李亞婷,秦耀辰,閆衛(wèi)陽,潘少奇

(河南大學(xué) a.黃河文明與可持續(xù)發(fā)展研究中心;b.環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,河南 開封 475001)

交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)程度決定了各地理單元空間相互作用的廣度和深度,交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是改變經(jīng)濟(jì)活動(dòng)區(qū)位優(yōu)勢(shì)的重要因素之一[1],古典和現(xiàn)代區(qū)位理論都是建立在交通分析基礎(chǔ)之上的[2]。交通網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)方法很多,其中,可達(dá)性被認(rèn)為是一項(xiàng)綜合的有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)[3]。在國(guó)內(nèi),這方面的研究也越來越多,曹小曙等分析了中國(guó)國(guó)家干線公路網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)的城市可達(dá)性空間格局[4];吳威等研究了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)公路網(wǎng)絡(luò)中主要節(jié)點(diǎn)城市的可達(dá)性空間格局及其演化規(guī)律[5];夏海斌,戴霄曄等分析了中國(guó)縣級(jí)尺度的交通便利性[6];張兵,金鳳君等研究了湖南公路網(wǎng)絡(luò)演變過程中帶來的可達(dá)性變化[7];徐旳,陸玉麟等分析了高等級(jí)公路網(wǎng)建設(shè)對(duì)區(qū)域可達(dá)性的影響[8];金鳳君,王嬌娥分析了 100多年來中國(guó)鐵路交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及由此引起的通達(dá)性空間格局的變化[9];羅鵬飛等探討了高速鐵路對(duì)區(qū)域可達(dá)性的影響[10];曹小曙,閻小培分析了改革開放以來經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的演化,以及由此引起的通達(dá)性空間格局的變化[11]。河南省地處中原,承東啟西,連南貫北,是全國(guó)最重要的陸路交通樞紐之一,交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)十分明顯。截至 2006年底,全省公路通車總里程達(dá)到 23.5萬km(含村道),在全國(guó)排在第一位,公路密度 141.53 km/100km2,在全國(guó)排在第二位。其中,全省高速公路通車總里程 2006年底達(dá)到 3439km,躍居全國(guó)第一。作者就1986—2006年河南省公路網(wǎng)絡(luò)的演變進(jìn)行了可達(dá)性分析,探討河南省公路網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展變化特征。

1 數(shù)據(jù)資料與研究方法

1.1 模型選取

可達(dá)性的研究一直備受眾多學(xué)者的關(guān)注,并在不同的研究側(cè)面予以不同的涵義[12-16]。隨著可達(dá)性研究的不斷深入,其評(píng)價(jià)方法也日益豐富[17-18],其中,利用最短路徑模型求可達(dá)性是衡量彼此連接程度的重要指標(biāo)。模型如下：構(gòu)造節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際運(yùn)輸時(shí)間,建立時(shí)間矩陣T,即

式中：tij表示從節(jié)點(diǎn) i到節(jié)點(diǎn) j的最短時(shí)間。由此,可算出某一節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性：越小 ,可達(dá)性越高 。

為了更好地說明整個(gè)河南省的公路交通網(wǎng)絡(luò)中各縣相對(duì)可達(dá)性水平的高低,引入可達(dá)性系數(shù)這個(gè)概念。可達(dá)性系數(shù)指節(jié)點(diǎn)的總運(yùn)輸時(shí)間(Ti)與網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)總運(yùn)輸時(shí)間的平均值的比,即

式中：Adi為節(jié)點(diǎn) i的可達(dá)性系數(shù)?？蛇_(dá)性系數(shù)越小,可達(dá)性狀況越好。可達(dá)性系數(shù)大于 1,說明該城市的可達(dá)性狀況低于各縣級(jí)城市的可達(dá)性平均水平;反之,則高于各縣級(jí)城市的可達(dá)性平均水平。

1.2 數(shù)據(jù)來源與技術(shù)路線

該研究以河南省縣級(jí)城市作為公路網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),構(gòu)建河南省公路網(wǎng)絡(luò)體系。依據(jù)河南省公路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),選取 3個(gè)年份作為研究斷面：1986年,河南公路網(wǎng)絡(luò)以一般干線和普通公路為主;1986—1996年間,網(wǎng)絡(luò)格局基本沒有發(fā)生大的變化,主要以提高公路等級(jí)為主,1996年河南公路網(wǎng)絡(luò)主要以國(guó)道和省道為主;1996年以后,高速公路大規(guī)模興建,公路網(wǎng)絡(luò)格局發(fā)生了很大變化,2006年形成了高速公路、國(guó)道、省道的發(fā)展格局。以1987年地圖出版社的“中國(guó)分省公路交通地圖冊(cè)”、1997年地圖出版社出版的“河南省地圖集”和 2007年中國(guó)地圖出版社的“新編河南省公路里程地圖冊(cè)”3個(gè)時(shí)間斷面交通圖為資料來源,在 ArcGIS的二次開發(fā)環(huán)境下,利用VBA實(shí)現(xiàn)任意兩點(diǎn)間的最短路徑(最短時(shí)間),建立距離矩陣。因?yàn)闇y(cè)度的是時(shí)間距離,需要設(shè)定不同時(shí)間斷面不同公路類型的行車速度。根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003)規(guī)定的公路速度,設(shè)定各時(shí)間斷面各類公路平均行車速度如下：1986年油面干線、普通干線、普通公路平均行車速度分別為：40,30,20 km/h;1996年國(guó)道、省道平均行車速度分別為：60,40km/h;2006年高速公路、國(guó)道、省道行車速度分別為：100,70,50km/h。計(jì)算過程中忽略在城市節(jié)點(diǎn)處的時(shí)間消耗。

2 結(jié)果分析

2.1 可達(dá)性空間格局分析

2.1.1 可達(dá)性值形成以許昌縣、新鄭、長(zhǎng)葛、臨潁、滎陽、中牟等河南省中部及中北部縣級(jí)城市為核心,向外圍逐漸增高,大致呈不規(guī)則環(huán)狀分布格局(圖 1)。其中,1986年可達(dá)性等值線分布不是很規(guī)則,登封、通許、扶溝、西華與周圍區(qū)域相比可達(dá)性值較高,交通可達(dá)性較差;1996年等值線呈現(xiàn)相對(duì)較規(guī)則的環(huán)狀分布格局;2006年,可達(dá)性等值線相對(duì)平滑平整。另外,河南省北部、東部交通可達(dá)性分別較南部、西部好,這主要受河南省地形的影響。

圖 1 1986—2006年河南省公路網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性格局演變Fig.1 The evolution of spatial structure of highway accessibility in Henan Province,1986—2006

2.1.2 研究期內(nèi)可達(dá)性最好的 15個(gè)縣和最差的 15個(gè)縣變化不是很大(表 1)?？蛇_(dá)性比較好的縣級(jí)城市主要有許昌縣、新鄭、長(zhǎng)葛、臨潁、襄城、中牟、滎陽等,位于河南省的中部及中北部?？蛇_(dá)性較差的縣級(jí)城市包括臺(tái)前、新縣、商城、固始、淅川、盧氏、光山、林州、西峽等,均分布在河南省的邊緣地帶,3個(gè)時(shí)間斷面中,新縣、臺(tái)前始終是可達(dá)性最差的 2個(gè)縣;另外,在可達(dá)性最差的15個(gè)縣中信陽所占的比例最大。許昌縣、新鄭、長(zhǎng)葛、臨潁、襄城、中牟、滎陽位于中原城市群帶內(nèi),新鄭、中牟、滎陽是省會(huì)鄭州的衛(wèi)星城市,受鄭州的經(jīng)濟(jì)輻射作用,經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)較好,滎陽又是我國(guó)的鋁都,重工業(yè)發(fā)達(dá);長(zhǎng)葛、臨潁、襄城位于交通主干道沿線,交通基礎(chǔ)條件好,經(jīng)濟(jì)條件也相對(duì)較好。臺(tái)前、新縣、商城、固始、淅川、盧氏、光山、林州、西峽都位于河南省的邊緣地帶,離該省的經(jīng)濟(jì)中心、政治中心鄭州比較遠(yuǎn),受鄭州經(jīng)濟(jì)輻射的影響相對(duì)來說比較弱;另外,河南省的西部及南部地形比較復(fù)雜,這對(duì)交通也產(chǎn)生很大的影響。

表 1 河南省可達(dá)性水平前 15位和后 15位的城市Tab.1 The first and the last 15 cities in urban accessibility in Henan Province

2.1.3 1986,1996,2006年可達(dá)性高于平均水平的縣級(jí)城市分別占總數(shù)的 55.96%,58.18%,58.72%。其中,焦作、鄭州、開封、平頂山、漯河、許昌 6個(gè)市的縣級(jí)城市可達(dá)性系數(shù)均小于 1,交通條件最好,而濮陽、信陽則相反,交通條件最差。由此可見,位于地形條件好,又位于省會(huì)鄭州及交通干線附近的縣級(jí)城市可達(dá)性最好,向外圍越來越差。1986—1996年和 1996—2006年可達(dá)性系數(shù)均增加的縣包括：林州、范縣、臺(tái)前、鞏義、新鄭、新安、欒川 、郟縣 、襄城 、淮陽 、永城 、遂平 、新縣 、潢川 、息縣 、淮濱、固始、澠池、陜縣、桐柏,這些縣的公路交通可達(dá)性排名有所后退。與之相反,可達(dá)性系數(shù)一直減小的縣包括 ：原陽 、長(zhǎng) 垣 、尉氏 、通許 、寶豐 、葉縣 、舞陽 、西華 、寧陵、夏邑、正陽、泌陽、南召,這些縣的交通條件比以前有所提高。

2.2 可達(dá)性動(dòng)態(tài)演化

2.2.1 隨著河南省公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步完善,河南省整體可達(dá)性及各縣的可達(dá)性均有大幅度的提高(圖 2)。河南整體可達(dá)性值由 1986年的 96419.42 h下降為 1996年的 58744.39h,減少 37675.03h(39.07%),2006年下降為 37425.59h,減少 21318.81 h(36.29%);各縣可達(dá)性均值由 1986年的 8.12 h減至 1996年的 4.90h,減少3.22h(39.66%),最高減少 4.82 h(新縣),減少率最高達(dá) 51.01%(原陽);2006年可達(dá)性均值減至 3.18 h,比1996年減少 1.72h(35.1%),最高減少 2.87 h(汝陽),減少率最高達(dá) 48.91%(汝陽)。不同階段可達(dá)性的提高幅度又有所不同,1986—1996年各縣可達(dá)性減少幅度平均值為 39.65%,高于 1996—2006年各縣可達(dá)性減少幅度平均值 35.76%。

圖 2 1986—2006年河南省公路網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性值變化Fig.2 The changes of highway accessibility va lue in Henan Province,1986—2006

2.2.2 計(jì)算河南省各縣級(jí)城市在 8h內(nèi)、4h內(nèi)可以到達(dá)省內(nèi)其他任一城市的數(shù)量,得出：1986年各縣級(jí)城市 8 h內(nèi)可以到達(dá)省內(nèi)其他任一城市數(shù)量的平均數(shù)為 53個(gè),4 h以內(nèi)為 13個(gè)。1996年2個(gè)平均數(shù)分別增加到 98個(gè)和40個(gè)。2006年除了新縣和臺(tái)前縣之間需要 8.11 h以外,其他任意 2個(gè)縣級(jí)城市在 8h以內(nèi)均可到達(dá),4h內(nèi)的平均數(shù)增加到 78個(gè);其中,臨潁、鄢陵、舞陽、長(zhǎng)葛、襄城、葉縣、西平、許昌縣 4h內(nèi)可以到達(dá)省內(nèi)其他任一城市的數(shù)量都在 100個(gè)以上,這些縣級(jí)城市在空間上位于河南省的中部,且分布在中原城市群內(nèi)及周圍地區(qū),經(jīng)濟(jì)條件較好,交通基礎(chǔ)設(shè)施比較完善。同樣,交通可達(dá)性越好,也越有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這與上面的分析是一致的。

2.2.3 從圖1及表 2中可以看出：中原城市群的可達(dá)性是最好的,發(fā)展速度也是最快的,而且,在 1986—1996,1986—2006年的時(shí)間段內(nèi)可達(dá)性值分別減少了41.44%,62.10%,也是相應(yīng)階段 4個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)中減少最多的。黃淮地區(qū)則相反,是 4個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)中發(fā)展最為緩慢的,20年來可達(dá)性值的減少率在 60%以下。

2.3 可達(dá)性的均衡性和穩(wěn)定性

分析各縣間可達(dá)性的最大值和最小值,其極差值顯著減?。?986,1996,2006年 3個(gè)時(shí)間斷面的極差值分別為：687.19,429.78,293.52,1986—2006年遞減幅度達(dá)57.3%。另外,統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用樣本的標(biāo)準(zhǔn)方差來衡量對(duì)象分布的均衡程度。河南省 1986,1996,2006年的各縣可達(dá)性值標(biāo)準(zhǔn)方差分別為：158.88,106.58,71.89。樣本標(biāo)準(zhǔn)方差的減少說明,隨著河南省公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的進(jìn)一步完善,省內(nèi)各縣的可達(dá)性有了整體提高,可達(dá)性分布趨于平衡。再分別對(duì)中原城市群、豫北、豫西豫西南、黃淮地區(qū)各縣的可達(dá)性值的標(biāo)準(zhǔn)方差分析看出,中原城市群各縣可達(dá)性均衡化發(fā)展的態(tài)勢(shì)較豫北、豫西豫西南、黃淮地區(qū)好得多,這說明河南省不同區(qū)域公路網(wǎng)的建設(shè)還存在比較顯著的差距。今后應(yīng)加大對(duì)河南省周邊城市公路建設(shè)的投資力度,使河南省的公路交通網(wǎng)絡(luò)更趨均衡穩(wěn)定。

3 結(jié)論

河南省公路網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)的各縣可達(dá)性值呈不規(guī)則環(huán)狀分布。可達(dá)性好的縣級(jí)城市主要分布在以許昌縣、新鄭、長(zhǎng)葛、臨潁、襄城、中牟、滎陽等為中心的中部及中北部,由中部及中北部向外圍可達(dá)性值越來越大。

表 2 1986—2006年河南省四大經(jīng)濟(jì)區(qū)公路網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性值變率Tab.2 The changing rate of highw ay accessibility va lue in four major economy regions o f Henan Province,1986—2006

影響交通可達(dá)性空間格局變化的因素很多,但最主要的是經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施的修建與完善。隨著河南省公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步完善,特別是高速公路的建成,河南省整體可達(dá)性及各縣的可達(dá)性均有大幅度的提高,可達(dá)性分布趨于平衡。但在不同階段各縣可達(dá)性的提高幅度不同,1986—1996年間各縣可達(dá)性提升幅度較之1996—2006年間稍大,每一階段各縣可達(dá)性值的變率都呈現(xiàn)多極格局。

以一個(gè)工作日計(jì)算,到 2006年除新縣和臺(tái)前縣之間需要 8.11h以外,其他任意 2個(gè)縣級(jí)城市在 8 h以內(nèi)均可到達(dá),而位于中原城市群內(nèi)的一些縣級(jí)城市 4 h以內(nèi)到省內(nèi)其他任一城市的數(shù)量達(dá)到了 100個(gè)以上。

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