广佛都市区交通网络发展及其多指标可达性演变分析

◎ 张 童 胡伟平 毛超荣 崔锋艳

一、引言

随着全球化进程的加速，城市群中出现了以大城市为核心，周边城市共同参与分工、合作一体化的地域空间组织形式——都市区。地处珠江三角洲核心区的广佛都市区，是珠江三角洲辐射能力最强的综合服务中心和国际竞争力最强的产业中心之一[1]。建设广佛都市区有利于区域优势互补、资源共享，形成经济社会一体化发展的新格局，从而减少重复建设和投资，节约资源，扩大区域经济发展的规模效应，保护生态环境，实现“双赢”发展，提升对周边地区的辐射影响力和综合竞争力[2]。

为了加快广佛同城化的步伐，都市区的交通基础设施建设发展迅速。交通方式及运输工具的时空效应直接影响了区域交通可达性的变化。一般认为，交通可达性是指经济活动借助某种交通系统从某地到另外一个地方的难易程度[3]，它可以反映都市区的空间扩展和区域内社会经济的紧密程度[4]。因此，在一定意义上说，通过交通可达性来揭示地理空间的联系特征，一方面有助于推动未来交通网络的调整与完善，另一方面有助于决策者协调交通规划与其他社会经济政策，建立有效的引导和调控措施，从而促进广佛都市区稳定、有序、健康发展。

1959年Hansen[5]首次提出了可达性的概念，自此之后，引起了国内外学者的关注。Gutierrz和Gonzalez对跨欧洲高速铁路网可能引起的欧洲各城市可达性值的变化进行了研究[6]；Lineker和Spence研究了伦敦M25环形公路引起的可达性变化对区域经济发展具有积极促进作用[7]；吴威等以加权平均旅行时间为指标，探讨了长江三角洲地区公路网络中主要节点城市可达性空间格局及其演化规律[8]；刘承良构建最短距离矩阵，引入时间、空间通达性模型，从节点体系与网络体系两个角度，定量分析武汉都市圈城际通达性变化及其空间格局[9]；潘裕娟、曹小曙以广东省连州市为例，设计路网连通度、可达性、农村路网与干线路网衔接的平均距离三项指标来分析乡村地区公路网的通达性水平[10]；沈惊宏、陆玉麒采用吸引机会指数等六种指标揭示了安徽省城镇不同指标下的可达性空间分异规律，并建立了一个综合可达性指数模型[11]。

综上所述，国内外学者对可达性的研究涵盖了从宏观到微观、从单一交通方式到综合交通系统、从单项指标评价到多指标综合评估。然而，多指标分析多核型都市区的交通可达性演变的研究，比较少见。本文回顾并展望了改革开放以来，广佛都市区交通网络发展情况，运用多种指标探讨可达性的格局演变，在定量上把握其内在规律，为进一步优化广佛都市区路网提供理论依据，也为可达性的应用领域提供新案例和实证依据。

二、 研究方法

（一） 数据来源与数据处理

1.数据来源

本文选取了广佛都市区1982、1995、2008、2020年四个时间断面的行政区划数据、人口数据、道路网数据。道路网数据分别从1982年1∶5万地形图，1995年10×10m分辨率的Spot遥感影像，2008年中巴资源卫星遥感影像，以及政府文件《广佛同城化发展规划（2009-2020）》、《广州市轨道交通2011-2015年建设方案及2020年规划方案公示》中提取。行政区划数据和四期人口数据来源于广东省地图出版社出版的《广东省政区图册》。

2.数据处理

本文使用ArcGIS软件中的网络分析模块来计算可达性。首先对1982-2020年的四期交通路网分别构建网络数据集，在构建的过程中，对不同等级的道路赋予相应的速度，可计算出每段道路的长度和行驶时间。网络分析可挑选出任意两点在交通网络上的最短路径，因此本文使用OD（起点—终点）矩阵，计算交通路网中从一个节点分别到其他所有节点的最短空间（或最短时间）路径，从而得出每个节点的可达性值。通过插值运算，得到研究区内的可达性空间格局。四期的可达性分布，均按此方法，得到1982-2020年可达性的格局演变。相关处理步骤如下：

根据《城市道路工程设计规范》，将广佛都市区道路划分为高速公路、快速路、主干道、次干道、干道和地铁,并将各类道路赋予不同的速度：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，广州地铁一号线开通，因此本文在2008、2020年路网数据中加入地铁因素。地铁的最高设计时速从100-140km/h不等，但在实际运营中一般不超过80km/h。本文借助百度地图提供的地铁线路及时间查询功能，就不同地铁线路随机选取起始站和终点站，得到与此相关的路程与时间值，然后通过继续取平均[12]，求得该地铁线路的平均速度为41.42km/h（表1）。

由于高速公路、快速路和地铁的封闭性，构建网络数据集时，高速公路、快速路、地铁，与其他道路相交时，仅在出入口处设为连通。出入口数据从中国地图出版社出版的《中国高速公路及路网详查地图集》中获取。

以2008年的广佛都市区行政边界为准，通过查阅各个政区的行政区划调整，将1982年和1995年的人口数据合并或拆分，分配到相应的行政区内[13]。为了计算未来都市区可达性格局，将2012年人口数据应用在2020年的研究中[14]。

（二）研究方法

1.可达性指标

城市间距离是衡量城市联系程度的重要指标，广佛都市区城市道路和轨道交通是其最重要的城际交通方式。本文借鉴刘承良的距离模型[9,15]，选取区域内795个政府驻地作为空间节点，其中1个省级行政单位，3个市级行政单位，171个镇级行政单位，其余620个村级行政单元，以最小公路里程核算各节点间最短路径交通距离，构造交通里程矩阵L:

①最短空间距离可达性：

②最短时间距离可达性：

表1 地铁速度表

2.吸引机会指数

吸引机会是指某城镇因其人口、经济、交通等因素而对外具有一定的吸引能力，使得物流、人流、信息流对该城镇有一定的倾向性流动。本文定义节点的吸引机会指数为其他所有节点的人口到某一个节点的概率之和，所用模型[16]为

三、结果与分析

（一）广佛都市区交通网络发展历程

改革开放初期，研究区内只有G105、106、107、205、321等国道穿过（图1），道路等级普遍偏低、种类单一。1982-1995年，是广佛地区高速公路建设的起步阶段。至1995年，通过研究区的高速有广佛高速、广花高速、广深高速和广州绕城高速。与此同时，海印大桥、洛溪大桥的完工，增进了珠江两岸的交通往来[17]。

1995-2008年是综合交通网络的快速发展阶段。1997年，广州地铁一号线开通，至2008年，地铁1、2、3、4号线通车，广州中心城区基本实现轨道交通连接[18]。2000年广州内环路修缮完工，并以7条放射线与环城高速相连。为了实现“北优、南拓、东进、西联”的空间发展战略，广园快速路、华南快速路、南沙港快速路、新光快速路于2003-2006年相继完工，大大增进了广州中心城区与郊区的联系。同时，广东省最长的环城公路——佛山一环线也于2006年建成通车。

图1 1982-2020年广佛都市区交通网络发展历程

2008-2020年是交通网络的成熟完善阶段。高快速路网方面，形成以广州华南高速公路枢纽为中心，禅城、南海、顺德、番禺、花都、增城等公路分枢纽（客货站场）为节点，京珠、广惠、广深、广佛、广清、广肇、广花、105国道、325国道等为放射延伸，广州环城、二环、珠三环、佛山一环等高快速路连接互通的同城化高快速路网。轨道交通方面，构建以广州为核心，广佛、广深、广珠、广肇、广清、广从等轻轨为放射线的华南城际轨道交通枢纽[19]。

（二）最短空间距离的可达性格局演变

分别对1982-2020年路网数据构建网络数据集，结合795个行政节点，在Arc-GIS软件中建立OD矩阵，由式（2）计算出四期795个节点的最短空间距离的可达性指数。并分别对四期的可达性指数使用克里金插值，得广佛都市区1982-2020年可达性演变图（图2）。

由结果知，最短空间距离的可达性格局由珠江北岸为轴的带状分布，演变为以广州中心城区为核心的圈层结构。1982年，可达性分布以珠江为界，呈现出明显南北差异，且北岸优于南岸。随着高等级道路的修建，1995年研究区出现了圈层状格局；2008年，高可达性区域不断扩大，形状趋于规则和稳定；2020年，可达性格局整体上变化不大，边缘区域进一步改善，路网的扩张对可达性格局的影响减弱。

从节点间平均距离来看（图3），都市区间的旅行距离明显缩短。1982年，节点间的平均距离为61.88km,到1995年，缩短到50.76km，减少了18%。2008年和2020年的节点平均距离分别为47.59km和44.50km,分别缩短了6.25%和6.48%。可见，节点间最短空间距离不断缩短，但变化幅度逐渐减小。

图3 1982-2020年广佛都市区节点平均距离

从三个时段的可达性变化值分布来看，1982-1995年，研究区的大部分区域都得到显著提高；1995-2008年，广佛交界处的荔湾区、桂城街一带最短空间距离缩短最多，其次是小谷围街，这是由于大学城环线的修建；2008-2020年，研究区内部变化不大，主要在番禺的化龙、石楼，以及东莞的洪梅、沙田附近，可达性改善较为明显。

表2反映了最短空间距离的可达性分布的均衡性，从4期极值差上看，区域总体可达性趋于均衡。但1995年与1982年相比，可达性系数的标准差略有下降，而2008年与1995年相比，其值有所上升，2020年的标准差在四期数据中最小。可见，1982年路网总体等级不高，可达性处于低级相对均衡分布；随着交通网络的发展，道路等级的不均衡性一度导致可达性分布的不均衡；至2020年，路网格局趋于完善成熟，可达性向高等级相对均衡方向发展。

图2 1982-2020年最短空间距离的可达性格局演变

表2 1982-2020年多指标可达性的统计结果

（三）最短时间距离的可达性格局演变

由式（3）计算出795个节点四期的最短时间距离的可达性，并用克里金插值，得到广佛都市区1982-2020年的可达性演变图（图4）。分析图可知：最短时间距离的可达性演变格局，以广州中心城区为低值中心向外围不规则圈层状增高，且呈交通主干道指向性。1982年，可达性格局沿G105等城市主干道北向钟落潭、西向大沥延伸；高速公路的出现，致使1995年的可达性格局沿高速公路的方向突出，北向广花高速沿线的石井、江高、雅瑶，西南向广佛高速沿线的祖庙，东南向广深高速沿线的萝岗等节点可达性增长很快。之后，高等级道路的进一步扩张，使得2008年的可达性呈现向外辐射的星状格局，地铁3号线、新光快速、南沙快速的通车，进一步改善了番禺的可达性；2020年，圈层结构更加规则和稳定。

1982-2020年间，广佛都市区两节点间的平均时间也大为缩短（图5）。从1982年的68.78min减少到2020年的31.71min，且三个时段的变化幅度分别为29.54%，22.47%和15.58%，变化幅度逐渐减小。同时，与最短空间距离的可达性相似，最短时间距离的可达性分布的均衡性也呈现出从低级相对均衡——不均衡——高级相对均衡的演变特征。

（四）吸引机会指数的格局演变

图4 1982-2008最短时间距离的可达性格局演变

图5 1982-2020年广佛都市区节点平均时间

以镇（街道）的政府驻地为节点，计算每个镇（街道）的吸引机会指数，并将结果分为五个等级，得到1982-2020年广佛都市区吸引机会指数演变图（图6）。

1982年以来，高吸引区（＞2.5）和较高吸引区（1.5-2.5）基本位于研究区西部，即广佛交界处。可见广佛地域相连、交通衔接，经济社会发展水平高，同城化具备良好的基础。与东莞相比，广州与佛山的联系更加紧密。

研究区吸引机会指数由以广州中心城区为核心，演变为三大组团式分布格局。1982年，交通最便利、人口最集中、经济基础最优越的广州中心城区成为高吸引区，白云区北部和花都区东部，以及佛山的桂城、狮山、罗村次之；由于山体或河流的阻隔，或人口基数小，白云区中部、番禺的石楼和东莞的麻涌吸引机会指数最低。1995年，位于佛山市区的祖庙街，成为吸引机会指数最高的地区，顺德的大良街和番禺的市桥街是区政府驻地，人口集中，行政区划调整的增城新塘镇，都成为较高吸引机会指数地区。2008年，由于快速路、高速路、城市地铁的修建，使番禺地区的石碁、大石、钟村吸引机会指数得到提高，而小谷围，由于广州大学城的建立，短时间内人口汇集，成为较高吸引机会的地区。到2020年，围绕广州中心城区的三大组团—花都区新华街、佛山桂城和祖庙、增城市新塘—这种局面仍将维持，且番禺区的化龙镇成为新热点。因此，广佛都市区可达性演变情况是地形、人口、路网、经济发展、政府调控等众多因素共同作用的结果。

吸引机会指数的极值差和标准差反映（表2），1982-2020年极值差由23.763降到4.641，各镇差距显著缩小，但2020年与2008年相比，极值差和标准差又略有增长。由于使用2012年人口数据计算2020年的吸引机会指数，未来城镇间的发展差距是否拉大有待进一步观察。

图6 1982-2020年吸引机会指数分级图

四、结论与讨论

本文回顾并展望了1982年以来，广佛都市区的交通网络发展情况，从最短空间距离可达性、最短时间距离可达性、吸引机会指数三个方面，详细剖析了研究区可达性的演变规律和特征。得到结论如下：（1）改革开放以来，广佛都市区路网扩展迅速，道路种类和道路等级不断提升，交通基础设施整体状况优良；（2）最短空间距离的可达性格局由珠江北岸为轴的带状分布，演变为以广州中心城区为核心的圈层结构；（3）最短时间距离的可达性格局演变，以广州中心城区为低值中心向外围呈不规则圈层状增高，且具有交通主干道指向性；（4）吸引机会指数由广州中心城区为核心，演变为三大组团式分布，番禺区化龙镇成为新的热点；（5）1982-2020年间，广佛都市区出现显著的时空收敛现象，城市间的时空距离缩短，但变化幅度在减小；（6）三个时段的可达性变化值是研究区内部变化小，边缘区变化大；（7）均衡性方面，最短空间距离、最短时间距离的可达性都经历了低级相对均衡——不均衡——高级相对均衡的过程。吸引机会指数反映，广州与佛山的联系多于东莞，各镇之间的吸引差距不断减小，但到2020年出现略微不均衡，这种情况有待进一步观察；（8）影响都市区可达性的演变因素包括地形、人口、经济发展、政府调控等多方面。

上述研究表明，交通基础设施建设初期对都市区的可达性影响较大，但后期，愈加成熟完善的路网，对可达性格局的影响减弱。未来发展的重点不再是大规模路网扩张，而是完善网络结构和配套的公共服务功能，构造一体化高效交通系统，优化广佛同城化。由于早期数据的获取难度大，以及广佛行政区划的不断调整，路网和人口数据不够完善，实验精度有待进一步提高。未来可在交通对城市空间扩展的影响方面作进一步深入研究。

[1]广州市规划局，佛山市规划局.广佛两市道路系统规划[R].2007.

[2]杨在高.世界大都市圈发展与广佛都市圈建设[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,阎小培.中国干线公路网络联结的城市通达性[J].地理学报,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]吴威,曹有挥,梁双波.20世纪80年代以来长江三角洲地区综合交通可达性的时空演化[J].地理科学进展,2010,29(5):619-626.

[9]刘承良,丁明军,张贞冰,等.武汉都市圈城际联系通达性的测度与分析[J].地理科学进展,2007,26(6): 96-107.

[10]潘裕娟,曹小曙.乡村地区公路网通达性水平研究——以广东省连州市12乡镇为例[J].人文地理,2010,(1):94-99.

[11]沈惊宏,陆玉麒.区域综合交通可达性评价——以安徽省为例[J].地理研究,2012,31(7):1280-1292.

[12]邓羽,蔡建明等.北京城区交通时间可达性测度及其空间特征分析[J].地理学报,2012,67(2):169-178.

[13]何劲,宋茵,胡伟平.改革开放以来广佛都市区空间扩展分析[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]李沛权,曹小曙.广佛都市圈公路网络通达性及其空间格局[J].经济地理,2011,31(3):371-378.

[16]李小建,李国平,曾刚,等.经济地理学[M].北京:高等教育出版社,2006:336-337.

[17]广州市地方志编纂委员会.广州市志[M].广州:广州出版社,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]广州市发展与改革委员会.广佛同城化发展规划（2009-2020）[R].2009.