武廷海，張能

（1.清華大學建筑學院，北京 100084； 2.北京清華同衡規(guī)劃設計研究院有限公司，北京 100085）

Wu Tinghai1, Zhang Neng2

(1. School of Architecture, Tsinghua University, Beijing 100084, China； 2. Beijing Tsinghua Planning and Design Institute Co. Ltd., Beijing 100085, China)

基于高速交通網絡的秦巴山脈地區(qū)空間格局研究

武廷海1，張能2

（1.清華大學建筑學院，北京 100084； 2.北京清華同衡規(guī)劃設計研究院有限公司，北京 100085）

改善通達性是秦巴山脈地區(qū)扶貧開發(fā)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。本文根據《國家公路網規(guī)劃(2013年—2030年)》與《中長期鐵路網規(guī)劃》中確定的高速交通網絡，研究秦巴山脈地區(qū)及周邊城市群地區(qū)中心城市的可達性，進而模擬秦巴山脈地區(qū)的空間格局。研究發(fā)現(xiàn)，隨著國家規(guī)劃高速交通網絡的建設，秦巴山脈地區(qū)將形成以西安為中心的西安—萬州、西安—襄陽、西安—洛陽三條放射型主要城市走廊，以及西安—天水、西安—廣元、達州—襄陽—南陽—洛陽三條次要城市走廊。受其城市走廊的影響，秦巴山脈地區(qū)將形成以隴南、巴中、十堰、欒川為核心的四個巨型綠野。本文建議，未來的秦巴山脈地區(qū)空間規(guī)劃，在努力發(fā)揮秦巴山脈地區(qū)對周邊城市群地區(qū)生態(tài)平衡作用的同時，要自覺建立秦巴山脈地區(qū)內部的空間秩序，合理安排城市走廊與巨型綠野，實現(xiàn)保護與發(fā)展的平衡。

秦巴山脈地區(qū)；空間格局；高速交通網絡；空間規(guī)劃；城市走廊；巨型綠野

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.05.008

Wu Tinghai1, Zhang Neng2

(1. School of Architecture, Tsinghua University, Beijing 100084, China； 2. Beijing Tsinghua Planning and Design Institute Co. Ltd., Beijing 100085, China)

一、前言

秦巴地區(qū)位于陜、川、鄂、豫、渝、甘五省一市交界處，主要包括秦嶺、大巴山地區(qū)及漢江盆地。在行政區(qū)劃上，秦巴地區(qū)包括20個設區(qū)市及甘南藏族自治州、湖北神農架林區(qū)，119個縣（區(qū)、縣級市）。根據中國工程院重大戰(zhàn)略咨詢項目“秦巴山脈綠色循環(huán)發(fā)展戰(zhàn)略研究”課題組統(tǒng)計，秦巴地區(qū)總面積為3.086×105km2，常住人口4 021萬人。我國重要的人口密度分界線“胡煥庸線”正好從區(qū)域西部穿過。秦巴地區(qū)橫跨中國地形的第二級階梯，西靠昆侖山、巴顏喀拉山和青藏高原，東連華北平原和長江中下游平原，是我國南北氣候分界地帶。秦巴地區(qū)是中國重要的地理標識與生態(tài)安全屏障。

長期以來，由于地形復雜，秦巴地區(qū)成為我國中部長江流域與黃河流域之間的天然阻隔，可達性差成為制約秦巴地區(qū)經濟和社會發(fā)展的重要因素。目前秦巴地區(qū)是我國扶貧攻堅的主戰(zhàn)場，《中國農村扶貧開發(fā)綱要（2011—2020年）》將其列為14個連片特困地區(qū)之一。唐楠等［1］認為改善秦巴地區(qū)交通狀況對聚集區(qū)域人口能發(fā)揮積極作用；周亮等［2］證明秦巴地區(qū)的海拔與坡度的增加會降低區(qū)域的可達性，制約地區(qū)經濟發(fā)展；王璐等［3］指出秦巴地區(qū)內與特大城市和地級市交通聯(lián)系較強的地區(qū)經濟發(fā)展水平較高；羅慶等［4］認為秦巴地區(qū)交通基礎設施狀況的改善有助于優(yōu)化可達性、減少地區(qū)的貧困程度。

加強區(qū)域交通體系建設并改良地區(qū)通達條件是開展區(qū)域扶貧開發(fā)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段［5～8］?！肚匕蜕狡瑓^(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅規(guī)劃（2011—2020年）》明確要求秦巴地區(qū)發(fā)揮連接南北、溝通東西的區(qū)位優(yōu)勢?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》提出加強城市群對外交通網絡建設，到2020年快速鐵路網基本覆蓋50萬以上人口城市、國家高速公路基本覆蓋20萬以上人口城市，高速交通網絡（包括高速鐵路網絡與高速公路網絡）將成為我國新型城鎮(zhèn)化的重要支撐條件，引導區(qū)域經濟社會健康發(fā)展。

本文依據國家規(guī)劃的高速交通網絡，具體刻畫了秦巴地區(qū)未來的交通聯(lián)系，研究秦巴地區(qū)及周邊城市群地區(qū)中心城市的可達性，進而模擬秦巴地區(qū)的空間格局。本研究一方面對高速交通網絡對秦巴地區(qū)的空間格局與秩序的影響進行定量與深入揭示；另一方面對高速交通影響下的秦巴地區(qū)的發(fā)展與保護格局提出建議。

二、研究區(qū)域與數據來源

由于種種原因，秦巴地區(qū)人口集聚規(guī)模較小，城市體系主要由中小城市和縣城組成，屬于典型的“非城市群地區(qū)”。根據《中國城市統(tǒng)計年鑒2015》，2013年末秦巴地區(qū)17個城市（包含重慶市萬州區(qū)，不含縣城）的城區(qū)人口平均規(guī)模約有34萬人，其中達到或接近國家設定的中等城市的僅有萬州（80.5萬人）、天水（63.6萬人）、達州（62.4萬人）及十堰（49.8萬人）4個城市，其他城市的城區(qū)人口規(guī)模均小于40萬人。

在國家主體功能區(qū)與新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃中，秦巴地區(qū)處于成渝城市區(qū)、中原城市群、武漢地區(qū)、關中城市群等重要城市群的環(huán)繞之中，與周邊城市群的交通聯(lián)系成為影響未來秦巴地區(qū)空間格局的重要條件。為了厘清未來交通條件下秦巴地區(qū)與城市群的關系，研究適當擴大了研究區(qū)域，將周邊城市群地區(qū)一并納入研究。具體而言，研究范圍由圍繞秦巴地區(qū)、連接周邊重要城市群的高速鐵路規(guī)劃線路框定，東以鄭州—武漢高速鐵路為界，北以鄭州—西安—寶雞—蘭州高速鐵路為界，南以武漢—成都高速鐵路為界，西以蘭州—合作—成都高速鐵路為界。上述4條高速鐵路線路沿線圍合的區(qū)域面積約4.88×105km2，包括295個城市（縣城），其中位于秦巴地區(qū)范圍以內的城市（縣城）共111個。

基于國家高速交通網絡規(guī)劃，模擬未來秦巴地區(qū)城市之間高速公路網絡及高速鐵路網絡的聯(lián)系。其中，高速公路網絡線路依據《國家公路網規(guī)劃(2013年—2030年)》確定，包括了規(guī)劃的放射線、縱線、橫線、環(huán)線，不包含展望線；高速鐵路線路依據《中長期鐵路網規(guī)劃》確定。

根據上述規(guī)劃，研究范圍內高速公路總里程約為25 000 km，主要穿越線路包括北京—昆明(G5)、上海—西安（G40）、二連浩特—廣州（G55）、包頭—茂名高速(G65)、十堰—天水(G7011) 等高速公路。高速鐵路除前述4條邊界線路外，還規(guī)劃有穿越秦巴地區(qū)的西安—成都高速鐵路、西安—重慶、西安—武漢、鄭州—萬州、成都—南充—達州—萬州高速鐵路，研究范圍規(guī)劃高速鐵路總長度約為6 600 km。

在確定高速公路、高速鐵路線路后，需要進一步確定研究范圍內城市與線路的連通性。通過查詢各條線路的既有建設和規(guī)劃情況，確定各線路沿途站點所在城市，從而判斷城市是否與高速鐵路連通。城市與高速公路的連通關系，以城市中心點與規(guī)劃高速線路的垂直距離小于3 km為判定依據，距離大于3 km，即認為該城市不通高速公路。高速鐵路、公路線路及其與城市的連通情況見圖1、表1。

圖1 研究范圍內的高速鐵路、高速公路及城市分布情況

表1 研究范圍內城市級別及高速交通通達條件

三、高速交通網絡時間距離模擬

研究通過模擬規(guī)劃高速公路、高速鐵路系統(tǒng)中城市間的最短交通時間距離，來界定城市之間的可達性關系。

（一）模擬方法

一般而言，城市間的交通時間距離可以通過交通起止點（OD）調查取得，或通過網絡分析的方法進行模擬。本研究面向遠景規(guī)劃中的交通格局，大多數規(guī)劃交通線路至今尚未建成，也無法通過交通起止點調查得知準確的城市間的交通時間。因此，研究采取網絡分析的方法，通過模擬和計算城市間的交通起止點矩陣從而測度交通時間和距離。

研究首先依據城市與高速交通線路的連通性以及城市的地位，將295個城市分為4類：I類城市為中心城市，也就是秦巴地區(qū)周邊的省會城市，包括西安、鄭州、武漢、成都、重慶、蘭州6個城市；II類城市為上述城市以外的高速鐵路站點所在城市，共85個；III類城市為連通高速公路而非高速鐵路站點的186個城市；IV類城市為不通高速公路及高速鐵路的18個城市。對于IV類城市，由于沒有納入高速交通走廊，可以界定為偏遠地區(qū)，這些城市不參與計算模擬。排除了IV類城市之后，納入分析的城市共277個。

研究首先建立城市間最短交通距離模型，計算上述277個城市兩兩之間的最短出行時間矩陣。假設從城市S1出發(fā)到達城市S2可以通過m條不同的路線到達，其中，選擇第i條路線所需要換乘的次數為n次（換乘是指公路換乘鐵路或鐵路換乘公路，公路、鐵路直達而不需換乘的情況n = 0），則城市S1與S2之間的最短通行時間T可由下列模型表示：

上式中， Ti為選擇第i條路的總通行時間；Tij為第i條路線中的第j路段（也就是第j次換乘前所經路段）的通行時間；β為換乘時間；Dij為j路段的長度；Vij為j路段設計時速（限速）；φij為j路段的速度折減系數。

（二）模型參數

計算中需要根據實際情況確定β、Vij、φij。對于換乘時間β，考慮到本例中僅存在公路、鐵路之間換乘的情況，因而假設所有換乘時間均為常量，β = 0.5 h。設計時速Vij根據具體交通方式和具體路段而定，高速公路限速統(tǒng)一取120 km/h；高速鐵路根據各路段的規(guī)劃設計時速確定，如表2所示。

表2 高速鐵路各路段設計時速

之所以考慮速度折減系數φij主要是基于下列原因：①在現(xiàn)實中，實際的交通速度往往難以達到線路的設計時速，例如，高速公路限速一般為120 km/h，但車輛難以時刻保持最高限速行駛；②實際建設的交通線路要考慮地形、地質、社會經濟等多種因素，其實際長度一般長于規(guī)劃圖中所繪距離；③要考慮停車等因素所耗費的時間。由于來源復雜，φij難以分路段、分交通方式精確測定，故對高速公路、高速鐵路分別取唯一值。為了使φij的取值能夠盡可能地體現(xiàn)未來交通的實際運行情況，研究查詢了區(qū)域內或周邊已建成的同類線路中典型城市間的實際交通耗時，進而估計高速公路和高速鐵路的合理值，最終確定公路路段取值為0.6，鐵路路段取值為0.7。

研究應用地理信息系統(tǒng)（ArcGIS）平臺中的網絡分析（Network Analysis），根據上述模型，首先模擬不同路徑選擇情況下城市間的多種時間距離，進而確定最短時間距離。模擬結果得到了277個城市兩兩之間的最短通行時間矩陣。

四、基于中心城市可達性的秦巴地區(qū)空間格局

在模擬和計算城市間交通聯(lián)系的時間距離矩陣的基礎上，分析一般城市與中心城市之間的可達性關系，從而剖析秦巴地區(qū)的城市間聯(lián)系格局。通過等時線分析，發(fā)現(xiàn)秦巴地區(qū)未來的城市走廊地區(qū)。

（一）城市空間聯(lián)系

城市空間結構可以用“點”(城市)和“軸”(城市間的聯(lián)系脈絡)組成的系統(tǒng)來表示［9］。研究將城市之間的交通距離作為城市間聯(lián)系的測度，構建中心城市（I類城市）、高速鐵路站點城市（II類城市）、普通城市（III類城市）的點軸聯(lián)系，從而揭示高速交通網絡下的秦巴地區(qū)未來城市空間格局。

根據交通距離最近準則，建立城市間聯(lián)系的步驟如下：①以各III類城市為起點，將與其交通距離最近的I類或II類城市建立連線；②以II類城市為起點，將與之最近的I類城市建立連線；③設定時間閾值，剔除城市間通行距離超過閾值的各城市間的連線。當前，我國城市群發(fā)展的相關規(guī)劃中，往往采取“1 h交通圈”作為快速交通網絡建設的主要目標，城市群以內最大時間距離一般不超過2 h［10］。根據上述經驗，研究將距離城市群中心城市2 h、距離高速鐵路站點所在城市1 h作為閾值，剔除與中心城市距離超過2 h、與高速鐵路站點城市距離超過1 h的城市間的聯(lián)系，得到以“點-軸”表示的城市間空間聯(lián)系格局，如圖2所示。

圖2 秦巴及周邊地區(qū)城市間聯(lián)系格局

圖2清晰地表明了高速交通網絡中秦巴地區(qū)內部與周邊中心城市間的聯(lián)系脈絡。如圖2所示，西安對于秦巴地區(qū)未來發(fā)展的帶動作用最為突出，其中，安康、勛西、佛坪等城市將納入西安市的1 h輻射范圍；漢中、城口、丹江口等城市將納入西安的2 h輻射范圍。相對于西安，鄭州、武漢、成都、重慶、蘭州對于秦巴地區(qū)的影響范圍較弱，秦巴地區(qū)的邊緣處于這些中心城市的2 h輻射范圍內。各中心城市及其輻射范圍內城市的關系如表3所示。

表3 中心城市與秦巴地區(qū)內部主要城市的聯(lián)系

（二）城市走廊

研究依據中心城市、高速鐵路站點城市與普通城市間的時間距離矩陣，利用地理信息系統(tǒng)（ArcGIS平臺）繪制中心城市的等時線，以等時線為依據解析未來交通網絡條件下城市間的通達條件，從而發(fā)現(xiàn)潛在的城市走廊。

依據等時線分布，可將秦巴地區(qū)進一步區(qū)分為4類可達性條件不同的區(qū)域。I類區(qū)域是處于中心城市1 h交通聯(lián)系范圍以內的地區(qū)，該區(qū)域面積約為1.3×104km2（約占秦巴地區(qū)總面積的4.4 %），主要集中于西安周邊，從緊密的交通聯(lián)系上看來，這些地區(qū)未來將成為關中城市群地區(qū)的組成部分；在高速鐵路帶動下，安康、靈寶、佛坪等城市也可以納入關中城市群的綜合規(guī)劃發(fā)展藍圖。II類區(qū)域處于距中心城市1～2 h可達范圍以內，區(qū)域面積約為9.2×104km2（約占秦巴地區(qū)總面積的31.2 %）。這類區(qū)域雖然不屬于城市群地區(qū)，但其與城市群及中心城市仍然具有較強的聯(lián)系，一定程度上享受中心城市的輻射和帶動作用，這些地區(qū)也將成為事實上的交通走廊地帶。III類區(qū)域與中心城市的距離超過2 h、與高速鐵路站點的距離小于1 h，區(qū)域面積約為9.3×104km2（約占秦巴地區(qū)總面積的30.1 %），這些地區(qū)雖然不屬于城市群和大城市的輻射范圍，但與高速鐵路站點所在城市具有較強的聯(lián)系，交通條件有望得到改善。IV類區(qū)域處于距中心城市2 h、距高速鐵路站點1 h輻射范圍以外，區(qū)域面積約為3.41×105km2（約占秦巴地區(qū)總面積的32.9 %），在未來的高速交通網絡格局下，這些地區(qū)仍然屬于偏遠地區(qū)。各類區(qū)域分布如圖3所示。

從圖3所示不同可達性的地區(qū)分布可以發(fā)現(xiàn)，通達條件較好的II類地區(qū)及III類地區(qū)基本上與高速鐵路脈絡相吻合。這些地區(qū)構成了秦巴地區(qū)未來城市發(fā)展較有潛力的走廊地區(qū)。依據走廊的通達條件，可以識別出3條主要城市走廊、3條次要城市走廊，以及走廊之間包圍的連片地區(qū)，如表4所示。

總體而言，在6條走廊中有5條走廊以關中城市群為中心呈放射式分布，達州—襄陽—南陽—洛陽發(fā)展呈弧形布局態(tài)勢，這些走廊相互圍合呈現(xiàn)三角形發(fā)展格局。城市走廊是三角形的邊，而三角形內部的非走廊地帶形成了以隴南、巴中、十堰、欒川為核心的4個區(qū)域，這些區(qū)域主要是連片山區(qū)，可以作為城市走廊之間的巨型綠野。

圖3 基于區(qū)域通達條件的秦巴地區(qū)空間格局

五、結語

對于秦巴地區(qū)的發(fā)展，國家有關規(guī)劃和政策已經提出了明確的原則與要求?！度珖黧w功能區(qū)規(guī)劃》將秦巴地區(qū)列為“限制開發(fā)區(qū)域”中的“生物多樣性維護”類地區(qū)，要求“減少林木采伐，恢復山地植被，保護野生物種”。總體看來，秦巴地區(qū)既要大力保護自然生態(tài)環(huán)境，又要通過適當的開發(fā)推進區(qū)域脫貧致富。協(xié)調“保護”與“發(fā)展”這雙

重任務是秦巴地區(qū)實現(xiàn)綠色循環(huán)發(fā)展的基本條件。通過規(guī)劃建立未來城鎮(zhèn)發(fā)展的空間秩序，是平衡保護與發(fā)展的重要手段。國務院出臺的《秦巴山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅規(guī)劃（2011—2020年）》已明確要求“形成發(fā)展要素集聚、產業(yè)特色突出、區(qū)域聯(lián)系緊密、城鎮(zhèn)體系完善的主體空間結構”。

表4 秦巴地區(qū)的城市走廊及非走廊地區(qū)

本文基于高速交通網絡對秦巴地區(qū)進行空間格局研究，結果表明，秦巴地區(qū)處于多個城市群環(huán)繞之中，除了北部西安周邊約1.3×104km2的地區(qū)受城市群影響較為明顯外，其他占區(qū)域總面積95.6 %的地區(qū)，都屬于典型的非城鎮(zhèn)群地區(qū)，這些地區(qū)面臨著嚴峻的生態(tài)保護與扶貧開發(fā)的雙重任務。對于秦巴山區(qū)內廣大的非城市群地區(qū)，隨著國家規(guī)劃高速交通網絡的建設，將形成以西安為中心的西安—萬州、西安—襄陽、西安—洛陽三條放射型主要城市走廊，以及西安—天水、西安—廣元、達州—襄陽—南陽—洛陽三條次要城市走廊；受其城市廊道的影響，秦巴地區(qū)將形成以隴南、巴中、十堰、欒川為核心的四個巨型綠野。筆者建議，未來的秦巴地區(qū)空間規(guī)劃，在努力發(fā)揮秦巴地區(qū)對周邊城市群地區(qū)生態(tài)平衡作用的同時，要自覺建立秦巴地區(qū)內部的空間秩序，合理安排城市走廊與巨型綠野，實現(xiàn)保護與發(fā)展的平衡。

保護與發(fā)展是一個問題的兩個方面。不存在單純的保護，也不存在單純的發(fā)展。潘家錚院士曾指出，發(fā)展是硬道理，保護是硬要求，要承認發(fā)展與保護之間存在矛盾，要相信發(fā)展與保護能夠取得雙贏，不發(fā)展、推遲發(fā)展不等于保護，要在保護中發(fā)展，以發(fā)展促保護［11］。理想的發(fā)展模式是尋求保護與發(fā)展之間的平衡。

從發(fā)展的角度來看，存在不發(fā)展、弱發(fā)展、中發(fā)展、強發(fā)展等不同類型，對秦巴地區(qū)來說，對自然與文化遺產的合理、科學、適度利用與發(fā)展正是保護的前提。從保護的角度來看，存在著不保護、弱保護、中保護、強保護等不同類型，對秦巴地區(qū)來說，將整體的保護根據發(fā)展的可能性細分為不同的保護類型，采取相應的對策，探索一條區(qū)域扶貧開發(fā)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的可行之路。

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Study on the Spatial Patterns of the Qinba Mountain Area Based on High-Speed Transportation Networks

Improving regional accessibility is an important mean to carry out poverty alleviation and realize sustainable development in the Qinba Mountain Area of China. This paper studies the accessibility of central cities in the Qinba Mountain Area to surrounding urban agglomerations, and determines the spatial patterns of the region by using the high-speed transportation network identified in National Highway Network Planning (2013—2030) and China’s Medium and Long Term Railway Network Planning. The study finds that with the development and construction of the rapid transit network planned by our country, three main radial urban corridors from Xi’an to Wanzhou, Xiangyang, and Luoyang, separately and three secondary urban corridors, namely, the Xi’an—Tianshui, Xi’an—Guangyuan, and Dazhou—Xiangyang—Nanyang—Luoyang corridors will be formed, in Qinba Mountain Area. These urban corridors will lead to the emergence of four vast green fields which are taking Longnan, Bazhong, Shiyan, and Luanchuan as the core. This paper suggests that the future spatial planning should establish the spatial order in the Qinba Mountain Area and arrange the urban corridors and the vast green fields properly to achieve a balance between protection and development.

the Qinba Mountain Area； spatial patterns； high-speed transportation network； spatial planning； urban corridor； vast green fields

TU98

A

2016-07-26；

2016-08-10

武廷海，清華大學建筑學院，教授、博士生導師， 主要研究方向為城市與區(qū)域規(guī)劃；E-mail：frank@mail.tsinghua.edu.cn

中國工程院重大咨詢項目“秦巴山脈綠色循環(huán)發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2015-ZD-05)

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