武汉城市圈各城市交通区位水平分析

马才学，李先涛，赵利利，赵芸逸

(华中农业大学 公共管理学院，湖北 武汉 430070)

交通网络是指由各级公路组成，相互连接、成网状分布的道路系统，它与城市空间布局有着密切联系[1-2]。交通网络能通过交通区位水平反映出一个城市与外界相连的可能性，很大程度上可凸显其经济发展情况，甚至一定程度能决定该城市的重点发展方向[3- 4]。基于交通区位的重要意义，众多学者对此进行了相关研究，普遍上认为交通区位优势对一个国家或地区的经济布局有着重要影响，能够促进企业有效扩张、政府合理配置产业布局等[2-5]。

一般而言，可通过区位理论研究来探讨城市圈内各城市的区位大小，与以往只追求最大利润的区位理论不同，如今的理论重点在于如何将更多因素结合到区位理论中以实现整体优化布局[6-7]。考虑出行成本等经济方面的因素，陈少沛等[8]结合经济数据，以道路通达度为基础来测度广州市城市交通区位，并最终将其划分为4个等级，认为不同等级交通区位之间具有较强向心指向；考虑区位差异性，刘望保等[9]以全国省会城市为节点，测度各个区域的交通通达性；在微观方面，张智林等[10]以潜力模型对中部6省省会城市交通通达性评进行了测度。

以往对城市交通区位的研究主要集中在对城市交通通达性测度上，大多通过运输距离或空间距离来测算交通通达性，而较少考虑各个城市之间的交通潜力。笔者采用空间阻隔来测算交通通达性，同时引入潜力模型计算各个城市之间的交通潜力，并基于这两种因素来探讨武汉城市圈内各城市交通区位水平，以期能更准确地反映各城市的交通区位水平。

1 区域概况及数据来源

1.1 区域概况

武汉城市圈位于湖北省东部，是中国中西部地区最大的城市群之一。武汉城市圈是以武汉市为中心，由孝感市、鄂州市、黄冈市、黄石市、咸宁市、天门市、仙桃市、潜江市等周边8个城市所形成的城市群。武汉城市圈总面积为5.78×104km2，约占整个湖北省国土面积的31.1%，而GDP产出总量却占整个湖北省的60%，是湖北省名符其实的经济发展核心区。武汉城市圈的稳定发展不断提高湖北省的区域经济竞争实力，涉及工业、教育、旅游、商业等多个领域的产业发展。

目前，武汉城市圈正由发育型向发达型的方向转变，科学地认识武汉城市圈内各城市区位大小，对武汉城市圈未来发展有着重要作用。基于此，笔者选取武汉城市圈作为研究对象，如图1。

1.2 数据来源

笔者所选取的数据主要来源于1∶400万中国主要公路线和铁路线和1∶400万的城市边界图，采用ArcGIS10.0对这9个城市边界图求取城市重心点，再对1∶400万中国主要公路线和主要铁路线进行分析处理，得到武汉城市圈的交通网络及空间阻隔程度指标图，主要用于测算各城市综合交通通达性；潜能计算过程所需的人口及相关数据主要来源于统计年鉴[11]。

图1 案例研究区域Fig. 1 Research area of the case study

2 研究方法

2.1 技术流程图

通过测算综合交通通达性来获取各城市的交通区位排名，并结合城市潜能得到的各城市位势可加权计算获取各城市的综合区位排名，其具体流程如图2。

图2 研究流程Fig. 2 Flow chart of the research

2.2 相关概念

笔者采用距离度量法来测算通达性。通达性是指从一处前往另一处的难易程度[12]，交通可达性则指利用特定交通系统从某一区位到达指定活动区位的便捷程度[13]。而笔者提出的综合通达性和相对通达性是由Ingram于1971年提出来的两个概念。综合通达性是指一点到区域内所有点的空间阻隔，其中，空间阻隔指标可通过两点间的空间直线距离、交通网络距离、成本等表示；相对通达性指一点到另一点的空间阻隔，笔者主要采用两点间的空间直线距离进行研究；潜能则指某一城市在整个区域内(包括自身)的相互作用总量，即这一城市在整个区域内的潜能大小。

2.3 指标构建

城市间重心点的最短空间阻隔可衡量城市间的连接程度，其计算如式(1)：

(1)

式中：Ai为第i个城市的综合通达性；Cij为区位网络中一点至另一点的空间阻隔，i，j=1，2，…，n。

通过比较城市间道路网的通达性，还可通过比较综合通达性的均值来判断城市的综合通达性，如式(2)：

(2)

式中：E为第i个区域的道路通达性均值。

通过对ArcGIS10.0所得数据进行标准化处理，可得到武汉城市圈交通网络及空间阻隔程度指标，如图3。由区域网络及空间阻隔可以得到两两城市重心点间的相对通达性[14]，相对通达性指标值如表1。

图3 区域网络及空间阻隔Fig. 3 Regional network and space block diagram

Cij武汉孝感鄂州黄冈黄石咸宁天门仙桃潜江武汉1.04.03.05.56.06.58.56.09.5孝感4.01.07.09.510.010.512.510.013.5鄂州3.07.01.04.03.08.011.59.012.5黄冈5.59.54.01.07.012.014.011.515.0黄石6.010.03.07.01.05.014.512.015.5咸宁6.510.58.012.05.01.015.012.516.0天门8.512.511.514.014.515.01.02.52.5仙桃6.010.09.011.512.012.52.51.03.5潜江9.513.512.515.016.016.02.53.51.0

2.4 潜力模型

通过潜能的比较，可得出一个城市在该地区的潜能大小，引入潜力模式如式(3)：

(3)

式中：Vi为该城市的潜能大小；Mj为该地区的质量规模，在此采用一个城市的常驻人口数量进行表示；Dij为两城市重心点间的空间直线距离，此处取空间直线距离一半进行计算；b为距离摩擦作用的指数，这里采用牛顿万有引力定律形式中的数值2表示其距离摩擦作用指数[14]。

3 结果分析

3.1 交通通达性分析

通过以上分析，可得到武汉城市圈内各城市的交通通达性排名，如表2。

表2 通达性指标值及排名Table 2 Accessibility index and traffic location ranking

分析表2可知：武汉城市圈网络通达性最大值为11(潜江市)，最小为6.125(武汉市)，均值为9.125。该值越大说明该区域的网络通达性越差，反之则越好。依据均值可将城市圈内网络通达性划分为两个类别。

3.1.1 类别1

综合通达性指标值在平均值之下(含平均值)的城市有4个，分别为武汉市、鄂州市、仙桃市、黄石市。武汉市地处城市圈最中心位置，其网络通达性必然最好；鄂州、仙桃两市全部紧邻武汉市，且与较多城市相邻，其空间阻隔性较小，由此该区域内的网络通达性要高于整体均值；而黄石市作为武汉城市圈的副中心城市，再加上受鄂州市与武汉市的影响，从而达到平均水平。

3.1.2 类别2

综合通达性指标值在平均值之上的城市有5个，分别为孝感市、黄冈市、天门市、咸宁市、潜江市。天门、潜江、咸宁这3市由于远离城市圈中心，其网络通达性必然不高；黄冈、孝感二市由于其较大的行政区划面积及较少与其余城市相邻，导致其空间阻隔较大，所以其网络通达性有所下降。

可清晰地得知：紧邻武汉市的城市其网络通达性一般要高于远离武汉市的城市，亦即，武汉市的交通带动了周边城市的交通发展。

3.2 潜能分析

由式(3)可得到如表3中的潜能大小。

分析表3可发现：武汉市的交通潜能远大于其他8个城市，为19.84，是最小潜能(孝感，1.29)的15.38倍。这与武汉市地处武汉城市圈中心区域有密切关系。城市圈各个城市交通潜能均值为5.23，除武汉市外均值为3.41，可以依据这两点将交通潜能划分为以下3个等级。

表3 潜能结果及排序Table 3 Potential results and sequencing

3.2.1 等级1

在各个城市潜能均值之上(大于5.23)的城市有2个，分别为武汉市、黄冈市。这两个城市前者居于武汉城市圈地理位置最中心处，后者是城市圈内行政区划面积最大的一个。不考虑其他因素情况下，越靠近区域中心位置，其交通潜能就越大，行政面积越大的区域其交通潜能也相对较高。

3.2.2 等级2

在两个交通潜能均值之间(3.41～5.23)的有1个，为黄石市。该城市交通潜能值低于包括武汉市的武汉城市圈，高于不包括武汉市的武汉城市圈交通潜能均值。这表明除武汉市外，该城市交通潜能在城市圈内处于领先地位。进一步分析可知，该城市紧邻城市圈内最大行政面积的黄冈市，且距离武汉市也相对较近，前两个区域的交通优势一定程度影响了黄石市的交通潜能，促使黄石市交通潜能处于中等位置。

3.2.2 等级3

低于潜能均值(小于3.41)的城市有6个，分别为天门市、咸宁市、仙桃市、潜江市、鄂州市、孝感市。在这些区域内，要么其地理位置距离武汉市较远(天门，仙桃，潜江)，要么其人口数量较少(咸宁，孝感，鄂州)，这两者导致该区域内交通潜能远低于均值，甚至也远低于除武汉市外的交通潜能。

3.3 加权区位

为求取综合交通区位排名，需将网络通达性与交通潜能相结合，将这两者进行加权排序。城市交通通达性值越低于均值，其通达性越好；潜能值越高于均值，其潜能越大(图4)。在制定修正系数表时，为便于计算，笔者将通达性的均值差取正值，通过计算两者差值的比率来计算潜能均值差相对于通达性均值差的修正系数(表4)。

图4 交通通达性及潜能与均值差分布Fig. 4 Distribution map of the mean difference of the traffic accessibility and the potential

城市通达性均值差潜能均值差D1/D2D1/D2均值武汉3.00014.610.205孝感-0.500-3.940.127鄂州1.875-3.16-0.593黄冈-0.6883.70-0.186黄石0.000-0.470咸宁-1.563-2.460.635天门-1.000-1.150.870仙桃0.750-2.780.270潜江-1.875-3.080.6090.215

通过综合交通通达性来求取武汉城市圈各城市的交通区位大小，由于难以判断城市交通通达性及潜能的具体影响力，因此在此过程中赋予交通通达性和潜能的权重分别为0.5。对交通通达性和潜能加权后得到武汉市城市圈内各城市交通区位的整体区位排序见表5。

表5 加权计算结果Table 5 Weighted calculation results

4 结论与探讨

4.1 结 论

笔者通过交通通达性测算公式，及潜能模型运用，得出以下结论：

① 武汉市、鄂州市、仙桃市的综合区位排名在前3位，交通区位优势较强；

② 黄冈市次之，黄石市与天门市紧随其后，交通区位优势相对减弱；

③ 孝感市、咸宁市以及潜江市的交通区位优势相对以上几个城市排名较低。

4.2 探 讨

交通通达性作为一个城市的重要组成部分，对城市经济发展、社会稳定等方面都有着重要的影响，很大程度上影响着城市的区位因素。武汉城市圈内各城市的交通通达性差异显著，在一定程度上影响了城市的整体区位，所以要提高城市的整体区位，改善城市的交通水平是非常有必要的。潜能是城市的发展潜力评估，受自然影响因素较大，但通过改善城市居住环境、提高城市的人文素养也可提高城市的区位影响力。

武汉城市圈内各城市的交通区位大小不等，面对市场的白热化竞争，不同城市可根据自身的交通区位优势将其转化为现实生产力，构建同其他城市的经济合作，不断吸引投资，加速经济发展。武汉市作为武汉城市圈的中心城市应发挥其自身的影响力，带动周边城市发展，提高整个武汉城市圈的综合竞争力。另一方面城市圈在吸引投资时应注重城市间的均衡发展，不能仅考虑到城市区位优势，而忽略地区均衡发展，拉大城市间的差距，这样只会造成区位较高城市的高速发展，而牺牲掉区位较低城市的发展。

由于研究区域仅限于武汉城市圈，笔者并没有考虑其他城市交通对武汉城市圈内城市区位影响。为更好评价分析区位特征，在未来的区位研究中，还应结合其他因素影响来研究区位发展。

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