周鵬，白永平，馬衛(wèi)

(1.西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，蘭州730070;2.陜西師范大學(xué)交通地理與空間規(guī)劃研究所，西安710062)

0 引言

交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對區(qū)域發(fā)展具有引導(dǎo)、支撐和保障作用［1］，同時其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，歷來是交通地理、經(jīng)濟(jì)地理等國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，所以研究成果較為豐富［2－5］。金鳳君等［6］首次闡述了交通優(yōu)勢度的概念及評價模型，并對全國2 365個縣域的交通優(yōu)勢度進(jìn)行了甄別，交通優(yōu)勢度指標(biāo)的綜合集成較好地反映了區(qū)域交通基礎(chǔ)設(shè)施情況。隨后有不少學(xué)者對交通優(yōu)勢度進(jìn)行了相關(guān)研究，主要集中在兩大視角:一是從不同尺度上評價某一區(qū)域交通優(yōu)勢度及空間格局。如吳旗韜等［7］從路網(wǎng)密度、交通設(shè)施影響度、交通樞紐輻射水平3個方面構(gòu)建了交通優(yōu)勢度評價指標(biāo)體系，定量分析了廣東省各縣域交通優(yōu)勢度;吳威等［8］、周寧等［9］、蔡安寧等［10］分別研究了長三角、黃淮海地區(qū)、江蘇省縣域交通優(yōu)勢度的空間格局。二是研究交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，從探討交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間關(guān)聯(lián)［11－12］到討論交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)及組合類型［13－15］。

從已有成果看，對地區(qū)交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的研究存在以下不足:研究區(qū)域主要集中在較發(fā)達(dá)地區(qū)的大中尺度，研究方法從簡單的相關(guān)分析到耦合協(xié)調(diào)評價，通常的經(jīng)濟(jì)潛能模型沒有考慮到區(qū)域節(jié)點(diǎn)自身的影響?；诖?，本研究從交通網(wǎng)密度、交通可達(dá)性及區(qū)位優(yōu)勢度3方面構(gòu)建交通優(yōu)勢度的綜合評價指標(biāo)體系，并通過擴(kuò)展后的潛能模型得到各縣域經(jīng)濟(jì)潛能值，對2005，2012年甘肅省縣域交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)潛能進(jìn)行測度，同時運(yùn)用地理加權(quán)回歸模型討論了交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)潛能之間的空間相關(guān)關(guān)系，以期為甘肅省交通發(fā)展規(guī)劃及經(jīng)濟(jì)決策提供借鑒和參考。

1 研究區(qū)概況

甘肅省地處西北內(nèi)陸，黃河上游，地域遼闊，呈西北—東南走向的帶狀，是古絲綢之路的鎖匙之地和黃金地段，是西部大開發(fā)的橋梁和紐帶，是中國重要的能源、原材料工業(yè)基地。同時，作為全國西部大開發(fā)重要經(jīng)濟(jì)建設(shè)和戰(zhàn)略高地，是石油天然氣管道樞紐，西北重要的商貿(mào)中心以及全國重要的交通樞紐，境內(nèi)有東西走向的隴海—蘭新鐵路、蘭青鐵路、京藏高速(G6)、青蘭高速(G22)、連霍高速(G30)和南北向的包蘭鐵路、寶成鐵路、蘭海高速(G75)等形成縱橫交錯的交通網(wǎng)絡(luò)。2012年全省共87個縣(市、區(qū))，面積42.58萬km2，人口2 577.6萬，公路通車?yán)锍?1.9萬km，國內(nèi)生產(chǎn)總值5 650.2億元。

2 數(shù)據(jù)來源、指標(biāo)體系及分析方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與指標(biāo)體系

路網(wǎng)數(shù)據(jù)(主要是公路網(wǎng)，包括高速公路、國道、省道及縣道)，分別通過星球地圖出版社出版的《中國分省地圖冊2006》和《甘肅省軍民兩用交通地圖冊2013》矢量化得到。經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《甘肅統(tǒng)計(jì)年鑒2006》和《甘肅發(fā)展年鑒2013》，在充分考慮甘肅省近年來實(shí)際發(fā)展情況基礎(chǔ)上，借鑒已有研究成果［16－17］，著重從經(jīng)濟(jì)實(shí)力、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及居民生活水平3方面構(gòu)建縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平評價指標(biāo)體系，選取人均GDP(X1)、人均社會消費(fèi)品零售額(X2)、人均財政收入(X3)、人均全社會固定資產(chǎn)投資(X4)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(X5)、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(X6)、人均儲蓄存款余額(X7)、農(nóng)民人均純收入(X8)共8個指標(biāo)，對個別缺失數(shù)據(jù)通過插值獲得，通過熵值法測算各縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，以此作為擴(kuò)展經(jīng)濟(jì)潛能模型中節(jié)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平參數(shù)。

2.2 交通可達(dá)性

可達(dá)性作為交通成本的一種衡量指標(biāo)，指從給定地點(diǎn)到達(dá)活動地點(diǎn)的方便程度［13］。在計(jì)算甘肅87個縣域的時間距離方面，采用GIS成本加權(quán)距離方法。首先，將矢量化后的甘肅省行政區(qū)劃圖柵格化，得到柵格數(shù)1701825;其次，進(jìn)行重分類并對無值區(qū)域進(jìn)行賦值;根據(jù)《中華人民共和國公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB01—2003)》，結(jié)合甘肅省的路網(wǎng)密度和質(zhì)量，設(shè)置實(shí)際運(yùn)行速度(表1)，將這些速度屬性添加到各自路網(wǎng)當(dāng)中，生成甘肅省交通柵格速度圖，調(diào)用空間分析工具中Cost Weighted進(jìn)行可達(dá)性計(jì)算;最后，通過Extraction工具提取各城市的時間距離。

表1 主要交通方式不同時期的行車速度km/hTab.1 Speed of the main transport types in differentperiods

2.3 縣域交通優(yōu)勢度評價指標(biāo)

交通優(yōu)勢度是評價區(qū)域交通優(yōu)勢高低的一個集成指標(biāo)［6］，采用公路作為主要評價對象，將交通網(wǎng)絡(luò)密度、交通可達(dá)性和區(qū)位優(yōu)勢度3個指標(biāo)進(jìn)行綜合集成來反映交通優(yōu)勢度。

2.3.1 交通網(wǎng)密度。交通網(wǎng)密度反映了區(qū)域交通線路的疏密程度，其表達(dá)式為［9，12］:

式中:Di表示縣域i的交通網(wǎng)密度;Li表示縣域i的各等級公路線路里程;Si表示縣域國土面積。

2.3.2 交通可達(dá)性。采用節(jié)點(diǎn)最短平均旅行時間加以測度，表達(dá)式為［5］:

式中:Ai表示節(jié)點(diǎn)i的可達(dá)性值;Tij為各縣域節(jié)點(diǎn)i到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的最短旅行時間;N為87個縣域節(jié)點(diǎn)。

2.3.3 區(qū)位優(yōu)勢度。采用各縣域行政中心到達(dá)地級中心城市的平均最短時間，其計(jì)算式為［13］:

式中:Li表示區(qū)位優(yōu)勢度;Lij表示縣域節(jié)點(diǎn)i到達(dá)地級城市j的最短時間;N為地級城市的數(shù)目，這里N取14。

2.3.4 交通優(yōu)勢度。將交通網(wǎng)密度、交通可達(dá)性和區(qū)位優(yōu)勢度標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行加權(quán)綜合，其計(jì)算公式為［8，13］:

式中:F為縣域交通優(yōu)勢度;wD，wA，wL分別表示交通網(wǎng)密度、交通可達(dá)性和區(qū)位優(yōu)勢度的權(quán)重。

2.4 縣域經(jīng)濟(jì)潛能擴(kuò)展模型

經(jīng)濟(jì)潛能擴(kuò)展模型是在借鑒相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)于萬有引力模型的基礎(chǔ)上修改而獲得［18－19］，具體為:

式中:pi表示i節(jié)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)潛能值;Tij為節(jié)點(diǎn)i，j之間的時間;Mj為節(jié)點(diǎn)j的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平;a為距離摩擦系數(shù)，一般取1;Ti為i到自身的時間;Mi為采用熵值法測度的節(jié)點(diǎn)i的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

2.5 地理加權(quán)回歸(GWR)

傳統(tǒng)的線性回歸模型只是對研究區(qū)域整體或平均的擬合，而地理加權(quán)回歸(GWR)模型能夠反映參數(shù)在不同空間的空間非平穩(wěn)性，較好地解決空間自相關(guān)問題，使每個樣本單元對應(yīng)一個系數(shù)值，其結(jié)果更符合客觀實(shí)際，模型如下:

式中:yi為第i點(diǎn)因變量，即2005—2012年間各縣域經(jīng)濟(jì)潛能;xik為第k個自變量在第i點(diǎn)的值，即2005—2012年間各縣域交通優(yōu)勢度;k為自變量記數(shù);i為樣本點(diǎn)記數(shù);εi為殘差;a0(ui，vi)為第i個樣本點(diǎn)的空間坐標(biāo);ak(ui，vi)為連續(xù)函數(shù)ak(u，v)在i點(diǎn)的值。

3 縣域交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)潛能測度

3.1 縣域交通優(yōu)勢度

將交通網(wǎng)密度、交通可達(dá)性及區(qū)位優(yōu)勢度分別進(jìn)行正負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)化處理，加權(quán)后得到交通優(yōu)勢度指數(shù)(圖1)。

整體而言，甘肅縣域交通優(yōu)勢度呈現(xiàn)出“核心—外圍”模式。這是因?yàn)楦拭C省呈西北—東南走向的狹長地域，連霍高速、蘭海高速、312國道等道路走向與地形一致，所以其圈層狀結(jié)構(gòu)比較特殊。

甘肅縣域交通優(yōu)勢度空間差異顯著，其中隴中地區(qū)縣市的交通優(yōu)勢度最高。2005年縣域交通優(yōu)勢度極差為0.609，變異系數(shù)0.306;2012年極差是0.768，變異系數(shù)0.293，均值由2005年的0.44增至2012年的0.55。雖然各縣市交通優(yōu)勢度均有所提升，但地區(qū)間差異依舊明顯，如2005年交通優(yōu)勢度最高的城關(guān)區(qū)值為0.77，是最低值肅北的4.7倍;2012年交通優(yōu)勢度最高的安寧區(qū)為0.99，是最低的肅北的4.1倍。2005年隴中地區(qū)交通優(yōu)勢度的均值為0.72，其他地區(qū)則為0.50;2012年，隴中地區(qū)交通優(yōu)勢度均值為0.79，其他地區(qū)為0.62，這充分體現(xiàn)了隴中地區(qū)在全省交通網(wǎng)絡(luò)中的中心優(yōu)勢地位，而酒泉以西的敦煌、阿克塞、肅北，甘南的瑪曲縣、迭部縣、隴南的文縣等邊緣地帶受自然條件和區(qū)位條件的限制，依舊是交通優(yōu)勢度落后的區(qū)域。

交通線路對交通優(yōu)勢度的影響較大。2005年有51個縣域的交通優(yōu)勢度高于全省平均水平，它們主要分布在蘭海高速(G75)、312國道、309國道、京藏高速(G6)、連霍高速(G30)、康臨高速、316國道和隴海鐵路沿線地區(qū)，特別是城關(guān)區(qū)、安寧區(qū)、臨夏市、白銀區(qū)、永靖縣等地的交通優(yōu)勢度都在0.70以上;至2012年隨著青蘭高速(G22)、嘉峪關(guān)至哈密高速、寶天高速以及省內(nèi)109國道、205國道、219國道公路的建設(shè)，甘肅省公路網(wǎng)絡(luò)得到完善，交通優(yōu)勢度高的縣市還主要集中在連霍高速、青蘭高速及京藏高速沿線。

圖1 甘肅縣域交通優(yōu)勢度空間格局Fig.1 Spatial pattern of county level transportation superiority in Gansu Province

3.2 縣域經(jīng)濟(jì)潛能可達(dá)性空間格局及演化

縣域經(jīng)濟(jì)潛能空間地域分布不均，呈現(xiàn)出明顯的“核心—外圍”模式。高值主要分布在蘭州，隨著距離中心城市距離的增加經(jīng)濟(jì)潛能逐漸降低，特別是酒泉以西的河西地區(qū)、隴南西南部、甘南東南部及隴東地區(qū)經(jīng)濟(jì)潛能較低。蘭州是甘肅經(jīng)濟(jì)的增長極、交通樞紐，地緣優(yōu)勢明顯，具有很強(qiáng)的輻射能力，對周圍地區(qū)有很強(qiáng)的帶動作用。西部、甘南、隴南及隴東地區(qū)，雖然地廣人稀，但處于省際邊緣，地形復(fù)雜、交通通達(dá)度低，因此一直處于邊緣狀態(tài)。

研究期內(nèi)，各縣域經(jīng)濟(jì)潛能有了很大的提高，但“核心—邊緣”模式總體格局基本沒有變化。均值由2005年的0.80增至2012年的9.74，而變異系數(shù)從0.524降至0.455，這反映了甘肅縣域經(jīng)濟(jì)潛能相對差異有所縮小。經(jīng)濟(jì)潛能的核心區(qū)依舊是以蘭州為核心，地處邊緣地帶的甘南東南部、隴東地區(qū)的部分縣域有了很大的提高。蘭州區(qū)位優(yōu)勢明顯，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，發(fā)達(dá)的交通路網(wǎng)對經(jīng)濟(jì)形成很大的支撐能力，所以經(jīng)濟(jì)潛能一直維持較高水平;與此同時，處于隴東地區(qū)的崇信、崆峒、華亭、靈臺、涇川、環(huán)縣、鎮(zhèn)遠(yuǎn)，隴南的舟曲、迭部、武都區(qū)，隨著近年來交通的不斷發(fā)展和礦產(chǎn)資源的開發(fā)，經(jīng)濟(jì)潛能有了很大的提高(圖2)。

圖2 甘肅縣域經(jīng)濟(jì)潛能空間格局Fig.2 Spatial pattern of county economic potential in Gansu Province

4 交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)潛能地理加權(quán)分析

4.1 模型解釋

傳統(tǒng)的線性回歸模型只是對研究區(qū)域整體或平均的擬合，地理加權(quán)回歸(GWR)能夠解決空間自相關(guān)問題，使每個樣本單元對應(yīng)一個系數(shù)值，其結(jié)果更符合客觀實(shí)際［20］。利用ArcGIS 9.3中的GWR工具進(jìn)行計(jì)算，Kernel type選擇ADAPTIVE，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 模型回歸結(jié)果Tab.2 Regression results of model

對比2005年GWR與OLS回歸結(jié)果可以看出，GWR模型的R2達(dá)到0.888(OLS為0.738)，殘差從3.314降到1.745。赤池信息準(zhǔn)則(AICc)則從－33.399降低到－63.639，而且修正后的R2達(dá)到0.866，說明甘肅縣域內(nèi)交通優(yōu)勢度可以解釋經(jīng)濟(jì)潛能的86.6%，可見GWR模型優(yōu)于OLS模型，詮釋了“想致富，先修路”這一道理，充分說明了交通是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。對比2012年GWR和OLS的結(jié)果可知，GWR模型的R2為0.92(OLS為0.847)，殘差從257.048降到136.438。赤池信息準(zhǔn)則(AICc)則從345.148降低到314.238，其修正后的R2達(dá)到0.905，說明甘肅縣域內(nèi)交通優(yōu)勢度可以解釋經(jīng)濟(jì)潛能的90.5%，再次說明了交通對經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有明顯的促進(jìn)作用。

4.2 縣域交通優(yōu)勢度對區(qū)域經(jīng)濟(jì)潛能空間變異特征

每一個縣域單元都有一個特定系數(shù)，利用空間關(guān)系建模中的GWR工具進(jìn)行回歸系數(shù)計(jì)算，采用自然斷裂法得到系數(shù)的分級(圖3)。2005，2012年縣域交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)潛能在空間上呈正相關(guān)關(guān)系，從回歸系數(shù)的分布來看，由中部向西北、東南兩個方向逐漸遞減，2005年最小值出現(xiàn)在酒泉以西的阿克塞，最大值出現(xiàn)在城關(guān)區(qū)，2012年同2005年一樣，這符合現(xiàn)實(shí)，說明在張掖以西的河西地區(qū)和隴東地區(qū)距離省會蘭州較遠(yuǎn)，交通基礎(chǔ)設(shè)施不完善，交通通達(dá)性水平差，對經(jīng)濟(jì)潛能的影響相對較小，而在蘭州及其外圍地區(qū)交通對經(jīng)濟(jì)潛能的影響相對較大。

圖3 甘肅縣域交通優(yōu)勢度回歸系數(shù)空間分布Fig.3 Spatial distribution of the regression coefficients of transportation superiority in Gansu Province

5 結(jié)論

1)受地形的影響，甘肅縣域交通優(yōu)勢度呈現(xiàn)出“核心—外圍”模式，核心區(qū)以蘭州為主，向外圍逐漸遞減。符合地理學(xué)第一定律和距離衰減原理，中心區(qū)是區(qū)域發(fā)展的增長極，應(yīng)充分發(fā)揮極化作用，加強(qiáng)與外圍地區(qū)生產(chǎn)要素的交流，輻射帶動廣大邊緣區(qū)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

2)甘肅縣域交通優(yōu)勢度空間差異顯著，隴中地區(qū)縣市的交通優(yōu)勢度最高，交通優(yōu)勢度受交通線路的影響較大。隴中區(qū)位優(yōu)勢明顯，地勢平坦，交通運(yùn)輸發(fā)展較快，未來一定時期甘肅省應(yīng)加強(qiáng)高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提高連通性，同時充分發(fā)掘核心區(qū)交通的優(yōu)勢，優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)，帶動廣大邊緣區(qū)域交通的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)核心區(qū)與邊緣區(qū)優(yōu)勢互補(bǔ)、合作共贏的協(xié)同發(fā)展。

3)經(jīng)濟(jì)潛能空間上也呈現(xiàn)出明顯的“核心—外圍”模式，高值區(qū)主要分布在蘭州—白銀，低值區(qū)主要分布在省際邊緣地帶的酒泉以西的縣域、隴南西南部、甘南東南部及隴東地區(qū)。研究期間，各縣域經(jīng)濟(jì)潛能有了很大的提高，但“核心—邊緣”模式總體格局基本沒變化。造成縣域經(jīng)濟(jì)潛能差異的因素主要包括區(qū)位條件、資源稟賦、交通通達(dá)性、社會經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)及區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，因此，各縣域需揚(yáng)長避短以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4)采用地理加權(quán)回歸模型討論交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)潛能之間的空間相關(guān)關(guān)系，與最小二乘法相比，GWR模型的擬合結(jié)果更優(yōu)，能較好地反映交通優(yōu)勢度對經(jīng)濟(jì)潛能的影響。回歸系數(shù)顯示交通優(yōu)勢度與經(jīng)濟(jì)潛能呈正相關(guān)關(guān)系，回歸系數(shù)空間上由中部向西北、東南兩個方向逐漸遞減，河西西部和隴東東北部較低。

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