乌鲁木齐市交通运输与城市空间扩展关联性分析

王保力 苏向辉 马瑛

摘    要：城市交通运输在各个方面都与城市空间扩展存在很强的关联性，探究城市交通运输与城市空间扩展的内在关联性，对城市空间布局合理发展至关重要。首先在前人研究基础上通过专家咨询法分别从宏观视角构建乌鲁木齐市城市空间扩展和交通运输指标体系，然后采用近10年的相关数据，通过灰色关联分析法测度两系统各指标间的灰色关联度，对城市交通运输与城市空间扩展的内在关联性进行比较分析，并在此基础上构建城市交通运输与城市空间扩展关联性概念模型。研究结果表明，乌鲁木齐市交通运输系统与城市空间扩展系统绝大部分指标间关联度都在0.7～0.9之间，说明两系统之间存在很强的关联性，城市交通运输系统的交通基础设施子系统与城市空间扩展系统的经济子系统和土地利用子系统密切相关，客运子系统主要与社会子系统密切相关，货运子系统与经济子系统密切相关。

关键词：交通運输;城市空间扩展;灰色关联分析;乌鲁木齐市

中图分类号：F572.88          文献标识码：A          DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.09.008

Abstract：  Urban transportation has strong correlation with urban spatial expansion on all aspects， and it is very important to explore the inner correlation between urban transportation and urban spatial expansion， which is very important for urban spatial development. Firstly， on the basis of former studies， through expert consultation method constructed the urban spatial expansion index system and the transportation index system of Urumqi City from macroscopic perspective， and then with related data in recent 10 years， the gray correlation degree between the two systems was calculated by gray relational analysis method， and then analyzed the inner correlation between urban transportation and urban spatial expiation， on the basis of which， constructed the correlation conceptual model between transportation system and the urban spatial expansion system. The results showed that the correlation degree between transportation system and the urban spatial expansion system in Urumqi was between 0.7 and 0.9， which indicated that there was a strong correlation between the two systems. The traffic infrastructure subsystem of the urban transportation system was closely related to the economic subsystem and the land use subsystem of the urban spatial expansion system， and the passenger transport subsystem was mainly related to the social subsystem， the freight subsystem was closely related to the economic subsystem.

Key words：transportation; urban spatial expansion; gray relational analysis; Urumqi City

交通运输和城市空间扩展属于城市规划学科的两大重要研究课题，而随着交通运输系统的不断完善和城市空间扩展的演变，交通运输与城市空间扩展关联性的相关研究也成为了这一领域新热点[1]。国外学者指出城市空间扩展发生在多个维度，市场的力量导致城市空间扩展，城市交通运输在其中发挥着至关重要作用[2-3]。为了解决城市空间扩展所带来的城市中心衰退、交通拥堵、环境污染等问题，要注重城市交通与城市空间扩展的关联性研究，以公共交通为导向引导城市空间健康有序扩展[4]。国内学者指出交通运输发展是城市空间扩展的重要驱动力[5]，城市发展与交通运输事业发展二者相互依赖[6]，城市空间重构以交通运输发展为前提[7]。早期研究主要集中在理论性分析方面[8-10]，之后定量分析才较为普遍地出现[11-13]，但缺乏定量分析基础之上的定性研究。交通运输在后期开始受到重视，关注重点由原先的城市空间扩展转变成注重交通运输与城市空间扩展关联性方面的研究[14-15]，研究的方式以介绍概况为主，缺乏充分的有关实证分析的研究。

据此，本研究采用定性与定量、理论与实证分析相结合的方法，根据我国西部城市的特点，选取乌鲁木齐市为例，首先选取若干代表性指标，从宏观视角构建城市空间扩展指标体系和交通运输指标体系，然后以乌鲁木齐市2010—2019年统计数据为样本，采用灰色关联分析方法得出两系统各指标之间关联度，并对两个系统的内在关联性进行分析，在此定量分析基础上构建两系统间关联性概念模型，最后得出结论。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

乌鲁木齐，旧称“迪化”，是新疆维吾尔自治区首府和政治、文化、商贸中心，经纬度位置是86° 37' 33″-88° 58' 24″ E，42° 45' 32″-44°08'00″ N，东、西、南三面环山，地处天山北麓中段，准噶尔盆地南边，地势南高北低，乌鲁木齐市人口中，世居民族主要包含维吾尔、汉、哈萨克、蒙古、回、满、锡伯、塔吉克、塔塔尔等13个民族，文化艺术底蕴丰厚，具有典型的西域特色。海拔最高处5 445 m，最低处482 m，市区内最高920 m，最低680 m[16]。乌市行政区划面积为1.38×104 km2，其中建成区面积为412.26 km2，下辖7区1县。

1.2 指标体系构建

以研究目的为核心，以科学性、代表性、系统完整性和现实可操作性为基本原则，力图构建系统、完备、科学的城市空间扩展和交通运输指标体系。根据研究目的，参考前人研究成果[1，17-18]，从社会、经济、生态3个方面，尽量选用复合型指标构建初步的城市空间扩展指标体系，从交通设施、交通工具、运输能力和交通服务四个方面构建初步的交通运输指标体系。2017年8月—12月期间，通过专家咨询法将2个指标体系做成专家咨询表，分两轮向新疆维吾尔自治区建筑设计研究院、新疆农业大学管理学院、新疆农业大学林学与园艺学院、新疆大学资源与环境科学学院等机构从事城市规划、规划与建筑设计、城市地理學等方面研究的12名专家（副高级职称以上专家占83.3%，平均从事相关专业研究年限为13年），通过面对面或电子邮件的方式分发专家咨询表。专家根据指标的重要性和合理性进行打分，分数范围为1～5，得分越高，指标的重要性和合理性也越高。若指标重要性得分小于3，则将指标删除掉;若指标合理性得分小于3，则修改该指标。

第一轮表格收回之后，搜集总结专家意见，根据专家的意见修改指标体系，然后分发第二轮的专家咨询表，每一个专家对每一个指标的评分均大于3且无任何反对意见，最终完成指标体系构建（表1和表2）。

1.3 灰色关联分析模型构建

1.3.1 原始数据矩阵 表1中的各项指标数据用如下矩阵表示：

式中，xij表示第j年第i个指标的原始数值。

表2中的各项指标数据用如下矩阵表示：

式中，yij表示第j年第i个指标的原始数值。

1.3.2 数据标准化方法  数据标准化处理。采用均值法对数据进行标准化处理，公式如下：

同理，用相同的方法对数据yij进行标准化处理，y'ij表示yij经过标准化处理之后的数值。

1.3.3 关联系数计算方法 原始数据经过标准化处理之后，计算xi与yi在k点的关联系数，公式如下：

1.3.4  关联度计算方法 公式如下：

1.4 数据来源与处理方式

指标原数据来源于2010—2019年《乌鲁木齐统计年鉴》、乌鲁木齐市房地产管理局内部资料、乌鲁木齐市交通局内部资料、乌鲁木齐市城市综合交通项目研究中心内部数据、乌鲁木齐市公安局支队内部数据和乌鲁木齐市公共交通集团有限公司内部数据。首先用EXCEL软件对搜集到的数据进行整理，然后采用MATLAB R2011b软件对数据进行标准化处理和灰色关联分析操作。

2 结果与分析

2.1 灰色关联结果分析

采用MATLAB R2011b软件，通过乌鲁木齐市交通运输系统和城市空间扩展系统各指标2010—2019年的数据，按照以上公式对两系统进行灰色关联分析，其中，为减少极值对计算的影响，分辨率系数ρ取值0.5[19]，得出两系统各指标间的灰色关联度系数矩阵（表3）。从表3中可以看出，近10年间（2010—2019年），乌鲁木齐市交通运输系统对城市空间扩展系统各指标的关联度系数基本都大于0.6，且绝大部分指标间关联度都在0.7～0.9之间，说明两系统之间存在很强的关联性。

与Y1（道路网密度）关联度较高的因素依次是：X18（万元GDP水耗）（0.95）、X22（万元工业产值二氧化硫排放量）（0.94）、X20（人均水资源量）（0.86）、X11（第二产业比重）（0.85）、X7（地均GDP）（0.81）、X13（地均固定资产投资）（0.80）、X24（建成区面积占市区面积比重）（0.80）。说明道路网密度与资源消耗量、污染排放量、第二产业比重、地均GDP、地均固定资产投资存在很强的关联性，关联性依次减弱。又因为道路网密度是城市交通运输系统中交通设施子系统的典型代表指标，与道路网密度关联性高的城市空间扩展系统指标是该系统中经济子系统和土地利用子系统的典型代表指标，所以城市空间扩展系统的经济子系统和土地利用子系统与城市交通运输系统的交通基础设施子系统密切相关。

与Y9（客运量）关联度较高的因素依次是：X10（全社会劳动生产率）（0.85）、X7（地均GDP）（0.84）、X1（城市人口密度）（0.84）、X15（实际利用外资总额）（0.84）、X2（每万名高中生拥有学校数）（0.83）、X14（人均社会商品零售总额）（0.83）、X16（旅游外汇收入）（0.82），说明客运量与全社会劳动生产率、地均GDP、城市人口密度、实际利用外资总额、每万名高中生拥有学校数、人均社会商品零售总额、旅游外汇收入之间有很强的关联性，且关联程度依次降低。而客运量是城市交通运输系统中客运子系统的代表性指标，与之关联度高的指标都是城市空间扩展系统中社会子系统的代表性指标，所以城市交通运输系统的客运子系统主要与城市空间扩展系统的社会子系统密切相关。

与Y10（货运量）关联度较高的因素依次是：X11（第二产业比重）（0.89）、X13（地均固定资产投资）（0.88）、X7（地均GDP）（0.87）、X10（全社会劳动生产率）（0.86）、X22（万元工业产值二氧化硫排放量）（0.83），说明货运量与第二产业比重、地均固定资产投资、地均GDP、全社会劳动生产率、万元工业产值二氧化硫排放量之间有很强关联性，且关联性程度依次降低。而货运量交通运输系统中货运子系统的代表性指标，与之关联性较高的指标主要是城市城市空间扩展系统中经济子系统的代表性指标，所以城市交通运输系统的货运子系统与城市空间扩展系统的经济子系统密切相关。

2.2 关联性概念模型构建

城市交通运输分为市区内交通运输和城市对外交通运输，城市交通运输指标体系分为交通设施、交通工具、运输能力和交通服务四方面因素，其中因城市内部交通工具的数量主要受制于交通运输基础设施的水平，所以可以通过道路网密度指标来表征交通设施和市区内部交通工具，通过客运量和货运量指标来表征运输能力和城市对外交通运输工具，所以交通运输指标体系准则层各因素可以通过客运子系统、货运子系统和基础设施子系统3个子系统来表征，将城市交通运输系统分为客运子系统、货运子系统和基础设施子系统3个子系统。

城市空间扩展处在不断的动态变化之中，最突出表现在3个方面：一是社会子系统中人口规模和结构的变化，二是经济子系统中地区经济总量的增加及产业结构的变化，三是生态子系统中城市土地利用规模和结构的变化。可在模型分析基础上，构建城市交通运输系统与城市空间扩展系统的关联性概念模型，如图1所示。

3 结论与讨论

城市空间扩展系统主要包括人口、经济和土地利用3个子系统，交通运输系统主要包括客运、货运和基础设施3个子系统。根据实证分析的结果可知，乌鲁木齐市交通运输系统与城市空间扩展系统之间有极强的关联性，交通运输系统的交通基础设施子系统与城市空间扩展系统的经济子系统和土地利用子系统密切相关，客运子系统主要与社会子系统密切相关，货运子系统与经济子系统密切相关。

研究结果与前人相关研究相比[1，17-18]，研究结果一致。囿于数据获取的局限性，只能从宏观视角构建交通运输和城市空间扩展指标体系，故所得出的结论也主要是城市交通运输与城市空间扩展在宏观方面的关联性，城市空间扩展指标体系与“空间”这一关键词联系紧密性不够，没有将政策和城市规划的影响作为控制变量纳入考量范围，在以后研究中将加加强相关方面研究。

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