廣佛都市區交通網絡發展及其多指標可達性演變分析

◎ 張 童 胡偉平 毛超榮 崔鋒艷

一、引言

隨著全球化進程的加速，城市群中出現了以大城市為核心，周邊城市共同參與分工、合作一體化的地域空間組織形式——都市區。地處珠江三角洲核心區的廣佛都市區，是珠江三角洲輻射能力最強的綜合服務中心和國際競爭力最強的產業中心之一[1]。建設廣佛都市區有利于區域優勢互補、資源共享，形成經濟社會一體化發展的新格局，從而減少重復建設和投資，節約資源，擴大區域經濟發展的規模效應，保護生態環境，實現“雙贏”發展，提升對周邊地區的輻射影響力和綜合競爭力[2]。

為了加快廣佛同城化的步伐，都市區的交通基礎設施建設發展迅速。交通方式及運輸工具的時空效應直接影響了區域交通可達性的變化。一般認為，交通可達性是指經濟活動借助某種交通系統從某地到另外一個地方的難易程度[3]，它可以反映都市區的空間擴展和區域內社會經濟的緊密程度[4]。因此，在一定意義上說，通過交通可達性來揭示地理空間的聯系特征，一方面有助于推動未來交通網絡的調整與完善，另一方面有助于決策者協調交通規劃與其他社會經濟政策，建立有效的引導和調控措施，從而促進廣佛都市區穩定、有序、健康發展。

1959年Hansen[5]首次提出了可達性的概念，自此之后，引起了國內外學者的關注。Gutierrz和Gonzalez對跨歐洲高速鐵路網可能引起的歐洲各城市可達性值的變化進行了研究[6]；Lineker和Spence研究了倫敦M25環形公路引起的可達性變化對區域經濟發展具有積極促進作用[7]；吳威等以加權平均旅行時間為指標，探討了長江三角洲地區公路網絡中主要節點城市可達性空間格局及其演化規律[8]；劉承良構建最短距離矩陣，引入時間、空間通達性模型，從節點體系與網絡體系兩個角度，定量分析武漢都市圈城際通達性變化及其空間格局[9]；潘裕娟、曹小曙以廣東省連州市為例，設計路網連通度、可達性、農村路網與干線路網銜接的平均距離三項指標來分析鄉村地區公路網的通達性水平[10]；沈驚宏、陸玉麒采用吸引機會指數等六種指標揭示了安徽省城鎮不同指標下的可達性空間分異規律，并建立了一個綜合可達性指數模型[11]。

綜上所述，國內外學者對可達性的研究涵蓋了從宏觀到微觀、從單一交通方式到綜合交通系統、從單項指標評價到多指標綜合評估。然而，多指標分析多核型都市區的交通可達性演變的研究，比較少見。本文回顧并展望了改革開放以來，廣佛都市區交通網絡發展情況，運用多種指標探討可達性的格局演變，在定量上把握其內在規律，為進一步優化廣佛都市區路網提供理論依據，也為可達性的應用領域提供新案例和實證依據。

二、 研究方法

（一） 數據來源與數據處理

1.數據來源

本文選取了廣佛都市區1982、1995、2008、2020年四個時間斷面的行政區劃數據、人口數據、道路網數據。道路網數據分別從1982年1∶5萬地形圖，1995年10×10m分辨率的Spot遙感影像，2008年中巴資源衛星遙感影像，以及政府文件《廣佛同城化發展規劃（2009-2020）》、《廣州市軌道交通2011-2015年建設方案及2020年規劃方案公示》中提取。行政區劃數據和四期人口數據來源于廣東省地圖出版社出版的《廣東省政區圖冊》。

2.數據處理

本文使用ArcGIS軟件中的網絡分析模塊來計算可達性。首先對1982-2020年的四期交通路網分別構建網絡數據集，在構建的過程中，對不同等級的道路賦予相應的速度，可計算出每段道路的長度和行駛時間。網絡分析可挑選出任意兩點在交通網絡上的最短路徑，因此本文使用OD（起點—終點）矩陣，計算交通路網中從一個節點分別到其他所有節點的最短空間（或最短時間）路徑，從而得出每個節點的可達性值。通過插值運算，得到研究區內的可達性空間格局。四期的可達性分布，均按此方法，得到1982-2020年可達性的格局演變。相關處理步驟如下：

根據《城市道路工程設計規范》，將廣佛都市區道路劃分為高速公路、快速路、主干道、次干道、干道和地鐵,并將各類道路賦予不同的速度：高速公路120km/h，快速路80km/h，主干道60km/h，次干道40km/h，干道30km/h。

1997年，廣州地鐵一號線開通，因此本文在2008、2020年路網數據中加入地鐵因素。地鐵的最高設計時速從100-140km/h不等，但在實際運營中一般不超過80km/h。本文借助百度地圖提供的地鐵線路及時間查詢功能，就不同地鐵線路隨機選取起始站和終點站，得到與此相關的路程與時間值，然后通過繼續取平均[12]，求得該地鐵線路的平均速度為41.42km/h（表1）。

由于高速公路、快速路和地鐵的封閉性，構建網絡數據集時，高速公路、快速路、地鐵，與其他道路相交時，僅在出入口處設為連通。出入口數據從中國地圖出版社出版的《中國高速公路及路網詳查地圖集》中獲取。

以2008年的廣佛都市區行政邊界為準，通過查閱各個政區的行政區劃調整，將1982年和1995年的人口數據合并或拆分，分配到相應的行政區內[13]。為了計算未來都市區可達性格局，將2012年人口數據應用在2020年的研究中[14]。

（二）研究方法

1.可達性指標

城市間距離是衡量城市聯系程度的重要指標，廣佛都市區城市道路和軌道交通是其最重要的城際交通方式。本文借鑒劉承良的距離模型[9,15]，選取區域內795個政府駐地作為空間節點，其中1個省級行政單位，3個市級行政單位，171個鎮級行政單位，其余620個村級行政單元，以最小公路里程核算各節點間最短路徑交通距離，構造交通里程矩陣L:

①最短空間距離可達性：

②最短時間距離可達性：

表1 地鐵速度表

2.吸引機會指數

吸引機會是指某城鎮因其人口、經濟、交通等因素而對外具有一定的吸引能力，使得物流、人流、信息流對該城鎮有一定的傾向性流動。本文定義節點的吸引機會指數為其他所有節點的人口到某一個節點的概率之和，所用模型[16]為

三、結果與分析

（一）廣佛都市區交通網絡發展歷程

改革開放初期，研究區內只有G105、106、107、205、321等國道穿過（圖1），道路等級普遍偏低、種類單一。1982-1995年，是廣佛地區高速公路建設的起步階段。至1995年，通過研究區的高速有廣佛高速、廣花高速、廣深高速和廣州繞城高速。與此同時，海印大橋、洛溪大橋的完工，增進了珠江兩岸的交通往來[17]。

1995-2008年是綜合交通網絡的快速發展階段。1997年，廣州地鐵一號線開通，至2008年，地鐵1、2、3、4號線通車，廣州中心城區基本實現軌道交通連接[18]。2000年廣州內環路修繕完工，并以7條放射線與環城高速相連。為了實現“北優、南拓、東進、西聯”的空間發展戰略，廣園快速路、華南快速路、南沙港快速路、新光快速路于2003-2006年相繼完工，大大增進了廣州中心城區與郊區的聯系。同時，廣東省最長的環城公路——佛山一環線也于2006年建成通車。

圖1 1982-2020年廣佛都市區交通網絡發展歷程

2008-2020年是交通網絡的成熟完善階段。高快速路網方面，形成以廣州華南高速公路樞紐為中心，禪城、南海、順德、番禺、花都、增城等公路分樞紐（客貨站場）為節點，京珠、廣惠、廣深、廣佛、廣清、廣肇、廣花、105國道、325國道等為放射延伸，廣州環城、二環、珠三環、佛山一環等高快速路連接互通的同城化高快速路網。軌道交通方面，構建以廣州為核心，廣佛、廣深、廣珠、廣肇、廣清、廣從等輕軌為放射線的華南城際軌道交通樞紐[19]。

（二）最短空間距離的可達性格局演變

分別對1982-2020年路網數據構建網絡數據集，結合795個行政節點，在Arc-GIS軟件中建立OD矩陣，由式（2）計算出四期795個節點的最短空間距離的可達性指數。并分別對四期的可達性指數使用克里金插值，得廣佛都市區1982-2020年可達性演變圖（圖2）。

由結果知，最短空間距離的可達性格局由珠江北岸為軸的帶狀分布，演變為以廣州中心城區為核心的圈層結構。1982年，可達性分布以珠江為界，呈現出明顯南北差異，且北岸優于南岸。隨著高等級道路的修建，1995年研究區出現了圈層狀格局；2008年，高可達性區域不斷擴大，形狀趨于規則和穩定；2020年，可達性格局整體上變化不大，邊緣區域進一步改善，路網的擴張對可達性格局的影響減弱。

從節點間平均距離來看（圖3），都市區間的旅行距離明顯縮短。1982年，節點間的平均距離為61.88km,到1995年，縮短到50.76km，減少了18%。2008年和2020年的節點平均距離分別為47.59km和44.50km,分別縮短了6.25%和6.48%。可見，節點間最短空間距離不斷縮短，但變化幅度逐漸減小。

圖3 1982-2020年廣佛都市區節點平均距離

從三個時段的可達性變化值分布來看，1982-1995年，研究區的大部分區域都得到顯著提高；1995-2008年，廣佛交界處的荔灣區、桂城街一帶最短空間距離縮短最多，其次是小谷圍街，這是由于大學城環線的修建；2008-2020年，研究區內部變化不大，主要在番禺的化龍、石樓，以及東莞的洪梅、沙田附近，可達性改善較為明顯。

表2反映了最短空間距離的可達性分布的均衡性，從4期極值差上看，區域總體可達性趨于均衡。但1995年與1982年相比，可達性系數的標準差略有下降，而2008年與1995年相比，其值有所上升，2020年的標準差在四期數據中最小。可見，1982年路網總體等級不高，可達性處于低級相對均衡分布；隨著交通網絡的發展，道路等級的不均衡性一度導致可達性分布的不均衡；至2020年，路網格局趨于完善成熟，可達性向高等級相對均衡方向發展。

圖2 1982-2020年最短空間距離的可達性格局演變

表2 1982-2020年多指標可達性的統計結果

（三）最短時間距離的可達性格局演變

由式（3）計算出795個節點四期的最短時間距離的可達性，并用克里金插值，得到廣佛都市區1982-2020年的可達性演變圖（圖4）。分析圖可知：最短時間距離的可達性演變格局，以廣州中心城區為低值中心向外圍不規則圈層狀增高，且呈交通主干道指向性。1982年，可達性格局沿G105等城市主干道北向鐘落潭、西向大瀝延伸；高速公路的出現，致使1995年的可達性格局沿高速公路的方向突出，北向廣花高速沿線的石井、江高、雅瑤，西南向廣佛高速沿線的祖廟，東南向廣深高速沿線的蘿崗等節點可達性增長很快。之后，高等級道路的進一步擴張，使得2008年的可達性呈現向外輻射的星狀格局，地鐵3號線、新光快速、南沙快速的通車，進一步改善了番禺的可達性；2020年，圈層結構更加規則和穩定。

1982-2020年間，廣佛都市區兩節點間的平均時間也大為縮短（圖5）。從1982年的68.78min減少到2020年的31.71min，且三個時段的變化幅度分別為29.54%，22.47%和15.58%，變化幅度逐漸減小。同時，與最短空間距離的可達性相似，最短時間距離的可達性分布的均衡性也呈現出從低級相對均衡——不均衡——高級相對均衡的演變特征。

（四）吸引機會指數的格局演變

圖4 1982-2008最短時間距離的可達性格局演變

圖5 1982-2020年廣佛都市區節點平均時間

以鎮（街道）的政府駐地為節點，計算每個鎮（街道）的吸引機會指數，并將結果分為五個等級，得到1982-2020年廣佛都市區吸引機會指數演變圖（圖6）。

1982年以來，高吸引區（＞2.5）和較高吸引區（1.5-2.5）基本位于研究區西部，即廣佛交界處。可見廣佛地域相連、交通銜接，經濟社會發展水平高，同城化具備良好的基礎。與東莞相比，廣州與佛山的聯系更加緊密。

研究區吸引機會指數由以廣州中心城區為核心，演變為三大組團式分布格局。1982年，交通最便利、人口最集中、經濟基礎最優越的廣州中心城區成為高吸引區，白云區北部和花都區東部，以及佛山的桂城、獅山、羅村次之；由于山體或河流的阻隔，或人口基數小，白云區中部、番禺的石樓和東莞的麻涌吸引機會指數最低。1995年，位于佛山市區的祖廟街，成為吸引機會指數最高的地區，順德的大良街和番禺的市橋街是區政府駐地，人口集中，行政區劃調整的增城新塘鎮，都成為較高吸引機會指數地區。2008年，由于快速路、高速路、城市地鐵的修建，使番禺地區的石碁、大石、鐘村吸引機會指數得到提高，而小谷圍，由于廣州大學城的建立，短時間內人口匯集，成為較高吸引機會的地區。到2020年，圍繞廣州中心城區的三大組團—花都區新華街、佛山桂城和祖廟、增城市新塘—這種局面仍將維持，且番禺區的化龍鎮成為新熱點。因此，廣佛都市區可達性演變情況是地形、人口、路網、經濟發展、政府調控等眾多因素共同作用的結果。

吸引機會指數的極值差和標準差反映（表2），1982-2020年極值差由23.763降到4.641，各鎮差距顯著縮小，但2020年與2008年相比，極值差和標準差又略有增長。由于使用2012年人口數據計算2020年的吸引機會指數，未來城鎮間的發展差距是否拉大有待進一步觀察。

圖6 1982-2020年吸引機會指數分級圖

四、結論與討論

本文回顧并展望了1982年以來，廣佛都市區的交通網絡發展情況，從最短空間距離可達性、最短時間距離可達性、吸引機會指數三個方面，詳細剖析了研究區可達性的演變規律和特征。得到結論如下：（1）改革開放以來，廣佛都市區路網擴展迅速，道路種類和道路等級不斷提升，交通基礎設施整體狀況優良；（2）最短空間距離的可達性格局由珠江北岸為軸的帶狀分布，演變為以廣州中心城區為核心的圈層結構；（3）最短時間距離的可達性格局演變，以廣州中心城區為低值中心向外圍呈不規則圈層狀增高，且具有交通主干道指向性；（4）吸引機會指數由廣州中心城區為核心，演變為三大組團式分布，番禺區化龍鎮成為新的熱點；（5）1982-2020年間，廣佛都市區出現顯著的時空收斂現象，城市間的時空距離縮短，但變化幅度在減小；（6）三個時段的可達性變化值是研究區內部變化小，邊緣區變化大；（7）均衡性方面，最短空間距離、最短時間距離的可達性都經歷了低級相對均衡——不均衡——高級相對均衡的過程。吸引機會指數反映，廣州與佛山的聯系多于東莞，各鎮之間的吸引差距不斷減小，但到2020年出現略微不均衡，這種情況有待進一步觀察；（8）影響都市區可達性的演變因素包括地形、人口、經濟發展、政府調控等多方面。

上述研究表明，交通基礎設施建設初期對都市區的可達性影響較大，但后期，愈加成熟完善的路網，對可達性格局的影響減弱。未來發展的重點不再是大規模路網擴張，而是完善網絡結構和配套的公共服務功能，構造一體化高效交通系統，優化廣佛同城化。由于早期數據的獲取難度大，以及廣佛行政區劃的不斷調整，路網和人口數據不夠完善，實驗精度有待進一步提高。未來可在交通對城市空間擴展的影響方面作進一步深入研究。

[1]廣州市規劃局，佛山市規劃局.廣佛兩市道路系統規劃[R].2007.

[2]楊在高.世界大都市圈發展與廣佛都市圈建設[J].南方建筑,2004(4):18-21.

[3]Dupuy G,Stransky V.Cities and highway network in Europe[J].Journal of Transport Geography,1996,4(2): 107-121.

[4]曹小曙,薛德升,閻小培.中國干線公路網絡聯結的城市通達性[J].地理學報,2005,60(6):903-910.

[5]Hansen W G. How accessibility shapes land-use[J].Journal of the American Institute of Planners,1959,25: 73-76.

[6]Gutierrez J,Gonzalez R,Gomez G.the European high-speed train network: Predicted effects on accessibility patterns[J].Journal of Transport Geography,1996,4(4):227-238.

[7]Linneker B,Spence N. Road transport infrastructure and regional economic development: the regional development effects of the M25 London orbital motorway[J].Journal of Transport Geography,1996,4(2): 77-92.

[8]吳威,曹有揮,梁雙波.20世紀80年代以來長江三角洲地區綜合交通可達性的時空演化[J].地理科學進展,2010,29(5):619-626.

[9]劉承良,丁明軍,張貞冰,等.武漢都市圈城際聯系通達性的測度與分析[J].地理科學進展,2007,26(6): 96-107.

[10]潘裕娟,曹小曙.鄉村地區公路網通達性水平研究——以廣東省連州市12鄉鎮為例[J].人文地理,2010,(1):94-99.

[11]沈驚宏,陸玉麒.區域綜合交通可達性評價——以安徽省為例[J].地理研究,2012,31(7):1280-1292.

[12]鄧羽,蔡建明等.北京城區交通時間可達性測度及其空間特征分析[J].地理學報,2012,67(2):169-178.

[13]何勁,宋茵,胡偉平.改革開放以來廣佛都市區空間擴展分析[J].人文地理，2014,(2):101-107.

[14]Quan Hou, Si-Ming Li. Transport infrastructure development and changing spatial accessibility in the Greater Pearl River Delta, China, 1990-2020[J]. Journal of Transport Geograpphy,2011,(19):1350-1360.

[15]李沛權,曹小曙.廣佛都市圈公路網絡通達性及其空間格局[J].經濟地理,2011,31(3):371-378.

[16]李小建,李國平,曾剛,等.經濟地理學[M].北京:高等教育出版社,2006:336-337.

[17]廣州市地方志編纂委員會.廣州市志[M].廣州:廣州出版社,1999(4):737-745.

[18]Shaopei Chen, Christophe Claramunt, Cyril Ray. A spatio-temporal modelling approach for the study of the connectivity and accessibility of the Guangzhou metropolitan network[J].Journal of Transport Geography,2014,(36):12-23.

[19]廣州市發展與改革委員會.廣佛同城化發展規劃（2009-2020）[R].2009.