píng)估結(jié)果很可能高估了高鐵站點(diǎn)的作用。其次，已有研究多關(guān)注京滬高鐵[14]、武廣高鐵[15]等占地規(guī)模較大、客流量較多、重要性程度較高的高鐵，但諸類高鐵站點(diǎn)所在地區(qū)本身就具有較強(qiáng)城市發(fā)展?jié)摿?，難以有效剝離高鐵站點(diǎn)外溢性影響中城市自身因素的作用，使得評(píng)估結(jié)果同樣存在偏差。

綜上，本文以海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)為例開展研究，原因在于：（1）海南東環(huán)高鐵位于海南島，地理位置相對(duì)獨(dú)立，受其他高鐵的空間外溢性影響較小；（2）海南島社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)靠后，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張并不劇烈。具體地，本文在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張時(shí)空演變特征的基礎(chǔ)上，借助反事實(shí)分析框架與FLUS模型，模擬高鐵站點(diǎn)在反事實(shí)情景下（即假定高鐵站點(diǎn)未建成）其周邊的建設(shè)用地分布狀況，并與事實(shí)情景下（即高鐵站點(diǎn)實(shí)際已建成）其周邊建設(shè)用地分布狀況進(jìn)行對(duì)比，以此評(píng)估高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的時(shí)空凈影響，即凈效應(yīng)。

2 評(píng)估框架構(gòu)建與作用范圍剖析

2.1 基于反事實(shí)分析框架的評(píng)估思路

為評(píng)估政策實(shí)施的凈效應(yīng)，RUBIN于1974年提出了反事實(shí)分析框架（Counterfactual Framework）的概念[16]，并將現(xiàn)實(shí)中政策實(shí)施后的狀態(tài)稱之為“事實(shí)”，而將假設(shè)研究區(qū)在未受到政策干預(yù)下的預(yù)測(cè)結(jié)果視為“反事實(shí)”，將反事實(shí)下預(yù)測(cè)結(jié)果與事實(shí)下實(shí)際結(jié)果之間的差異視為政策實(shí)施的處理效應(yīng)（Treatment Effect）。簡(jiǎn)言之，該框架將政策實(shí)施作為突發(fā)的外生變量，并通過對(duì)比外生變量在實(shí)際實(shí)施與假定未實(shí)施兩種情形下的差異，以此來刻畫政策實(shí)施的凈效應(yīng)。據(jù)此，可將高鐵站點(diǎn)建設(shè)視為突發(fā)的外生變量，通過考察高鐵站點(diǎn)建設(shè)（事實(shí)）與假定未建設(shè)（反事實(shí)）兩種情景下周邊建設(shè)用地分布狀況的差異，以此評(píng)估其對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈效應(yīng)。

具體地，將高鐵站點(diǎn)在開始建設(shè)t0時(shí)刻的建設(shè)用地分布狀況記為U1；將建設(shè)之前t0-n時(shí)刻的建設(shè)用地分布狀況記為U0；將高鐵站點(diǎn)實(shí)際建成后在時(shí)點(diǎn)t0+n的建設(shè)用地分布狀況定義為事實(shí)情景，記為U2；將高鐵站點(diǎn)假定未建設(shè)且在時(shí)點(diǎn)t0+n的建設(shè)用地分布狀況定義為反事實(shí)情景，記為U′2。而U2-U′2則反映了高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈影響（圖 1）。

圖1 基于反事實(shí)分析框架的評(píng)估思路Fig.1 Evaluation based on counterfactual analysis framework

但問題在于如何得到反事實(shí)情景下的U′2。大量研究表明[17-18]，土地利用覆被變化（含建設(shè)用地?cái)U(kuò)張）是一個(gè)具有典型馬爾可夫性質(zhì)的演化過程，即當(dāng)前時(shí)刻的土地利用覆被狀態(tài)僅與上一時(shí)刻的狀態(tài)有關(guān)[19]，而下一時(shí)刻的土地利用覆被變化也主要受上一時(shí)刻狀態(tài)的影響[20]。對(duì)此，本文認(rèn)為在假定高鐵站點(diǎn)未建設(shè)的反事實(shí)情景下，其周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張也將大體按照實(shí)際建設(shè)前的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張趨勢(shì)進(jìn)行演化。因此，可通過識(shí)別高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地分布狀態(tài)從U0到U1的演變趨勢(shì)，并以此模擬其在反事實(shí)情景下的建設(shè)用地分布狀態(tài)U′2。需注意，為有效評(píng)估凈影響，還需掌握高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的具體作用范圍。

2.2 高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用范圍剖析

高鐵站點(diǎn)是區(qū)域交通樞紐與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)。由區(qū)位理論可知，其（圖2中O點(diǎn)）對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用將隨著距離增加而逐漸降低，如圖2中AB段。此外，高鐵站點(diǎn)周邊地區(qū)的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張還可能受到諸如CBD、機(jī)場(chǎng)、市政中心等其他地理事物（圖2中O′點(diǎn)）的疊加作用，但也同樣遵循距離衰減法則，如圖2中CB段或CD段。因此，以高鐵站點(diǎn)為起點(diǎn)，隨著距離的增加，其周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張將遵循“先下降、再上升”的基本態(tài)勢(shì)，稱之為理想曲線。其中，AB段的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要是受高鐵站點(diǎn)的作用，本文視其為高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用范圍；而CB段與CD段的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要受其他地理事物的作用，暫不做考慮。

圖2 高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的理想曲線Fig.2 The ideal curve for the construction land expansion around high-speed railway stations

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 海南東環(huán)高鐵概況

海南東環(huán)高鐵是海南環(huán)島高鐵的東線段，北起?？?、南至三亞，途徑海南島東海岸6個(gè)市縣，設(shè)有15個(gè)站點(diǎn)，全線308 km，列車最高運(yùn)營(yíng)速度為250 km/h，于2007年9月開工建設(shè)，2010年12月開通運(yùn)營(yíng)。自開通運(yùn)營(yíng)以來，該高鐵線路日均發(fā)送旅客在4萬(wàn)人以上，是海南島交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈。

以海南東環(huán)高鐵中的10個(gè)站點(diǎn)為研究對(duì)象（不包括?？谡尽㈤L(zhǎng)流站、秀英站、城西站與和樂站）①海南東環(huán)高鐵的15個(gè)站點(diǎn)中，?？谡驹缭?002年便運(yùn)營(yíng)通車，是粵海鐵路的重要起點(diǎn)站；長(zhǎng)流站、秀英站、城西站均是在2019年才開放通車；而和樂站暫未開通客運(yùn)業(yè)務(wù)。，并借鑒已有關(guān)于高鐵站點(diǎn)作用范圍的相關(guān)研究，設(shè)定以各高鐵站點(diǎn)邊界范圍為中心的4.0 km緩沖區(qū)作為研究區(qū)[21-22]。同時(shí)，以海南東環(huán)高鐵開工建設(shè)前一年（2006年）反映高鐵站點(diǎn)建設(shè)運(yùn)營(yíng)前的情況，以完工時(shí)的年份（2010年）反映高鐵建設(shè)初期的情況，再以2018年反映高鐵站點(diǎn)運(yùn)營(yíng)后的情況。此外，為了后續(xù)模擬分析及精度驗(yàn)證的需要，增設(shè)1998年與2002年兩個(gè)研究時(shí)點(diǎn)。因此，本文的研究時(shí)點(diǎn)為1998年、2002年、2006年、2010年與2018年。其中，2006—2010年為高鐵站點(diǎn)建設(shè)期間，本文主要關(guān)注2010—2018年高鐵站點(diǎn)運(yùn)營(yíng)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張產(chǎn)生的作用。

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及預(yù)處理

全文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：（1）Landsat歷史系列影像與Sentinel等高分遙感影像，用于識(shí)別不同時(shí)點(diǎn)研究區(qū)土地利用覆被變化及高鐵站點(diǎn)邊界范圍，諸類影像數(shù)據(jù)主要通過Google Earth Engine（GEE）云平臺(tái)免費(fèi)獲取，其中，在選擇Landsat影像時(shí)，盡量選擇植被生長(zhǎng)較好的月份（如5—9月）以及以無云或少云為主的影像，確保地物影像豐富；（2）海南島居民點(diǎn)、主干道、公路、DEM等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，用于研究區(qū)土地利用覆被的動(dòng)態(tài)模擬分析，主要來源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心、Open Street Map開源網(wǎng)站等平臺(tái)。

將所有空間數(shù)據(jù)投影至相同坐標(biāo)系，確?？臻g位置信息保持一致。同時(shí)，結(jié)合各高鐵站點(diǎn)分布及高分遙感影像，通過目視解譯勾畫獲得各高鐵站點(diǎn)邊界范圍，包括站臺(tái)、站前廣場(chǎng)與配套基礎(chǔ)設(shè)施等。

3.3 基于光譜指數(shù)與GEE的土地利用覆被信息解譯

首先，根據(jù)不同地表覆被在遙感影像上具有不同光譜反射率的特性，分別采用歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）、增強(qiáng)型歸一化水體指數(shù)（Modified Normalized Difference Water Index, MNDWI）與歸一化不透水面指數(shù)（Normalized Difference Impervious Surface Index,NDISI）從Landsat系列影像中提取研究區(qū)不同時(shí)點(diǎn)的植被、水域及建設(shè)用地等地表覆被信息，具體通過GEE平臺(tái)編碼實(shí)現(xiàn)。其次，基于不同光譜指數(shù)提取的地表信息存在少量重疊，對(duì)此借助GEE平臺(tái)高分遙感影像（如Sentinel）目視判讀予以解決。最后，面向解譯的不同地類各隨機(jī)選擇500個(gè)樣點(diǎn)，將其與GEE平臺(tái)上同時(shí)點(diǎn)的高分辨率影像進(jìn)行地類信息對(duì)比，以此驗(yàn)證解譯結(jié)果的精度，結(jié)果顯示精度較高（表1），可用于下一步數(shù)據(jù)處理與分析。

表1 遙感影像參數(shù)及土地利用覆被信息解譯精度Tab.1 Parameters of remote sensing images and interpretation accuracy of land use cover information

3.4 基于緩沖區(qū)分析的高鐵站點(diǎn)作用范圍識(shí)別

采用緩沖區(qū)分析判定高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用范圍[23]。以高鐵站點(diǎn)邊界范圍為中心，0.5 km為間隔共生成8個(gè)緩沖區(qū)，匯總統(tǒng)計(jì)各緩沖環(huán)內(nèi)建設(shè)用地的變化。同時(shí)，考慮不同緩沖環(huán)的面積差異，將各緩沖區(qū)內(nèi)建設(shè)用地變化面積除以各緩沖環(huán)的面積以及研究時(shí)段，得到年均建設(shè)用地變化率，以此反映各緩沖環(huán)內(nèi)的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張狀況。由此繪制各高鐵站點(diǎn)周邊年均建設(shè)用地變化率隨距離增加的曲線，并結(jié)合前文理論分析，識(shí)別出各高鐵站點(diǎn)的影響范圍。

3.5 基于FLUS模型的反事實(shí)情景模擬

采用FLUS模型模擬反事實(shí)情景下研究區(qū)的土地利用覆被狀況。該模型是用于模擬人類活動(dòng)與自然影響下土地利用覆被變化的模型，主要由基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適宜性概率計(jì)算及基于自適應(yīng)慣性機(jī)制的元胞自動(dòng)機(jī)組成[24]。為提高模擬精度，在進(jìn)行模擬時(shí)，對(duì)海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)所經(jīng)市縣分別進(jìn)行模擬，并根據(jù)各市縣差異設(shè)置不同的模擬參數(shù)。具體如下：首先，采用隨機(jī)采樣策略提取一期數(shù)據(jù)的10%作為訓(xùn)練樣本，訓(xùn)練隱藏層數(shù)由軟件自動(dòng)生成，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算得出各高鐵站點(diǎn)所在市縣的土地利用類型適宜性概率圖層。其次，進(jìn)行轉(zhuǎn)換成本與鄰域因子參數(shù)的設(shè)置，轉(zhuǎn)換成本表示當(dāng)前用地類型轉(zhuǎn)換為需求類型的困難度，鄰域因子參數(shù)用以反映不同用地類型之間以及鄰域范圍內(nèi)不同用地單元間的相互作用，其范圍為0～1，數(shù)值越大表示該用地類型的擴(kuò)張能力越強(qiáng)[25]。本文選用3×3的Moore鄰域模型，并基于Markov鏈模擬得到未來年份各類用地的預(yù)期需求。最終，基于輪盤賭選擇的自適應(yīng)慣性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制確定元胞最終轉(zhuǎn)換的土地利用類型，從而實(shí)現(xiàn)未來年份的土地利用動(dòng)態(tài)模擬。整個(gè)技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 技術(shù)流程圖Fig.3 Technical flowchart

為驗(yàn)證模擬結(jié)果的精度，首先，利用1998年與2002年的實(shí)際數(shù)據(jù)模擬得到2006年的土地利用覆被模擬數(shù)據(jù)，并與2006年的土地利用覆被實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算Kappa系數(shù)以判斷模擬精度，當(dāng)Kappa系數(shù)值低于0.75時(shí)，則對(duì)相關(guān)模擬參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和重新模擬，直至Kappa系數(shù)達(dá)到0.75以上；其次，利用上一環(huán)節(jié)得到的模擬參數(shù)，結(jié)合2002年與2006年的土地利用覆被實(shí)際數(shù)據(jù)，得到2010年的土地利用覆被模擬數(shù)據(jù)，并將其與2006年的土地利用覆被實(shí)際數(shù)據(jù)相結(jié)合，得到2018年土地利用覆被模擬數(shù)據(jù)；最后，對(duì)比2018年土地利用覆被的實(shí)際數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)，評(píng)估高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈效應(yīng)。

4 結(jié)果分析

4.1 土地利用覆被解譯與模擬結(jié)果

解譯精度驗(yàn)證結(jié)果顯示，1998年、2002年、2006年、2010年、2018年土地利用覆被類型分類信息的Kappa系數(shù)均達(dá)到0.92以上，其建設(shè)用地的Kappa系數(shù)均大于0.90，精度較好。解譯結(jié)果顯示（圖4（ a）），海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)所在的6個(gè)市縣的建設(shè)用地均呈擴(kuò)張趨勢(shì)，且站點(diǎn)周邊也有一定擴(kuò)張。其中，?？谂c三亞的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模最為明顯，這與各市縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)密切相關(guān)。

圖4 海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)所在市縣土地利用覆被實(shí)際和模擬對(duì)比圖Fig.4 Comparison of actual and simulated land use cover in cities where the HER-HSR stations located

為驗(yàn)證FLUS模型的模擬精度，利用1998年和2002年的兩期土地利用覆被數(shù)據(jù)，模擬得到2006年的土地利用覆被數(shù)據(jù)，并將這一結(jié)果與2006年實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算Kappa系數(shù)。Kappa系數(shù)越接近1則表明模擬精度越好，當(dāng)Kappa系數(shù)大于0.8時(shí)，則說明模擬結(jié)果較好，可信度較高。計(jì)算結(jié)果顯示，本次驗(yàn)證在10%隨機(jī)采樣時(shí)的Kappa系數(shù)為0.82。其中，?？谑?、文昌市、瓊海市、萬(wàn)寧市、陵水市、三亞市2006年模擬建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)在10%隨機(jī)采樣時(shí)的kappa系數(shù)分別為0.92、0.90、0.86、0.87、0.92、0.89，模擬結(jié)果尤其是建設(shè)用地模擬結(jié)果具有較高精度。這表明FLUS模型能夠較為精確地模擬出接近真實(shí)的土地利用覆被格局，據(jù)此進(jìn)一步模擬得到的研究區(qū)2010年與2018年土地利用覆被數(shù)據(jù)，可用于反事實(shí)情景下的比較分析。模擬結(jié)果（圖4（b））顯示，2006—2018年，在海南東環(huán)高鐵未建設(shè)的反事實(shí)情景下，研究區(qū)各市縣建設(shè)用地同樣呈擴(kuò)張趨勢(shì)，且?？?、三亞的擴(kuò)張面積也最大。

4.2 事實(shí)情景下海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張分析

4.2.1 高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張分析

海南東環(huán)高鐵建成運(yùn)營(yíng)后，各站點(diǎn)周邊建設(shè)用地均有一定規(guī)模擴(kuò)張（圖5（a））。10個(gè)高鐵站點(diǎn)及其緩沖區(qū)范圍內(nèi)的建設(shè)用地由2006年的52.83 km2增長(zhǎng)至2010年的77.58 km2以及2018年的115.03 km2，年均新增率分別為11.71%與15.49%，后一時(shí)期擴(kuò)張速度更快。其中，?？跂|站與三亞站建設(shè)用地?cái)U(kuò)張面積相對(duì)較大，分別增加了19.93 km2和18.71 km2；擴(kuò)張面積在10～15 km2的有萬(wàn)寧站、美蘭站、陵水站；而其他站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張面積則相對(duì)較小，均在10 km2以下。從擴(kuò)張速度來看，建設(shè)用地年均新增率最高的站點(diǎn)為神州站與亞龍灣站，分別為160.58%與56.77%，這與該兩站點(diǎn)在高鐵建設(shè)前的建設(shè)用地規(guī)模較少有關(guān)；建設(shè)用地年均新增率在20%～40%之間的有博鰲站、萬(wàn)寧站、陵水站、三亞站；而小于20%的有?？跂|站、美蘭站、文昌站、瓊海站。其中，?？跂|站最小為7.32%，這是由于該站位于?？谑蟹比A地段，其緩沖區(qū)范圍內(nèi)的建設(shè)用地規(guī)模在高鐵建設(shè)前就較大。

圖5 事實(shí)與反事實(shí)情景下海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)緩沖區(qū)內(nèi)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張分布Fig.5 Distribution of construction land expansion around HER-HSR stations under factual and counterfactual scenarios

4.2.2 高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用范圍分析

緩沖區(qū)分析結(jié)果顯示（圖6），海南東環(huán)高鐵中共有6個(gè)站點(diǎn)（文昌站、瓊海站、萬(wàn)寧站、陵水站、亞龍灣站和三亞站）符合前文理論分析的理想曲線，即站點(diǎn)周邊建設(shè)用地年均擴(kuò)張率隨距離增加而出現(xiàn)“先下降、后上升”的變化趨勢(shì)。據(jù)此可判斷出高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用范圍大體在1.5～3.5 km。其中，陵水站的作用范圍最大為3.5 km；作用范圍為2 km的有瓊海站、文昌站、三亞站；作用范圍為1.5 km的有萬(wàn)寧站、亞龍灣站。此外，?？跂|站、美蘭站、博鰲站與神州站4個(gè)站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張均呈“先上升、后下降”的變化趨勢(shì)，不符合理想曲線，無法有效判斷其影響范圍。主要原因是?？跂|站位于城市繁華地帶，周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張更多地受到城市自身擴(kuò)張的影響；美蘭站位于美蘭機(jī)場(chǎng)地下，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張受到美蘭機(jī)場(chǎng)的影響更大；而博鰲站與神州站所處地理較為偏僻，且周邊交通閉塞，站點(diǎn)自身發(fā)展受限。

圖6 海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)周邊年均建設(shè)用地變化率曲線Fig.6 Curve of annual average expansion rate of construction land around HER-HSR stations

4.3 反事實(shí)情景下海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張分析

反事實(shí)情景下，研究期間各高鐵站點(diǎn)緩沖區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地同樣呈擴(kuò)張態(tài)勢(shì)（圖5（b）），但明顯弱于事實(shí)情景下的結(jié)果。10個(gè)高鐵站點(diǎn)緩沖區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地由2006年的52.83 km2分別擴(kuò)張至2010年的61.19 km2和2018年的75.76 km2，年均新增率分別為3.96%與3.62%，前一階段的擴(kuò)張速度更快。其中，?？跂|站與三亞站的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張面積同樣最大，分別為7.47 km2和4.16 km2，這與兩站點(diǎn)所處?？?、三亞的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高、用地需求較大有關(guān)；擴(kuò)張規(guī)模在2～4 km2的有瓊海站、美蘭站，分別為2.56 km2和2.40 km2；而其他站點(diǎn)及緩沖區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張面積均在2 km2以下，神州站擴(kuò)張面積最小為0.22 km2。從擴(kuò)張速度來看，建設(shè)用地年均新增率最高的站點(diǎn)是亞龍灣站和神州站，分別為13.35%和11.61%，年均建設(shè)用地變化率在5%～10%的有瓊海站、陵水站、三亞站；其余站點(diǎn)的年均建設(shè)用地?cái)U(kuò)張率均小于5%，?？跂|站年均建設(shè)用地?cái)U(kuò)張率最小為2.74%。

4.4 海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈效應(yīng)分析

4.4.1 事實(shí)與反事實(shí)情景的對(duì)比分析

對(duì)比兩種情景下建設(shè)用地分布格局差異可知（圖 7），2010年與2018年各高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地的模擬值明顯低于實(shí)際值，再次表明海南東環(huán)高鐵及其站點(diǎn)建設(shè)促進(jìn)了周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張。以2018年為例，對(duì)比各高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地的模擬值與實(shí)際值發(fā)現(xiàn)，排除海南島各市縣建設(shè)用地自身擴(kuò)張潛力后，海南東環(huán)高鐵開通運(yùn)營(yíng)使沿線10個(gè)高鐵站點(diǎn)4 km緩沖區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地凈增加了75.27 km2，年均增長(zhǎng)率為11.84%，每個(gè)站點(diǎn)周邊年均凈增加了7.53 km2，且不同站點(diǎn)之間也存在一定差異。其中，三亞站與海口東站周邊建設(shè)用地凈擴(kuò)張面積最大，分別為14.56 km2和12.46 km2；萬(wàn)寧站、美蘭站、陵水站、瓊海站的凈擴(kuò)張規(guī)模在6～12 km2；其他站點(diǎn)凈擴(kuò)張規(guī)模相對(duì)較小，均在6 km2以下，尤其是前期建設(shè)用地規(guī)模較少的博鰲站、神州站，其凈擴(kuò)張面積不足3 km2。這一特點(diǎn)與事實(shí)情景下的結(jié)果基本一致。此外，從擴(kuò)張速度來看，建設(shè)用地年均新增率最高的站點(diǎn)為神州站與亞龍灣站，分別是148.97%與39.42%，與事實(shí)情景下的結(jié)果一致；而年均新增率在15%～30%之間的有美蘭站、博鰲站、萬(wàn)寧站、陵水站、三亞站，其余站點(diǎn)均小于15%，海口東站最低為4.58%。

圖7 海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地的凈影響Fig.7 Net impact of HER-HSR stations on surrounding construction land

4.4.2 高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈影響

針對(duì)前文識(shí)別出作用范圍的6個(gè)高鐵站點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)比其各自作用范圍內(nèi)建設(shè)用地分布在事實(shí)與反事實(shí)情景下的差異，從而得到高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈效應(yīng)。從規(guī)模上看，陵水站的作用范圍最廣，建設(shè)用地凈擴(kuò)張面積最大為7.05 km2；在作用范圍為2 km的站點(diǎn)中，三亞站使周邊建設(shè)用地凈擴(kuò)張了5.06 km2，文昌站與瓊海站分別為1.29 km2與0.78 km2；而在作用范圍為1.5 km的站點(diǎn)中，萬(wàn)寧站與亞龍灣站使建設(shè)用地分別凈擴(kuò)張了2.95 km2與1.26 km2。從速度來看，萬(wàn)寧站建設(shè)用地年均新增率最大，為33.06%，其次是三亞站的32.80%；年均新增率在15%～30%的有陵水站、亞龍灣站；瓊海站年均新增率最小，為5.08%。

在空間分布上，高鐵站點(diǎn)引發(fā)的建設(shè)用地凈擴(kuò)張區(qū)域主要呈現(xiàn)沿“高鐵站點(diǎn)—主城區(qū)”“高鐵站點(diǎn)—旅游景區(qū)”方位分布的特征。文昌站、瓊海站、萬(wàn)寧站、陵水站及三亞站導(dǎo)致的建設(shè)用地凈擴(kuò)張區(qū)域主要分布在“高鐵站點(diǎn)—主城區(qū)”方向上，這是由于諸類高鐵站點(diǎn)位于城市近郊區(qū)，距主城區(qū)平均距離在3.57 km左右，而高鐵站點(diǎn)作為連接所在地主城區(qū)與其他地區(qū)的關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)，會(huì)受到所在地主城區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的牽引，從而導(dǎo)致高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張沿著“高鐵站點(diǎn)—主城區(qū)”方向分布。而亞龍灣站周邊建設(shè)用地凈擴(kuò)張的范圍主要分布在“高鐵站點(diǎn)—旅游景區(qū)”方向上，這是因?yàn)樵摳哞F站點(diǎn)靠近亞龍灣熱帶天堂森林公園東南側(cè)，且主要服務(wù)于當(dāng)?shù)芈每统鲂屑熬皡^(qū)發(fā)展。

此外，凈縮減區(qū)主要分布在原有建設(shè)用地周邊，但面積相對(duì)較小，這與建設(shè)用地?cái)U(kuò)張遵循馬爾可夫性質(zhì)的演化過程有關(guān)。在反事實(shí)情景下，新增建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要與上一時(shí)刻的建設(shè)用地分布狀況密切相關(guān)，因此多會(huì)在原有建設(shè)用地外圍分布。而事實(shí)情景下高鐵站點(diǎn)建設(shè)，打破了反事實(shí)情景下建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的演化格局，使得分布在原有建設(shè)用地外圍的新增建設(shè)用地減少了，因此出現(xiàn)了凈縮減區(qū)。

5 進(jìn)一步分析與啟示

5.1 高鐵站點(diǎn)為何會(huì)引發(fā)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張？

已有文獻(xiàn)證實(shí)了高鐵及其站點(diǎn)建設(shè)有助于強(qiáng)化區(qū)域經(jīng)貿(mào)聯(lián)系、降低交通運(yùn)輸成本和提升區(qū)域土地潛在開發(fā)價(jià)值[26]，從而引致商服用地[12]、工業(yè)用地[27]及住宅用地[28]需求的增長(zhǎng)，并導(dǎo)致建設(shè)用地?cái)U(kuò)張。在海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)的案例中，引發(fā)高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的主要原因與前人研究具有相似之處，但也存在細(xì)微差異。首先，海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)所在市縣是海南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高的地區(qū)，其建設(shè)運(yùn)營(yíng)會(huì)吸引大量客流量與貨運(yùn)量，人口聚集會(huì)催生對(duì)零售、商貿(mào)以及服務(wù)業(yè)的需求[29]，而貨物流動(dòng)則會(huì)促進(jìn)物流運(yùn)輸需求的增加，從而導(dǎo)致站點(diǎn)周邊商服、倉(cāng)儲(chǔ)用地的擴(kuò)張。其次，以站點(diǎn)為樞紐，海南東環(huán)高鐵建設(shè)運(yùn)營(yíng)進(jìn)一步壓縮了海南各市縣經(jīng)濟(jì)文化交流的時(shí)空距離，有效串聯(lián)起島內(nèi)各個(gè)景點(diǎn)，促進(jìn)了旅游業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展落地。同時(shí)，高鐵站點(diǎn)周邊零售業(yè)、商業(yè)的發(fā)展也會(huì)使周邊土地價(jià)值得到提升，進(jìn)而吸引住宅用地?cái)U(kuò)張[30]。最后，為充分發(fā)揮高鐵及其站點(diǎn)的交通運(yùn)輸作用，其周邊往往會(huì)配套公交站點(diǎn)、汽車站點(diǎn)、地鐵站點(diǎn)等城市交通基礎(chǔ)設(shè)施，這會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施與公共服務(wù)用地的擴(kuò)張。值得注意的是，海南東環(huán)高鐵各站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響范圍及程度不及武廣高鐵或京滬高鐵沿線站點(diǎn)[14-15]，其內(nèi)部不同高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的外溢性影響也存在差異性，這是由于各高鐵及站點(diǎn)所處社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、自然資源稟賦條件的不同所致，后續(xù)可對(duì)此展開相關(guān)實(shí)證研究。

5.2 高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈影響為何會(huì)更??？

針對(duì)本文識(shí)別出作用范圍的6個(gè)高鐵站點(diǎn)，對(duì)比其建設(shè)前、后周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的差異發(fā)現(xiàn)，6個(gè)高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張了24.85 km2；而基于反事實(shí)分析框架的評(píng)估結(jié)果則顯示，6個(gè)高鐵站點(diǎn)周邊建設(shè)用地凈增加了18.39 km2，明顯小于前者。究其原因，是因?yàn)榧词垢哞F站點(diǎn)未開通運(yùn)營(yíng)，其周邊地區(qū)也會(huì)因城市自身發(fā)展而帶來建設(shè)用地?cái)U(kuò)張。海南島作為中國(guó)唯一的熱帶島嶼省份，對(duì)外來人口尤其是“候鳥式”游客本身就具有較強(qiáng)吸引力。1998—2006年，海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)所在市縣每年接待游客總數(shù)由538.47萬(wàn)人增至1 144萬(wàn)人，這意味著即使海南東環(huán)高鐵未開通，2006—2018年游客接待量也將會(huì)隨國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而保持相同或更高比例的增長(zhǎng)，從而驅(qū)動(dòng)所在市縣旅游、商服、住宅等建設(shè)用地的擴(kuò)張。此外，在我國(guó)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，海南島各市縣也會(huì)因社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展增長(zhǎng)而驅(qū)動(dòng)用地需求增加，并帶來城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，這是不以高鐵站點(diǎn)建設(shè)與否而轉(zhuǎn)移的。而基于高鐵站點(diǎn)建設(shè)前、后時(shí)間差異對(duì)比的傳統(tǒng)評(píng)估思路并未排除這一點(diǎn)，反將其視為高鐵站點(diǎn)所帶來的結(jié)果，因此高估了其對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈影響?；诜词聦?shí)分析框架的思路有效排除了這一點(diǎn)，其評(píng)估結(jié)果更趨近于凈影響結(jié)果。

5.3 相關(guān)政策啟示

受選址與外溢效應(yīng)的影響，高鐵站點(diǎn)周邊往往是自然資源較優(yōu)、區(qū)位條件較好的區(qū)域，面臨著開發(fā)與保護(hù)的沖突。為協(xié)調(diào)好高鐵站點(diǎn)周邊資源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)，結(jié)合本文研究發(fā)現(xiàn)，可提出以下兩點(diǎn)建議。一方面，依據(jù)作用范圍分析結(jié)果，未來高鐵站點(diǎn)周邊地區(qū)的土地開發(fā)利用應(yīng)集中在1.5～3.5 km范圍內(nèi)，以此充分發(fā)揮高鐵站點(diǎn)的空間外溢效益，提升土地資源開發(fā)利用效率；另一方面，可通過國(guó)土空間規(guī)劃與用途管制，嚴(yán)格限制高鐵站點(diǎn)周邊3.5 km以外的土地開發(fā)，對(duì)土地資源及生態(tài)環(huán)境加以保護(hù)。此外，除?？跂|站、三亞站以外，海南東環(huán)高鐵中其他站點(diǎn)對(duì)周邊地區(qū)影響相對(duì)較弱，為了充分發(fā)揮高鐵站點(diǎn)的交通樞紐與經(jīng)濟(jì)結(jié)點(diǎn)作用，可考慮適當(dāng)投資城市道路建設(shè)，構(gòu)建起通往市縣中心的高速公路或主要道路，以形成高鐵站點(diǎn)周邊高效的交通聯(lián)系，增強(qiáng)對(duì)人流、物流的匯集能力。

6 結(jié)論與討論

針對(duì)傳統(tǒng)“事前—事后”評(píng)估框架或思路存在外部效應(yīng)高估的局限性，本文引入反事實(shí)分析框架與FLUS模型，模擬了海南東環(huán)高鐵各站點(diǎn)周邊在反事實(shí)情景（假定高鐵站點(diǎn)未建成）下的土地利用覆被格局，并與事實(shí)情景（高鐵站點(diǎn)已建）下的土地利用覆被格局進(jìn)行對(duì)比，以此評(píng)估海南東環(huán)高鐵站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的凈效應(yīng)。研究結(jié)果表明：

（1）2010—2018年，海南東環(huán)高鐵各站點(diǎn)周邊建設(shè)用地均呈擴(kuò)張趨勢(shì)，但存在內(nèi)部差異。其中，海口東站和三亞站因所處地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高而導(dǎo)致周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模最大，神州站周邊因前期建設(shè)用地規(guī)模較少而導(dǎo)致建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度最快。

（2）海南東環(huán)高鐵中有6個(gè)站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用范圍在1.5～3.5 km左右。另有4個(gè)站點(diǎn)對(duì)周邊建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的作用范圍因受其他主導(dǎo)因素的影響而難以有效界定。

（3）相比于“事前—事后”評(píng)估思路，基于反事實(shí)分析框架的評(píng)估結(jié)果能排除海南島城市自身發(fā)展帶來的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響，其評(píng)估結(jié)果更趨近于凈影響。截至2018年，海南東環(huán)高鐵開通運(yùn)營(yíng)使沿線10個(gè)高鐵站點(diǎn)在4 km緩沖區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地凈增加了75.27 km2。而對(duì)于識(shí)別出作用范圍的6個(gè)站點(diǎn)而言，高鐵站點(diǎn)開通運(yùn)營(yíng)使其周邊建設(shè)用地凈增加了18.39 km2，且主要沿著“高鐵站點(diǎn)—主城區(qū)”“高鐵站點(diǎn)—旅游景區(qū)”方向分布。

本文為客觀評(píng)估某地理或政策事件（比如大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施）對(duì)周邊土地利用覆被變化的凈影響提供了可行、可信的評(píng)估框架與方法手段，其評(píng)估結(jié)果能夠?yàn)閰f(xié)調(diào)好土地資源開發(fā)與保護(hù)提供更為準(zhǔn)確的信息。然而，本文仍有一定局限性。首先，基于反事實(shí)分析框架與FLUS模型模擬的反事實(shí)情景結(jié)果，無法有效排除其他因素的疊加作用，譬如海南國(guó)際旅游島建設(shè)戰(zhàn)略實(shí)施或全國(guó)生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)對(duì)全島建設(shè)用地?cái)U(kuò)張產(chǎn)生的影響，因此凈效應(yīng)評(píng)估結(jié)果也存在有偏的可能，但并不太影響本文所提出的凈效應(yīng)評(píng)估的創(chuàng)新思路。其次，基于FLUS模型的模擬精度會(huì)影響到全文凈效應(yīng)的評(píng)估結(jié)果，為增強(qiáng)該思路方法的說服力，下一步可圍繞模擬精度提升進(jìn)行FLUS模型改進(jìn)方面的研究。此外，土地利用變化或建設(shè)用地?cái)U(kuò)張受到自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多重因素的共同驅(qū)動(dòng)，而本文在開展反事實(shí)情景模擬分析時(shí)，并未考慮上述驅(qū)動(dòng)因素隨時(shí)間而變化的動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，未來有必要對(duì)上述因素加以考慮，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)模擬的需要。