青藏高原縣域交通優勢度-自然環境承載-社會經濟需求關系評估

苗毅，戴特奇，王成新，宋金平，魏浩軒，陳培安

（1.山東師范大學地理與環境學院，山東 濟南 250300； 2.北京師范大學地理科學學部，北京 100875）

交通是人地關系地域系統的重要構成，影響著地區通達水平及相互作用的廣度與深度、活力與潛力、機遇和方向，備受學者關注［1-4］。為判斷地區交通狀況的優劣，金鳳君等［5］、樊杰［6］圍繞“質、量、勢”構建了交通優勢度的綜合評價指標，并成為主體功能區規劃的重要單項指標之一。此后，交通優勢度還被廣泛應用于多學科視角下的區域交通評價研究［7］。諸多學者針對國家［8］、區域［9］、省域［10］、城市［11］、縣域［12］等多尺度、不同地形區的交通狀況進行了實證探討，并在數據獲取與評價技術手段不斷革新的基礎上融合了可達性和穩定性的測算［11，13］。相關領域的豐碩成果有效契合了區域交通建設需求，推動了交通地理學的發展。

區域高質量發展導向下，人們更關注于生態環境保護與社會經濟發展的協同。現實中，交通優越的地區不一定能夠滿足當地的需求，而交通較差的地區也未必需要大力投資建設，交通與自然生態系統、人類社會系統之間的關系亟待梳理［14］。一方面，交通的發展旨在服務于社會經濟發展產生的需求，大量學者圍繞交通與人口、城鎮化、產業等的關系開展探討［11，15-19］；另一方面，交通設施的建設與運營往往存在侵占用地、擾動生態系統等負外部性，需關注交通引致的人類活動增加帶來的資源消耗、環境代價［17，20-22］。綜合而言，交通的發展只有與社會經濟的需求水平、自然環境的承載力水平相協調，才能有效助力區域高質量發展，也就需要更加綜合的視角來判斷其間關系［4，23］。然而，既有相關領域的研究在綜合性集成分析以及青藏高原等特殊地域單元的實證方面，均尚待豐富化、系統化。

作為典型大尺度生態脆弱區，青藏高原的交通問題廣受關注，形成包括交通設施建設難點的對策［24-25］、可達性演變的細致探討［26-28］、對地域系統的多維度復雜影響［29-31］等大批兼具科學價值與現實意義、符合青藏高原實際特點的成果，也提出青藏高原的交通狀況伴有技術等級低、線路單一、運輸規模經濟效應不足等突出問題［11］，是“十四五”規劃中“補強西部基礎設施建設短板”的重點區域。不過，青藏高原的自然環境條件在很大程度上決定其交通建設布局或無法完全契合社會經濟狀況，甚至應基于其生態環境敏感性等而避免建設［32］。

據此，如何在不損害青藏高原生態安全的根本前提下，滿足其基本出行及邊防需求，進而服務國家戰略、實現民生福祉亟須關注，以此為研究區具有現實必要性與典型代表性。既有研究已對青藏高原交通設施體系、自然環境系統、人類社會系統等進行了集成探討，但仍有進一步豐富的空間［33-36］。伴隨數據獲取、評價技術的豐富，以及第二次青藏科考實地調研對當地交通特點與問題的新認知，融合地域特征與多種交通方式，兼顧自然環境與人類社會系統的綜合探索已有一定基礎，兼顧多尺度、多維度的探討也能夠為當地交通發展與規劃布局提供契合實際的參考，有助于更好地實現其高質量發展、服務國家戰略需求，對探討及解決其他生態脆弱區、發展遲滯區等的交通問題也具有參考價值［37］。

1 研究區、方法與數據

1.1 研究區概況

作為世界屋脊、亞洲水塔、地球第三極，青藏高原是極具特殊性的大尺度地域單元與重要生態安全屏障，具有高寒低氧、凍土廣布、生態環境脆弱、地形條件復雜、人類活動稀疏、社會發展遲滯、地緣關系復雜等突出特點［38］，其交通設施建設亦面臨諸多困難。但在西部大開發等政策扶持及建設者、科研人員的持續探索下，青藏高原現代綜合交通運輸趨于呈現體系化、高速化與完善化的新格局，不斷取得諸多成就，包括2006年青藏鐵路的全線通車、2013年墨脫公路的連通、2019年西藏鄉鎮公路的全覆蓋等。據此，兼顧數據可得性與可比性，該研究以青藏高原215個縣域為評價單元，探討2015、2020年兩期結果。

1.2 研究方法

1.2.1 評價指標體系構建

首先，基于既有研究，集成“量”“質”“勢”“穩”改進交通優勢度模型。其中，路網密度T1、干線影響度T2、道路連接度T4參照既有算法，交通可達性T3以加權通行時間成本計算，以成本低為優，故為負向指標，具體以各地經由所有公路、鐵路站、機場到各目的地的最短時間的均值，并考慮運輸結構加權綜合計算得到。其次，良好自然環境是人和社會持續發展的基礎，青藏高原是典型的生態環境脆弱區及重要生態安全屏障，故在既有研究基礎上，結合青藏高原區位特點，考慮交通設施建設中可能的約束條件等，自然環境承載維度采用海拔高度、地表坡度、承載空間、生態價值四方面的指標［39-40］。第三，交通設施建設與服務功能的供給是滿足人民對美好生活的向往，使發展成果惠及全體人民的重要表現，同時青藏高原還需關注邊境地區地緣關系的特殊性與國土國民安全，從社會經濟需求維度考慮人口規模、產業結構、經濟效益及穩固邊防需求。各計算說明見表1。

表1 評價指標體系

1.2.2 TOPSIS法

TOPSIS法是利用貼近理想結果、遠離非理想結果的思路進行得分評判及排序的方法［45］。計算過程為：首先，對前述指標按屬性采用抽樣標準差法進行標準化處理，如式（1），以消除量綱影響且將坐標原點平移至樣本中心位置，具有更好的可比性。式中，xi為某區縣結果，X為其均值，n為區縣數量。其次，以各指標得分中的最高值、最低值為最優、最劣解。第三，計算各評價單元的各項指標到最優解、最劣解的差，作為負向、正向兩類距離。最后，以正向距離與兩類距離之和的比，作為對理想解的貼近度，以此得到交通優勢度、自然環境承載、社會經濟需求方面的綜合得分。具體計算基于SPSSAU軟件。

1.2.3 結構差異度與相對關系指數

為完整反映各區縣三個維度得分之間的差異性以及相對優劣，借鑒既有結構分析方法［46］，采用結構差異度指數V與相對關系指數R，判斷三個維度間的關系及發現不足。其中，差異度指數V如式（2）：

式中：T、D、C分別為前述交通優勢度、自然環境承載、社會經濟需求水平，i為區縣，V得分均≥0且越接近0表明各維度間越協調、對應性越好。在此基礎上，判斷不同維度間差異對總體差異度的貢獻，進一步提取三者之間的占比，如式（3）：

式中：Vr為差異度貢獻率，Vr＜33%表明對總體差異度貢獻較小，Vr＞50%表明對總體差異度貢獻突出。在明晰結構差異的基礎上，為判斷交通優勢度、自然環境承載、社會經濟需求水平間的相對優勢，形成適應性的對策，基于區位商的思路構建相對關系指數，如式（4）：

式中：R以不同維度得分比例判斷，結果以1為閾值劃分，R（TC）>1為交通優勢度下提供出行服務水平較自然環境的“供過于載”、R（DT）>1為交通較社會經濟需求的“供不應求”、R（DC）>1為社會經濟較自然環境的“需求過載”。

1.3 研究數據

針對前述研究內容與方法，涉及的數據包括交通矢量數據及運輸數據，自然、生態方面的矢量或柵格類型的空間數據，以及人口經濟方面的統計數據。數據來源與預處理見表2。

表2 數據來源與預處理

2 結果分析

2.1 交通優勢度維度

首先，各區縣路網密度整體較低但均有明顯提升，縣域差距懸殊導致高值區縣在以西寧城區為核心的東部邊緣及以拉薩為中心的南部地帶高度極化，藏北高原限于高寒及多年凍土等的影響而存在大范圍連片低密度、慢增長區縣，藏東南邊境的墨脫、察隅、錯那及阿里地區札達、普蘭等沿邊區縣同樣較低。其次，干線影響度呈“中心-條帶-散點”的分布特征，西寧等省會、主要城市等趨于享有較好的干線服務，西藏以桑珠孜區等較好，阿里地區噶爾縣也因建有機場而形成局部相對高值，可見大型區域交通設施的建設仍很大程度地考慮了交通服務的相對均衡，鐵路與航空運輸的“從無到有”亦能作為提高部分區縣對外聯系的重點。第三，各區縣對外平均通行時間由2015年的9.5～42.6 h改善為2020年的9.2～40.3 h。不同交通方式中，公路、鐵路耗時較長且縣際極差大，航空運輸的時間成本壓縮明顯，體現了航空運輸對青藏高原的重要作用，但區位影響下邊遠地區的可達性劣勢仍然存在，比如阿里機場雖提升了噶爾縣干線影響度，但可達性仍較差。第四，得益于“十三五”期間青藏高原鄉鎮道路的建設，各區縣道路連接度明顯提升，但高值分布相對分散，除部分市轄區成為較高得分中心外，北部也整體較好，但隆子、安多等縣受高山峽谷地形影響而較差。

總的來看，以西寧城西區（2015年0.94，2020年0.97）等市轄區等為核心的青藏高原東北部區縣，形成高值的連片分布，西藏則形成圍繞拉薩城關區等市轄區（2015年0.50，2020年0.57）、日喀則桑珠孜區（2015年0.40，2020年0.51）等地市轄區的中心-外圍結構，交通劣勢區縣在中西部及藏東南地區等形成連片分布（圖1（i）、圖1（j））。其中，中西部區縣存在道路網絡密度、干線影響度、可達性等方面的明顯劣勢，如具有機場等的噶爾縣（2015年0.26，2020年0.22）等也限于區位劣勢而不具備交通優勢，而藏東南地區還在道路連接度方面具有欠缺，即當地交通系統穩定性較差。

圖1 交通優勢度維度結果

2.2 自然環境承載維度

首先，海拔高度方面，從適宜人類活動與交通設施建設的角度來看，主要是青藏高原中西部的區縣，受海拔高度要素的約束更為明顯。其次，地表坡度方面主要以青藏高原邊緣地區起伏較大，尤其是藏東南與橫斷山區的區縣該指標約束更突出，很大程度上給交通設施建設與運營帶來較大困難。第三，生態價值高值區在以雙湖縣、尼瑪縣等為中心的中西部地區，2015—2020年整體變化并不明顯，具有以青藏高原東南部區縣趨于降低的特點，各縣得分的均值降幅為0.30%，167個縣域（占比77.7%）出現了降低。第四，承載空間以中北部范圍較大的區縣得分較高，以此為中心向周圍遞減，低值主要在以西寧、拉薩等為中心的區縣。

總的來看，自然環境承載維度以青藏高原北部區縣較高，而以拉薩為中心向東西延展的區域均呈低值帶狀分布，一定程度上與“交通優勢度”的分布格局相反（圖2（i）、圖2（j））。此外，還值得關注的是，諸多區縣該維度得分在研究期限內有所降低，反映青藏高原地區在研究期限內的發展可能趨于活躍但其模式或相對粗放，對地區自然生態系統形成了一定干擾。

圖2 自然環境承載維度結果

2.3 社會經濟需求維度

首先，人口規模表現為東部邊緣及西北部區縣較大，且后者在研究期限內增加明顯；青藏高原內部的區縣人口規模普遍相對較小，尤其以西藏西部區縣人口更相對稀疏。其次，產業結構主要以青海西北部、西藏南部及青藏高原東部邊緣等較高，市轄區往往較縣、縣級市高。西藏諸多區縣研究期限內的經濟結構轉型較快，導致二三產業增量亦較明顯。第三，穩固邊防需求的空間分異寓于到邊境的距離，28個（13%）邊境縣有直接的穩固邊防的交通需求，27個（12.6%）縣對穩固邊防具有補充性、銜接性作用，二者占比總體來看相對較大。最后，人均GDP以西寧、成都部分區縣及格爾木市等東部縣域較突出，西藏內以拉薩、日喀則及林芝的市轄區相對較高，青海南部及西藏中西部相對較差，但研究期限內增長亦較快。

綜合來看，在考慮穩固邊防需求的情況下，社會經濟需求綜合得分較高的區縣，主要在格爾木市及青藏高原邊緣區縣，對應著相對較多的（或潛在的）交通出行需求，而青藏高原中部區縣相對較低（圖3（i）、圖3（j））。此外，研究期限內，得分較低的區縣中，相當一部分的人口增長較明顯，即當前交通出行需求可能較小，但未來出行需求的增長可能較明顯，這也是未來交通設施建設與布局中值得關注的內容。

圖3 社會經濟需求維度結果

2.4 耦合協調及相對關系

首先，根據Pearson相關性發現交通優勢度與自然環境承載、社會經濟需求呈顯著的正相關特點，且“供需關系”一定程度上相關更為緊密（表3）。其中，C1得分的增加（海拔降低）與交通優勢度得分的正相關性最強，與既有研究提出青藏高原人口分布明顯受海拔高度等環境影響的結論較相似［33］；而C3生態價值與C4承載空間基本表現為負相關，即二者得分較高的區縣往往對應較低的交通優勢度。社會經濟需求方面，以人口規模D1與交通優勢度的正相關性更突出，但值得一提的是，D3穩固邊防需求與交通優勢度基本表現為顯著的負相關性，即邊境區縣的交通優勢度有待改善。

表3 三個維度及指標之間的Pearson相關性

其次，結構差異度的結果表明，2015年36個、2020年28個縣域在三個維度得分之間具有中等以上的結構性差異，空間上以青藏高原西北部分區縣為主（圖4（a）、圖4（b）），是未來青藏高原交通設施優化布局中值得關注的部分。在此，如何以交通帶動發展、形成保護尤為值得關注，而對青藏高原等大尺度生態脆弱區也尤為值得關注自然生態系統的穩定。從差異度結果來看，青藏高原西北部地區的結構性差異較大，主要來源于交通優勢度與自然環境承載之間的不對應且以前者相對滯后。從差異度貢獻率與相對關系來看，祁連山、橫斷山附近區縣及格爾木等地，表現出交通較自然環境的“供過于載”；青藏高原中部及邊境區縣多表現出交通優勢度與社會經濟需求間的不對應，且二者為交通優勢度條件下提供出行服務較社會經濟需求的“供不應求”，特別是邊境區縣的差異在一定程度上對應著Pearson相關性結果中“穩固邊防需求與交通優勢度負相關”的特征；青藏高原北部與中東部存在大量且逐漸增多的“需求過載”型區縣，未來相關區縣應更強調對生態環境的保護。

圖4 結構差異度與相對關系結果

從優化思路來看，青藏高原東南部等結構性差異較小、無上述三類結構性差異問題的區縣，應發揮交通設施建設的規模效益及利用效率。而對相當一部分結構差異明顯、交通與地域關系尚不夠協調的區縣而言，其優化需具體判別、因地制宜：首先，祁連山國家公園等在內的甘肅、青海東部、四川西部、云南北部的縣域，以及西藏日喀則、拉薩、林芝等地市下轄的縣域，交通優勢度已相對超前或至少超前于其自然環境承載，未來應對社會經濟需求的進一步提高，應重點關注交通線路的“提質”，著重提高道路質量與養護水平，新線路的建設以高技術等級道路為重點；第二，羌塘高原范圍內及邊境附近的區縣結構性差異整體相對較大，但交通設施的優化仍需具體分析，盡管前者交通優勢度偏弱，但綜合三個維度看亦不適合大規模新建交通設施，可依據社會經濟需求與自然環境承載間的關系特點考慮要素遷移，后者應重點建設高等級交通干線及銜接，以滿足當地交通需求和國土凝聚力［47］。但邊境地區交通運輸也面臨規模不經濟的問題，故在充分尊重主觀意愿的基礎上，可適當引導羌塘高原雙湖等縣域的人口、社會經濟要素向鄰近邊境集聚，既能更好地保障青藏高原的生態安全，又有助于邊境一帶促成點軸開發系統，實現民生福祉，以及保護與發展的雙贏［48］；且在自然條件及運輸規模經濟的約束下，未來可在當地積極推行建設成本、生態環境影響、運輸規模需求均較低的通用機場建設，并搭建配套服務與政策引導［49］。此外，曲麻萊、瑪多等三江源地區縣域，以社會經濟需求與自然環境承載間的結構性差異較突出，故雖然上述地區或不具備交通優勢，但對社會經濟需求較自然環境承載“相對超前”的縣域，應著重結合生態保護區的實際訴求，避免大規模新建交通設施。

3 結論與討論

3.1 結論

青藏高原是中國重要的生態安全屏障，且顯著區別于理論上的“均質平原”，其地域特點很大程度上決定了交通設施無法完全基于社會經濟需求進行布局建設，甚至應避免建設。該研究綜合考慮交通優勢度與自然環境承載、社會經濟需求等維度間的關系并搭建評價體系，以揭示縣域存在的交通與所在區域不協調等問題，并嘗試提出針對性的對策。

（1）交通優勢度方面以西寧市轄區等為核心，沿青藏高原東部邊緣地帶呈帶狀優勢分布特征，西藏也形成了圍繞拉薩等地市轄區的中心-外圍結構。限于區位劣勢，具有機場等交通干線的噶爾縣也不具備優勢。自然環境承載和社會經濟需求方面，得分在空間上具有一定的相反的分布特征，前者以中北部縣域較高，且多數縣域自然環境承載維度的得分趨低，而當前社會經濟需求維度得分較高的縣域主要在青藏高原中東部及邊境一帶，且未來可能相對較快地增長，上述兩個趨勢值得關注。

（2）各區縣三個維度的得分整體表現為正相關性，但仍需要關注的是，存在相當部分區縣（2015年36個，2020年28個）在三個維度的得分方面具有中度以上的結構性差異，即交通與地域之間的關系亟待優化。其中，中部區縣交通服務與社會經濟需求的相對過載，以及諸多邊境縣交通發展的“供不應求”等失調更為值得關注。

（3）針對青藏高原不同區縣的三個維度的情況，嘗試提出適應性的對策，尤其是針對交通、社會經濟需求“過載”的區縣，應避免大規模新增設施對地區可持續發展的負面影響，羌塘高原、三江源等地的縣域可依據實際特點考慮向G219沿線邊境縣、周邊人口相對集中的中心城市等地遷移人口等社會經濟要素。邊境具有“供不應求”問題的縣域應加快建設高等級交通干線、改善道路網絡銜接及發展通用航空運輸，以滿足居民出行需求和國土凝聚力，同時促成邊境一帶的點軸開發，進而促進交通與區域的協調、保護與發展的雙贏。

3.2 討論與展望

高質量發展導向下的交通問題并不局限于“交通”本身，需在保護與發展的權衡中判斷。新時代背景下，青藏高原的交通設施建設發展迎來新契機，其高質量發展亦有賴于把握好交通作為增強發展活力、促進人地協調的新動能。該研究圍繞交通優勢度與自然環境承載、社會經濟需求間的關系進行實證探討，有益于對區域交通評價思路與方法提供補充，為交通設施體系、自然生態系統、人類社會系統的協同優化提供交通地理視角的參考，亦有助于對綜合判斷交通狀況提供啟示，更好地服務于國土空間規劃及“十四五”期間基礎設施建設要求。

此外，該研究仍有諸多不足及后續值得關注之處。其一，伴隨川藏鐵路全線建設，以及未來可能的人口遷移特點與影響等帶來的新問題與新需求，仍有待基于情景對比加以進一步探討、驗證、更新；其二，囿于數據可得性，描述自然環境承載、社會經濟需求等區域特征的指標尚不夠詳盡豐富，尤其是未能采用出行滿意度等感知方面的真實數據；其三，青藏高原內區縣面積普遍較大，未來仍需在更精細的空間尺度和更長的時間尺度梳理二者關系，深入判斷優化“閾值”，即何種區位條件下，交通需求應讓步于自然環境保護，或何種情況下應以滿足社會經濟需求為首要目標等，這也有助于提出更有針對性、更具有落地性的優化建議，更好地以交通設施優化服務于區域高質量發展［4］。