京津冀都市圈城市区位与交通可达性评价

第24卷 第2期2008年3月地理与地理信息科学

Geog ra phy and Geo-Infor matio n Science V ol.24 N o.2M arch 2008

收稿日期:2007-10-30; 修订日期:2008-01-04

基金项目:国家863计划项目(2006AA12Z209);中国科学院知识创新工程重点方向性项目(KZCX2-YW -308);中国科学院知识创

新工程前沿项目(CXIOG-D04-02)

作者简介:陈洁(1982-),女,博士研究生,研究方向为交通地理信息系统。E-m ail:ch enj@ ¹ 中华人民共和国国家发展与改革委员会.京津冀都市圈区域规划研究报告.2005. º 亚洲开发银行.河北省经济发展战略研究报告.2005.

京津冀都市圈城市区位与交通可达性评价

陈 洁,陆 锋

(中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京100101)

摘要:为加强区域内部资源整合与生产力要素合理配置,进而实现京津冀都市圈各城市间协调发展与经济腾飞,从空间格局角度,结合最新行政区划、基础地理数据库及其统计资料,运用重力模型和栅格网络分析方法,对京津冀都市圈内各城市地理区位优势和出行运输便捷程度进行定量分析。研究结果表明,京津冀都市圈内区位优势等级以天津市、北京市为中心向外逐级递减,天津市因其对各区位影响因子的均衡接近性而表现出最高的区位水平,北京市次之,而承德、张家口各县市处于劣势区位。都市圈内各城市公路交通基础设施建设发展水平相对均衡。关键词:京津冀都市圈;可达性;区位;出行时距

中图分类号:F127 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2008)02-0053-04

0 引言

以大城市为核心的都市圈是伴随着人类文明的进步而产生的一种人与自然协调发展的人文景观,标志着人口增长、城镇拓展的历史进程[1]

。随着经济全球化和区域经济一体化进程不断加快,都市圈已成为国家和区域社会经济发展的主战场。京津冀都市圈以北京、天津两市为核心,包括河北省的石家庄、保定、唐山、秦皇岛、廊坊、沧州、张家口、承德,是

我国的政治、文化中心和人口、经济密集区¹

。京津冀都市圈作为我国经济发展第三增长极的核心引擎,担负着我国未来大规模推进国际化的重任。改革开放以来,京津冀都市圈经济建设取得显著成就,但长期以来京津两大核心城市与周边地区的发展相互脱节,彼此间空间联系松散,逐步形成/先进的特大城市、落后的腹地0[2]

尴尬局面。京津两市半径100km 内,环绕着32个贫困县,总面积813万km 2,有27216万贫困人口,人均年收入不足625元,形成了/环京津贫困带0º,加剧了京津冀都市圈区域发展的不平衡,与长三角、珠三角都市圈形成强烈反差。因此,加强都市圈城市间的联系,增大核心城市和其他城市的辐射作用,提升京津冀都市圈的整体协调发展能力,是京津冀都市圈发展的必经之路。基于此,本文从空间格局角度,结合最新行政区划、基础地理数据库及其统计资料,利用GIS 空间分析方法,对京津冀都市圈内各城市区位优势、出行与

运输便捷程度进行了定量分析与评价,以期加强区域内部资源整合与生产力要素合理配置,进而对实现京

津冀都市圈各城市间统一协调发展具有借鉴作用。

1 京津冀都市圈可达性评价方法

1.1 研究区域与数据获取

为避免空间分析的边界效应,本研究设定分析范围为京津冀都市圈覆盖区域并向外扩散70km (东经112157b ~121127b ,北纬37101b ~42183b )。研究数据包括各级行政区划(省会、地级市、县级市、县、乡镇、各县行政界线)和交通设施(铁路、各级公路、港口、机场等),数据来源于国家基础地理信息中心1B 100万全国交通数据库(2003年)、交通部1B 25万/中国交通网络数据库0(2005年),同时辅以2005年12月出版的5中华人民共和国行政区划图集6[3],对京津冀都市圈范围内的行政区划、交通路网、交通基础设施等各类要素进行了更新。所有要素均采用Albers 等面积投影,基于ArcGIS 912进行数据处理和分析。此外,根据研究需要,各类要素均根据领域专家经验确定权值(表1),各交通模式的平均速度分别设为:铁路90km/h 、高速公路90km/h 、国道70km/h 、省道60km /h 、县道40km/h 、乡镇公路30km/h 。

表1 各类要素权值分配

Table 1 Element weight allocation

要素类型行政区划要素

交通要素省会地级市港口机场车站高速公路国道省道县道权重0.180.120.10.10.20.150.0750.0450.03

1.2 评价方法与评价因子的选择

评价某一空间目标或区域的区位优势或交通运输便捷程度,业界一般称可达性评价,包括两种视角:1)基于Tobler 地理学第一定律,认为空间上两点间的相互作用随着距离的增大而减小,并且从社会经济学角度考虑两点间的吸引力规模,将待度量的实体与外部所有影响实体之间可能的影响之和视

为外界施加于该实体的总潜能,分析因空间位置差

异导致的需求点和吸引点之间潜在吸引力的规模和变化过程。此时,需要考虑所度量实体的需求规模和吸引点的引力规模,而与交通网络空间形态无关。这种分析过程主要是对空间区位的优劣程度进行度量。2)基于交通网络的空间配置,以待度量的实体与其他实体之间的人流、物流、信息流的交通、交流便捷程度来度量该实体的位置优劣,不同交通网络设施或网络目标对于待度量的实体可能具有不同的重要性。此时,交通网络形态、密度、结构等与区位评价密切相关[4]。这种分析过程主要是对交通运输的便捷程度进行度量。本文基于上述视角对京津冀都市圈可达性进行定量分析。

(1)区位优势综合评价,涉及行政区划要素(省会、地级市、县级市)与交通要素(内河港口、沿海港口、航空港、铁路车站、国道、高速公路、省道、县道)两大类。首先计算都市圈内各县级市到各类要素中最近要素的最短距离,然后依据表1所示的权值,采用重力模型方法[5]获取都市圈内所有县级市的区位优势综合评价值。公式如下:

A=2i

d i R i

(1)

式中:A 为所要计算的县级市的区位优势评价值,d i 为该县级市与吸引该要素类i 中最近要素的最短距离,R i 为该要素类i 在区位优势评价中的重要性权值。最后,利用反距离权重插值方法(IDW)[6]

,对都市圈内所有县级市(点)的区位优势评价值进行内插,以获得整个都市圈的区位优势表面(栅格单元采用500m @500m,下同),公式如下:

Z=2

n

i=1Z i d p i

2

n

1

1d p i

(2)式中:Z 为都市圈内各栅格点的区位优势评价值,Z i 为第i 个县级市的区位优势评价值,d i 为待插值点到i 的距离,n 为用于插值的县级市数目,p 为权重幂指数。IDW 方法可以通过幂指数p 和邻域搜捕参数进行优化,本研究中取默认值,即p 取2,邻域搜捕参数取0。

(2)交通出行时距分析,目的在于通过度量各城市单位时间内交通出行所覆盖的空间范围,以表

达各城市的交通可达性与各城市间的交通联系强

度。交通出行时距分析涉及高速公路、国道、省道、县道等交通设施要素,其计算结果是距离出发点的等时距的最大空间可达范围。首先需将线要素类转成栅格图像。由于栅格单元中可能存在上述等级的交通网络覆盖空白,为保证计算精度,本研究在交通网络中增加一级基层路网(乡镇公路),按照乡镇公路的平均速度对栅格单元的nodata 赋值。然后,将各类要素栅格数据集叠加,选取叠加后每个栅格单

元中具有最高效率的交通模式衡量通过该栅格单元的最短时间。最后,采用A rcGIS 中costdistance 算子,得到各城市交通出行时距分析结果,采用交通出行时距图表达。由于目前京津冀都市圈内没有城际快捷高速铁路,其余铁路、民航等不能随时出发,故在计算中不予考虑。2 可达性现状与特征分析

基于上述方法,经过一系列数据操作与计算,得到京津冀都市圈区位优势综合分析结果(图1)以及都市圈内各城市交通出行时距(图2-图4)。

图1 京津冀都市圈区位优势综合评价

Fig.1 Location advantage evaluation

of Jing -Jin -Ji metropolitan area

区位优势综合评价反映出不同地域的相对区位优势。由图1可知,京津冀都市圈区位水平等级以天津市、北京市为中心向外逐级递减。其中,天津市具有最高的综合区位等级,北京市次之,廊坊、唐山、秦皇岛、沧州、保定、石家庄都具有较高的区位优势,而承德、张家口则相对落后。北京、天津两大直辖市均为都市圈内核心城市,综合区位指标高、辐射范围广,且天津市区位水平略高于北京市。究其原因,天

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