高速鐵路對沿線城市可達性及經濟聯系的影響
——以漢宜高速鐵路為例

丁秋賢， 朱麗霞*， 張 輝， 孫 穎， 羅 靜

(1.華中師范大學 地理過程分析與模擬湖北省重點實驗室， 武漢 430079；2.華中師范大學 城市與環境科學學院， 武漢 430079)

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高速鐵路對沿線城市可達性及經濟聯系的影響

丁秋賢1，2， 朱麗霞1，2*， 張 輝1，2， 孫 穎1，2， 羅 靜1，2

(1.華中師范大學 地理過程分析與模擬湖北省重點實驗室， 武漢 430079；2.華中師范大學 城市與環境科學學院， 武漢 430079)

針對我國欠缺研究東西方向、尤其是中西部欠發達地區高速鐵路的狀況，以漢宜高速鐵路為例，選取加權平均旅行時間分析城市可達性空間格局變化，運用時間距離引力模型測量城市經濟聯系強度，并依據經濟聯系隸屬度確定城市經濟聯系方向.結果表明，漢宜高鐵促進江漢平原沿線城市可達性水平顯著提高，實現地理時空有效收斂；推動城市經濟聯系強度顯著增長，有效減緩城市間聯系受距離衰減的作用；促使城市的主要經濟聯系方向從“中心城市指向性”向“地域相鄰指向性”轉變，空間近鄰效應越來越明顯.通過對漢宜高鐵建成前后的對比分析，明晰高速鐵路建設的空間經濟意義，廓清城市的空間發展導向，為區域國土空間開發提供參考.

經濟聯系； 加權平均旅行時間； 引力模型； 可達性； 江漢平原

根據《中長期鐵路網規劃(2008年調整)》，我國將在2020年建成“四縱四橫”的鐵路快速客運通道以及3個城際快速客運系統.高速鐵路的快速發展，驅動國內對于高速鐵路可達性研究的發展，并成為交通地理學研究的熱點.可達性(accessibility)又稱通達性，簡單的說，是指一個地方到另一個地方的容易程度[1].1959年，Hansen[2]首次提出了可達性的概念，之后得到不斷的豐富和擴展.可達性分析現已廣泛地應用于交通地理的研究中，是評價交通網絡運行效率和區域聯系便利程度的一項有效指標.國外關于高速鐵路可達性的研究主要集中在時空變化研究和地域空間效應研究兩大方面[3]，具體包括可達性空間格局與演變研究[4-5]、可達性影響下的社會經濟變化研究[6]、交通公平性研究[7]、可達性溢出效應研究[8]等.國內則針對不同區域[9-11]可達性空間格局演化，分析高鐵對可達性空間的影響機制，評價其在網絡優化中給不同城市帶來的收益水平.如馮長春等[12]運用加權平均旅行時間研究高鐵時代中國省際可達性及空間格局；趙丹和張京祥[13]分析高速鐵路系統的發展對長三角區域空間格局未來演化的影響；孟德友和陸玉麒[14]探討徐蘭、京廣客運專線建設以及全國“四縱四橫”高速鐵路網絡的構建對河南沿線城市的省際可達性和空間經濟聯系的影響，等等.

近年來，我國關于高速鐵路的研究取得了不少的成果，但是主要集中在全國范圍和省域范圍，而關于中小尺度[15]的研究很少；四縱四橫的快速鐵路網，側重于研究東部發達地區南北方向的縱線[16-18]，而關于中西部欠發達地區東西方向的橫線研究很少.因此本文以滬漢蓉快速鐵路的重要組成部分——漢宜高鐵為例，采用加權平均旅行時間和時間距離引力模型，在GIS空間分析的基礎上，通過對比分析有無漢宜高鐵時8城市的可達性空間格局變化以及經濟聯系，探討漢宜高鐵對沿線8城市的影響，廓清江漢平原地區城市間的社會經濟發展方向，協調城市間的經濟聯系與合作，為江漢平原乃至湖北省空間開發和空間發展戰略的制定提供參考.

1 研究區域概況

江漢平原位于湖北省的中南部，主要包括荊州市的8個縣市區及仙桃、潛江、天門3個省直管市，并輻射周邊武漢、孝感、荊門和宜昌4個市的部分地區.在漢宜高鐵沒有開通之前，江漢平原腹地東西向無干線鐵路、無客運火車.

漢(口)宜(昌)高速鐵路，全長291.83 km，滬漢蓉快速鐵路的重要組成部分，建于湖北省中西部的江漢平原，自武漢市漢口站起，經江漢平原的漢川、天門、仙桃、潛江、荊州、枝江至宜昌.漢宜高鐵建成以后宜昌至武漢由4 h多減小到2 h.江漢平原腹地無干線鐵路、無客運火車的歷史也將徹底改變.

圖1 研究區域示意圖Fig.1 Location of the study area

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

文中所需的社會經濟數據來源于《湖北統計年鑒2010》、《湖北統計年鑒2014》，由于文章將枝江市作為獨立的研究單元，而枝江市行政上隸屬于宜昌市，因此宜昌市的數據是減去枝江市以后的數據.將湖北省測繪局監制、湖北省地圖院編制的《湖北省地圖2009》掃描數字化成圖，并結合1∶400萬的中國電子地圖，經配準后，矢量化底圖上的交通路網(包括2009年規劃在建的漢宜高鐵)及研究區域，并取各城市政府所在地作為各城市的點圖層，得到所需的空間矢量數據.由于本文旨在分析漢宜高鐵的建成對沿線城市可達性及經濟聯系的影響，因此假設研究期內區域其他交通路網沒有發生變動.

2.2 研究方法

2.2.1網絡分析 路網數據采用矢量化的道路網絡，依據《公路工程技術標準》(JTG B01-2003)，并結合實際情況，設置各級道路的車行速度；并設長荊鐵路的車行速度為120 km/h，漢宜高鐵為200 km/h (表1).基于ArcGIS平臺，漢宜高鐵沒有建成前，以江漢平原主要道路網絡為主體，建立具有網絡路徑拓撲關系的道路拓撲網絡，并通過Network Analyst模塊建立O-D矩陣，基于江漢平原道路拓撲網絡求取8城市之間最短旅行距離.漢宜高鐵建成后，以包含有漢宜高鐵的路網建立道路拓撲網絡，求取8城市之間最短旅行距離.

表1 江漢平原各級道路速度設置

2.2.2加權平均旅行時間 可達性反映城市間發生空間相互作用與聯系的難易程度，影響著城市間的人流、物流、資金流等的流動，進而影響城市間的經濟聯系強度與方向.加權平均旅行時間從交通成本節約的角度直觀衡量可達性水平，是評價可達性的常用指標之一[19].

(1)

2.2.3時間距離引力模型 引力模型是衡量城市間經濟聯系強弱或疏密程度的常用指標，廣泛應用于研究空間相互作用和空間格局變化[20-22].現代交通越來越發達，一定程度上削弱了空間距離對于城市經濟聯系的限制，經濟聯系越來越依賴于交通網絡產生的相對時間距離.因此，文中采用時間距離修改引力模型，其表達式為：

(2)

(3)

式中，Rij是地區i與j之間的經濟聯系強度，Pi、Pj是地區i和j的人口規模；Gi、Gj是地區i和j的地區生產總值；Dij是節點i、j之間時間距離，即兩節點之間的最短旅行時間；Ri是城市i的對外經濟聯系總量，反映該地區與其它地區的經濟聯系強弱或疏密程度；Fij是經濟聯系隸屬度[23].

3 結果分析

漢宜高鐵建成后，沿線城市間的時空距離大幅縮短、區域可達性水平明顯改善，城市間經濟聯系強度大幅提高、空間相互作用更加緊密，經濟聯系方向發生變化、空間開發格局得到優化.

3.1 江漢平原8城市的可達性水平及其變動

通過公式(1)計算沿線8城市的加權平均旅行時間，測算其可達性水平及變動(如表2).表2顯示：1)漢宜高鐵促進江漢平原地區的可達性水平大幅提高.沿線8城市的可達性平均值從2009年的1.78h減少到2013年的1.05h，降低了41.01%，表明漢宜高鐵對縮短沿線8城市間的時間距離、提升城際可達性水平起到顯著作用.2)不同城市可達性水平的變動有著一定程度的差異，但總體變化不大.從表2可以看到，8城市的可達性由低到高的排序總體呈現出離武漢市越近，可達性越高的格局.2009年～2013年間，可達性提升幅度最高的城市是宜昌，提升了1.16h，說明漢宜高鐵給宜昌的交通帶來了巨大變化，促進其可達性水平顯著提高、進一步奠定其區域性交通樞紐中心的地位.從8城市的可達性增長幅度和增長率來看，由于8城市間的距離較近、相互間聯系緊密，因此，可達性的增長幅度和增長率雖有一定程度的差異，但是總體變化不大，基本上處于同一水平.3)武漢和宜昌的可達性水平比沿線其他城市要低，與現實不一致.原因在于本文將江漢平原看作是一個相對封閉的地域單元，再加上武漢和宜昌位于路網的始末端，因此，兩城市的可達性水平較其他城市的可達性水平低，與現實不相符.實際上，武漢和宜昌在開放的空間環境和多元化的交通方式之下，兩城市的區位優勢顯著、可達性水平高、開放型經濟也較其他城市發達.

3.2 江漢平原8城市間的經濟聯系格局及變動

3.2.1江漢平原8城市間經濟聯系強度 通過公式(2)計算漢宜高鐵建設前后沿線8城市間的經濟聯系總量(如表3).圖2顯示，漢宜高鐵建成后，隨著可達性水平提高，8城市間的空間經濟效應不斷增強，各城市經濟聯系總量明顯增長.8城市間經濟聯系總量平均值由2009年的74.97萬經濟度增長到了2013年的345.23萬經濟度，增長了近5倍，充分說明漢宜高鐵為江漢平原地區帶來了巨大的空間經濟效應.表3顯示，2009年～2013年，8城市的經濟聯系強度的變化與可達性水平變動表現出一定程度的空間耦合性.武漢市的經濟聯系總量一直處于首位，表現出武漢作為江漢平原的首位中心城市和門戶城市，在漢宜高鐵的影響下對沿線其他城市的輻射帶動作用不斷增強.2009年，城市間彼此聯系受距離衰減作用的影響，漢川和仙桃距武漢較近，經濟聯系強度較大，分別位居第3、4位；2013年，漢宜高鐵建成后，減緩了距離衰減作用的影響，相對于2009年，城市間彼此聯系受距中心城市距離這一因素的限制降低，離武漢距離較遠的宜昌和潛江的經濟聯系強度增大，經濟聯系總量超過漢川和仙桃，分別居第3、4位.以上結果表明，區域交通網絡可達性的改善，有效的減緩了城市間彼此聯系受距離衰減的作用，從而有利于實現地理空間有效收斂.

表2 漢宜高鐵建成前后江漢平原8城市可達性水平及變動

圖2 2009年(左)和2013年(右)漢宜高鐵沿線8城市經濟聯系強度Fig.2 Economic linkage intensity among cities along Hanyi high-speed railway in 2009 and 2013

表3 漢宜高鐵建成前后江漢平原8城市經濟聯系總量

3.2.2 江漢平原8城市間經濟聯系方向 運用公式(3)計算沿線8城市的經濟聯系隸屬度，確定8城市2009年和2013年的區內經濟聯系方向(圖3).圖3顯示，2009年，武漢的主要經濟聯系方向為漢川(44.77%)和仙桃(19.59%)；漢川的主要經濟聯系方向為武漢(91.52%)；天門的主要經濟聯系方向為武漢(36.63%)、荊州(21.08%)；仙桃的主要經濟聯系方向為武漢(63.47%)、荊州(11.36%)；潛江的主要經濟聯系方向為荊州(36.45%)、武漢(28.72%)；荊州的主要經濟聯系方向為武漢(28.41%)、宜昌(26.94%)；枝江的主要經濟聯系方向為荊州(54.78%)、宜昌(28.98%)；宜昌的主要經濟聯系方向為荊州(50.48%)、武漢(23.23%).2013年，武漢的主要經濟聯系方向為荊州(25.51%)、漢川(23.98%)，發生了根本變化；漢川的主要經濟聯系方向為武漢(80.75%)、荊州(6.29%)，增添了荊州方向，而與武漢經濟聯系有所減小；天門的主要經濟聯系方向為武漢(43.29%)、荊州(22.2%)，與這兩個方向聯系更加緊密；仙桃的主要經濟聯系方向為武漢(59.81%)、荊州(14.92%)，武漢方向有所減小，而荊州方向有所增多；潛江的主要經濟聯系方向為荊州(41.36%)、武漢(32.40%)，與荊州的聯系越來越緊密；荊州的主要經濟聯系方向為武漢(31.58%)、宜昌(27.44%)，與這兩個方向聯系更加緊密；枝江主要經濟聯系方向為荊州(50.74%)、宜昌(28.35%)，仍側重于荊州方向；宜昌的主要經濟聯系方向為荊州(48.52%)和武漢(26.2%)，且與荊州的經濟聯系更強.

有學者指出，城市主要經濟聯系方向有兩種，即中心城市指向性原則和地域相鄰指向性原則，并指出城市大體上是有等級層次的[24].依據面積大小和社會經濟發展狀況，江漢平原8城市可分為3個等級層次：武漢作為首位中心城市和門戶城市為第1等級城市；荊州和宜昌為第2等級城市；漢川、天門、仙桃、潛江和枝江為第3等級城市.從2009年城市間的主要經濟聯系方向來看，漢宜高鐵建成前，第2、3等級城市受第1等級城市武漢的影響較大，主要經濟聯系方向側重于武漢方向，只有枝江行政上隸屬于宜昌且離武漢較遠，主要經濟聯系方向側重于宜昌方向，這反映出2009年8城市主要經濟聯系方向為“中心城市指向性”，而“地域相鄰指向性”不太明顯.從2013年城市間的主要經濟聯系方向來看，漢宜高鐵建成后，2、3等級城市的主要經濟聯系方向發生了重大變化，不只是局限于武漢方向，而是向近鄰城市方向傾向，且與鄰近城市的經濟聯系更為緊密.這反映出2013年8城市的主要經濟聯系方向為“地域相鄰指向性”，而“中心城市指向性”減小.受漢宜高鐵影響，8城市的主要經濟聯系方向從“中心城市指向性”向“地域相鄰指向性”轉變，低等級城市雖然與高等級城市的經濟聯系仍然很高，但是這種經濟聯系程度在逐漸降低，而空間近鄰效應越來越明顯.

3.2.3 江漢平原8城市間的經濟聯系格局變動的影響 通過江漢平原8城市間經濟聯系強度和經濟聯系方向的變動，可以看到8城市間的經濟聯系格局發生了較大的變動.一方面，漢宜高鐵結束了漢川、天門、仙桃、潛江、荊州等湖北人口最密集、農業最發達地區無國鐵的歷史，有利于促進這些地區二、三產業，尤其是旅游業的快速發展，對推動整個江漢平原的經濟建設起到極大作用.另一方面，仙(桃)天(門)潛(江)、宜(昌)荊(州)之間聯系越來越緊密，說明漢宜高鐵的建成，有利于推動仙(桃)天(門)潛(江)城市圈、宜(昌)荊(州)荊(門)城市圈的發展，加快湖北省中西部地區的開發；也有利于武漢城市圈向西擴展，促使武漢城市圈的經濟輻射力滲透到湖北中西部.

4 結論和討論

從可達性和經濟聯系的角度，分析了有無漢宜高鐵兩種情景下江漢平原沿線城市的可達性格局及空間經濟效應的變化.研究結果表明，漢宜高鐵建成后，給沿線城市帶來極大影響.

1) 沿線城市的可達性整體水平改善顯著.江漢平原區域交通網絡可達性的改善，有利于縮短沿線城市間的時間距離、提升城市間的可達性、減緩彼此聯系受距離衰減的作用，從而有利于實現地理空間有效收斂.

2) 沿線城市的經濟聯系強度依托可達性水平的提高也顯著提升.漢宜高鐵不僅有利于加強沿線城市間相互作用、協調城市間經濟合作與融合，也有利于提高沿線各城市的經濟潛力、增加城市成長空間，進而有效促進城市及周邊產業帶和產業集群的聚集、統籌城市群區域經濟一體化進程，加快江漢平原地區經濟快速發展.

3) 沿線城市間的主要經濟聯系方向從“中心城市指向性”向“地域相鄰指向性”轉變.城市間經濟聯系受等級層次的影響逐漸降低，空間近鄰效應越來越明顯，這有利于明晰城市的空間發展導向，為區域國土空間開發提供參考.漢宜高鐵的建設，不僅有利于推動中西部城市圈的發展，加快湖北省中西部地區的開發，也有利于促進武漢城市圈向西擴展，使其經濟輻射力滲透到湖北中西部.

本文探討了漢宜高鐵對沿線城市的可達性格局及空間經濟效應的變化，存在以下不足：一是漢宜高鐵沿線城市有地級市和縣級市之分，漢宜高鐵建成對二者的影響有哪些不同，本文沒有進行區分；二是本文分析了高鐵對江漢平原區域內部的可達性及空間經濟效應，沒有對區域外部的可達性及空間經濟效應進行分析，以后會進行更加深入地研究.

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Impact of high-speed railway on accessibility and economic linkage of cities along the railway——a case study of Hanyi High-speed Railway

DING Qiuxian1，2， ZHU Lixia1，2， ZHANG Hui1，2， SUN Ying1，2， LUO Jing1，2

(1.Hubei Key Laboratory for Geographical Process Analysis & Simulation， Central China Normal University， Wuhan 430079；2.College of Urban and Environmental Science， Central China Normal University， Wuhan 430079)

Considering the lack of research on high-speed railway of the east-west direction， especially in developing regions of mid-western China，the Hanyi High-speed Railway of Jianghan Plain was taken as a case in the present study. The weighted mean travel times was used as indicators within the travel time cost gravity model to calculate the cities accessibility and economic linkage intensity among the 8 cities.Then，the economic linkage subordination degree was employed to identify the economic linkage direction of the cities.Conclusions are drawn as follows:completed Hanyi High-speed Railway improve urban accessibility standards significantly，achieving effective convergence of geographic space and time；The economic linkage intensity is elevated remarkably，successfully relieving distance attenuation in contact between cities；The main economic linkage direction is conforming from “center city directivity” to “area adjacent directivity”，making space neighbor effect more and more prominent. By comparative analysis of Hanyi High-speed Railway before and after accomplishment， spatial economic significance for construction of high-speed Railway becomes clear and spatial development orientation is clarified，providing a reference for the development of regional land space．

economic linkage; weighted mean travel time; gravity model; accessibility; Jianghan Plain

2015-06-08.

國家自然科學基金項目(41371183).

1000-1190(2015)06-0952-06

TU984

A

*通訊聯系人. E-mail: julia1108@mail.ccnu.edu.cn.