我國綜合立體交通網中心節點評估識別

朱高儒，王 曼，劉 杰，程雪雁，潘佳敏，趙燕妮

（1.交通運輸部規劃研究院，北京 100028；2.交通排放控制監測技術實驗室，北京 100028；3.北京大學城市與環境學院，北京 100871；4.北京大學深圳研究生院環境與城市科學重點實驗室，廣東深圳 518055）

1 研究背景

綜合立體交通網包括鐵路、公路、水運、民航、管道等各種運輸方式的主要通道和節點，是布局完善、規模合理、結構優化、資源集約、銜接高效、互聯互通的海陸空運輸骨架［1］。其中，交通節點包括樞紐城市、樞紐港站等不同層次，是不同交通基礎設施和人流物流集散轉換的核心，是綜合交通運輸體系高質量發展的關鍵所在。我國《國家綜合立體交通網規劃綱要》（以下簡稱《綱要》）提出加快建設20 個左右國際性綜合交通樞紐城市以及80個左右全國性綜合交通樞紐城市，推進一批國際性樞紐港站、全國性樞紐港站建設。交通節點作為運輸活動的重要中轉站，對基礎設施有著更高的要求，需要更多關注以保障實現其重要功能。從城鎮角度評估并識別交通中心節點，將有效提升綜合立體交通網布局的科學性，推動綜合交通運輸體系高效運轉和交通網絡功能的復合化、多樣化與集約化發展。

近年來，綜合交通規劃成為交通和規劃學界的研究熱點，如金鳳君等［2］探討了我國綜合交通地理格局的演化特征與空間效應；楊濤［3］提出了跨區域綜合交通運輸體系規劃的主要思路、技術路線與組織實施建議；馬小毅等［4］對國土空間規劃下大城市綜合交通理論與實踐進行了探索；朱高儒等［5］探討了綜合交通規劃環境影響評價的指標和方法；Farooq等［6］聚焦交通通道提出了綜合交通基礎設施比選和建設的建議；Holz-Rau 等［7］探索了綜合交通規劃與土地利用之間的相互作用及如何通過優化減少溫室氣體排放；Lawson 等［8］開發了一種適用于國家公園的更可持續、基于系統的交通規劃方法。圍繞交通節點，研究主要從交通網絡節點特征、城市樞紐節點功能、運輸服務節點設計等方面開展，如李甍娜等［9］基于復雜網絡理論對我國高速鐵路網絡的特征和節點可靠性進行了研究；郭衛東等［10］利用社會網絡分析方法和地理探測器分析了縣域公路交通網絡中心性及其影響因素；李國政［11］分析了綜合交通運輸視角下樞紐經濟的演化機理與推進路徑；汪德根等［12］分析了城市高鐵樞紐接駁-集疏運績效空間分異及機理；陳卓等［13］分析了我國城市節點通達性格局，探討了“軸-輻”組織模式和由此支撐的“菱形”國土開發結構；廖勇剛等［14］提出了TOD 模式下城市大型交通節點綜合空間開發及設計技術；Yatskiv 等［15］研究了多式聯運公共交通樞紐的相關規劃、政策及影響。

隨著社會經濟的發展，交通運輸在新形勢下面臨著經濟高質量發展、生態文明建設等新要求，需要用綜合交通的視角為交通規劃提供新思路［16］；同時，伴隨著規劃體制的改革，國土空間規劃將是我國目前和今后一段時期內的重要任務［17］。Holz-Rau 等［7］和趙鵬軍等［18］的研究均表明，交通節點不僅直接帶動所在城市經濟發展，而且通過改善交通通達性、增強城市吸引力，從而支撐并優化對更廣大區域國土空間的開發。在國土空間規劃體制下，有必要科學識別并設定交通節點，從而支撐綜合立體交通網規劃，調控國土空間開發的方式與強度，促進城鄉統籌發展［19］。針對以上需求，進行交通中心節點的評估識別，實際上是結合了社會治理體系變革和多學科融合的背景，開展綜合交通規劃發展與轉型的合理嘗試［20］。

評估識別交通中心節點，是通過綜合評價節點重要性和區域競爭力，分析其成為交通樞紐的潛力。如王靈麗等［21］綜合節點介數、節點交通量和PageRank 值等指標，提出了基于改進模糊C 均值（FCM）聚類算法的交通網絡節點重要性評價方法；劉杰［22］基于網頁排序算法和高斯混合分布擬合識別鐵路貨物運輸網絡關鍵節點；王迎等［23］考慮社會經濟、發展潛力、交通區位等因子，采用熵權法、層次分析法和逼近理想解排序法（TOPSIS）法進行城市群公路網絡節點重要度綜合評價。現有的交通節點研究還存在一些不足：一是大多基于現狀交通網絡的特征出發篩選網絡節點，而對社會經濟需求，特別是國土空間、生態保護等綜合需求考慮較少；二是計算方法在指標綜合上往往造成信息損失，難以辨識突出屬性；三是交通中心節點識別精度不夠高，還未在全國層面開展區縣一級的交通節點評估，不利于研究次級交通系統和引導樞紐場站落地。因此，需要開展更全面、更詳細、更精準的交通節點評估識別，以提高綜合交通的整體運轉效率，推動交通與城市的良性互動，保護重要的生態空間，實現交通與國土空間的協同發展。

綜上，本研究構建了涵蓋政治戰略、社會經濟、交通運輸、國土生態等方面共18 個指標的中心節點評估指標體系，基于全國（未含港澳臺地區。下同）區縣級單元，利用專家賦值法和多維魔方法評估并識別我國綜合立體交通網中心節點，以期為綜合交通規劃和樞紐場站選址提供科學參考，助力交通強國建設與國土空間開發保護協同發展。

2 研究材料與方法

2.1 研究樣本選取

以全國陸域為研究范圍，以所有區縣級行政區為研究對象。考慮到部分市轄區距離接近，出行需求趨同，根據《綱要》，以享受1 h 內快速交通服務作為節點布局最小單元的參考，將距離市中心20 km（約1 h 車程）內的市轄區歸并為一個研究單元，共得到2 457 個研究單元。

2.2 評估指標體系及數據來源

為了全面、清晰、獨立地量化各節點單元，構建了中心節點評估指標體系，包含4 個目標層、12項準則層和18 個具體指標，具體數據來源見表1。

表1 國家綜合立體交通網中心節點評估指標體系

表1（續）

2.3 計算方法

2.3.1 指標標準化和權重賦值

為了將不同量綱的指標映射到同一個數據區間，對2 457 個單元的各項指標進行標準化計算，最低分為1 分，最高分為10 分。邀請了國內交通運輸、自然資源、區域經濟等領域的10 名專家，對各個指標層的權重進行打分賦值，且各目標層的總權重為1。此外，考慮到行政等級和戰略重要度存在的內部關聯，對政治戰略目標層采用最大值合成法；考慮到交通節點對生態保護的潛在負面影響，將國家重點生態功能區作為扣分指標。具體賦值方法和指標權重如表2 所示。

表2 國家綜合立體交通網中心節點評估指標計算標準

2.3.2 多維指標整合

針對政治戰略目標層，采用最大值合成法。公式如下：

針對社會經濟目標層、交通運輸目標層，采用加權平均法。公式分別如下：

針對國土生態目標層，綜合使用加權平均法、減分法。公式如下：

基于自然斷點法，將各目標層指標按數值從小到大分為五級：低、較低、中、較高、高。參考自然資源部［24］的做法和Li 等［25］的多維魔方法，為避免在指標綜合過程中損失重要信息，突出級別較高的目標層，五級按等比數列賦值法，分別賦值為1、2、4、8、16，據此計算逐個單元的得分。公式如下：

式（5）中：U為單元總分；P為政治戰略層得分；E為社會經濟層得分；T為交通運輸層得分；L為國土生態層得分。

2.3.3 中心節點級別判定

按照單元總分排序，根據綜合交通網服務目標確定閾值，將節點分為一級節點、二級節點、三級節點以及普通節點，代表該研究單元在國家立體綜合交通網絡中的地位。如表3 所示。

表3 國家綜合立體交通網節點分級

3 研究結果

3.1 中心節點評估目標層空間分異

根據各目標層的數值空間分異，政治戰略目標層中，各省份的省會（首府）及計劃單列市、沿海沿邊開放城市及各地級市中心區域的分值較高，區域分布相對均衡；社會經濟目標層中，高分值單元主要分布于胡煥庸線以東，特別是京津冀、長三角、珠三角、成渝四大城市群及其連線區域，區域分布較為集中；交通運輸目標層中，高分值區主要在沈陽-蘭州-昆明-海南一線與海岸線合圍的區域，在西部、東北等區域也有點狀高值區，體現了交通運輸對國土空間開發、區域均衡發展的支撐作用；國土生態目標層中，胡煥庸線以西的單元由于面積較大、較為偏遠、地形崎嶇，通達需求更為強烈，除部分生態敏感區域外，普遍分值較高，但在全國層面均衡程度相對較好。

3.2 交通中心節點分布及其規律

3.2.1 全國中心節點空間分布

在4 個目標層的分析基礎上，針對2 457 個基礎單元共確定中心節點687 個，占全國單元總數的28.0%。其中，一級節點48 個，占比為2.0%；二級節點184 個，占比為7.5%；三級節點455 個，占比為18.5%。

3.2.2 省份中心節點數量及分級

分析各省份的中心節點數量和比例發現（見圖1），江蘇、廣東、新疆的中心節點數量超過40 個；海南、天津、上海、寧夏、北京的中心節點數量少于10 個；其余省份的中心節點數量介于11～39 個之間。可見，經濟越發達、區域面積越大的省份擁有較多的中心節點，特別是各省份面積在中心節點評估過程中作用凸顯。

圖1 國家綜合立體交通網中區域分級中心節點數量分布

3.2.3 省份中心節點比例

分析中心節點數量占轄區單元總數比例可知（見圖2），上海、天津、江蘇、北京的中心節點占比超過50%，其中上海有87.5%的單元屬于中心節點；河南、四川、陜西、江西、河北、貴州、山西的中心節點占單元總數比例低于10%。可見，經濟較發達、區域面積較小的省份的中心節點占單元總數的比例較高，經濟因素的作用更明顯。

圖2 國家綜合立體交通網區域中心節點占單元總數的比例

3.3 交通中心節點覆蓋與服務水平

根據評估得出的687 個中心節點，分析其對全國城市、社會經濟、國土空間和交通運輸現有規劃的覆蓋與服務水平。

（1）重要城市。中心節點對全國660 個城市的綜合覆蓋率為67%。其中：一級節點對全國城區300 萬人以上人口城市覆蓋率為91%；二級以上節點對全國城區100 萬人以上人口城市覆蓋率為90%；三級以上節點對全國城區20 萬人以上人口城市覆蓋率為82%。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》中“19+2”城市群包含的219 個城市，涉及一級、二級、三級節點分別為40 個、89 個、86 個，中心節點對這219 個城市的覆蓋率達到98%。

（2）社會經濟。根據2019 年全國戶籍人口分布和各區縣生產總值，中心節點所在單元人口數量和區域生產總值的占比分別為43%和67%，其中一級節點的這兩個占比分別為11%和26%。

（3）國土空間。中心節點所在單元面積占全國陸地國土面積的比例為32%，高于中心節點數量占全國節點單元的比例。

（4）交通運輸規劃。中心節點對《綱要》提出的國際交通運輸樞紐和全國交通運輸樞紐覆蓋率為100%，其中一級節點、二級節點分別大致對應國際性綜合交通樞紐城市、全國性綜合交通樞紐城市。中心節點對《全國沿海港口布局規劃》《全國內河航道與港口布局規劃》中的24 個沿海主要港口和28個內河主要港口覆蓋率為100%，其中二級及以上節點對沿海和內河主要港口覆蓋率達88%；對《全國民用運輸機場布局規劃》的370 個民用機場覆蓋率為90%；對國家《中長期鐵路網規劃》的19 個綜合鐵路樞紐及中國鐵路總公司確定的50 個鐵路樞紐的覆蓋率為100%，其中一級節點對綜合鐵路樞紐、二級及以上節點對鐵路樞紐實現全覆蓋。

可見，經評估篩選的交通中心節點與我國城鎮體系、社會經濟、國土空間、交通運輸領域現狀和規劃均具有較好的符合性，將其用于指導我國綜合交通運輸樞紐布局，可有效提升我國交通網絡對社會、經濟、環境的支撐和適應水平。

4 結論與展望

交通運輸節點研究是高質量發展和多學科融合背景下進行綜合交通運輸規劃的必然要求，對于完善新時期我國綜合立體交通網，滿足安全、便捷、高效、綠色、經濟的運輸需求，優化國土空間具有重要意義。第一，中心節點是運量預測中交通小區劃分的科學基礎，可以推進交通網絡運量預測更加精準和接近實際區域交通出行特征，使得交通運輸具備精細化的國土覆蓋能力。第二，中心節點是布局綜合交通樞紐和分方式交通基礎設施的重要參考依據，通過不同級別的中心節點實現不同運輸功能的銜接轉換，并在相關運輸通道配置不同交通基礎設施組合，支撐下階段區域交通運輸規劃與建設。第三，中心節點是在國土空間規劃體制下實現國土開發方式與強度合理管控的有力抓手，可以加快綜合交通樞紐建設，促進城市地區發展，推動構建國土空間開發保護新格局。

本研究共評估識別國家綜合立體交通網中心節點687 個，其中一級節點48 個、二級節點184 個、三級節點455 個，江蘇、廣東、新疆的中心節點數量超過40 個，上海、天津、江蘇、北京的中心節點占轄區單元總數比例超過50%。總體上，經濟越發達、面積越大的省份擁有較多的中心節點，土地面積在中心節點篩選中作用凸顯；經濟較發達、面積較小的省份中心節點占單元總數的比例較高，經濟因素的作用更明顯。中心節點對全國城市、人口經濟、國土空間的服務水平以及對交通運輸行業現有規劃具有很好的覆蓋與服務水平，驗證了其選取科學合理。

本研究統籌自然與人文多方面因素，結合現狀與規劃對地區發展狀況與潛力進行綜合考慮，分級篩選中心節點，以期為細化全國性綜合交通和分方式交通樞紐研究，構建省級、區域級綜合交通立體網提供理論基礎和實踐支撐。下一步，需進一步研究交通中心節點內部的交通功能、運輸結構、轉換方式，細化從樞紐城市到樞紐場站的落地途徑，推動綜合交通運輸體系高質量發展；同時，隨著社會經濟等外部條件的發展變化，交通中心節點的選取也是一個動態過程，需要根據形勢變化進行動態識別和階段性調整，進一步支撐我國交通強國建設。