基于高速公路流的湖北省區(qū)域性城市群邊界識別
——以襄陽為核心城市

詹斌， 王占韜

(武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院， 湖北 武漢 430063)

在經(jīng)濟(jì)全球化大背景下，城市群成為拓展發(fā)展空間、釋放發(fā)展?jié)摿Φ闹匾d體。隨著城市群研究的不斷深入，對城市群邊界的研究逐漸成為重點(diǎn)，而流空間研究的不斷發(fā)展使通過流空間研究城市群邊界成為一種重要手段。現(xiàn)有城市群邊界識別方法分為三類：一是采用社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通過數(shù)理統(tǒng)計對城市群空間發(fā)育范圍進(jìn)行識別或界定；二是基于“核心城市”影響范圍，采用引力模型識別城市群空間發(fā)育范圍；三是基于GIS平臺，將社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、空間范圍測算模型有機(jī)結(jié)合，集成確定城市群的空間發(fā)育范圍。跨市、不跨市、跨省、不跨省是中國研究城市群的幾種主要類型，這里選擇跨市、不跨省研究湖北省內(nèi)區(qū)域性城市群。襄陽2019年GDP為4 812.84億元，與2018相比增長11.62%，在湖北省GDP排名中僅低于武漢，故選取襄陽為核心城市，對湖北省區(qū)域性城市群邊界進(jìn)行識別。高速公路作為高速交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要一類，構(gòu)成城市間點(diǎn)到點(diǎn)的快速通道，是聯(lián)系城市的重要通道，也是人流、物質(zhì)流的實體依托，能反映城市間經(jīng)濟(jì)、社會聯(lián)系。因此，基于湖北省高速公路收費(fèi)站OD流量數(shù)據(jù)，通過GIS分析湖北省襄陽市高速公路流特征，通過累計比例、概率密度模型識別以襄陽為核心城市的湖北省區(qū)域性城市群邊界。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 研究方法

中心外圍聯(lián)系是核心城市的核心依托，核心城市需要覆蓋整個中心外圍功能聯(lián)系的區(qū)域，而中心外圍聯(lián)系特征包含空間、時間、流量因素。因此，利用空間聯(lián)系強(qiáng)度和時間距離描繪核心城市的中心-外圍聯(lián)系，通過分析節(jié)點(diǎn)流強(qiáng)度、閾值設(shè)定確定城市群組成。主要方法為概率密度函數(shù)、累計比例曲線，其中概率密度函數(shù)描述某個變量落在某個點(diǎn)的概率，累計比例曲線用來描述變量小于某個確定值的概率。此外，使用GIS軟件對高速公路流進(jìn)行可視化分析。

1.2 數(shù)據(jù)選取與處理

選取2018年湖北省高速公路流、百度地圖中襄陽市至其他市州市中心高速公路通行最短時間。收費(fèi)數(shù)據(jù)流包含360個收費(fèi)站的OD流量，整理得到由“進(jìn)站—出站”信息構(gòu)成的360×360二維OD流量矩陣。將研究單元上升到市域?qū)用嫔?，湖北省擁有武漢、黃石、宜昌、襄陽等17個地市州，根據(jù)篩選之后確定的360個收費(fèi)站的地理位置尋找其所在市級行政區(qū)劃，因神農(nóng)架市缺少高速公路收費(fèi)站，最終獲得16×16個市級OD流量矩陣。

2 高速公路流特征

2.1 湖北省高速公路流流向特征

應(yīng)用GIS軟件對湖北省各市州的OD流量進(jìn)行可視化分析，去除各市州本市到本市的流量后所得結(jié)果見圖1?？紤]到缺少神農(nóng)架林區(qū)數(shù)據(jù)，加上神農(nóng)架林區(qū)雖然地理位置鄰接襄陽市，但兩地之間高速公路通行最短時間為222 min，與其他鄰接市州相比時間差最小為50 min，故未將神農(nóng)架林區(qū)納入襄陽市城市群內(nèi)。

圖1 湖北省各市州高速公路流流向(單位：輛)

由圖1可知：湖北省市州自東向西呈現(xiàn)3種不同的高速公路網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。東部以武漢市為核心，高速公路流量大，各市州聯(lián)系緊密，黃岡市到武漢市的高速公路流量在所有市州間排名第一；中部市州之間相互聯(lián)系，基于高速公路網(wǎng)絡(luò)形成較穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)；西部地區(qū)高流量路徑數(shù)量少，十堰市到恩施土家族苗族自治州的年流量不足2.5萬輛，城市間高速公路聯(lián)系較弱。

市州間流量最少的路徑為十堰市到黃石市；東西向的高流量路徑多與武漢市有關(guān)；黃石市作為湖北省東南部城市，除咸寧、鄂州、黃岡、武漢外，其他市州到黃石的交通流量均少于3.5萬輛；黃岡市作為黃石市的相鄰市州，其他市州到黃岡市的交通流量均在10萬輛以上，恩施土家族苗族自治州到黃岡市的交通量達(dá)100萬輛以上?？梢姡乩硪蛩貙煌髁康陌l(fā)生有較大影響。

襄陽作為副省域中心城市，其高速公路流出量也較多，與其他市州存在高速公路交通流聯(lián)系，在GIS中依據(jù)Jenks自然斷點(diǎn)法將收費(fèi)數(shù)據(jù)流劃分為5個等級(見圖2)。

圖2 襄陽市高速公路流流向(單位：輛)

由圖2可知：襄陽與荊州、十堰間的高速公路流聯(lián)系最強(qiáng)，與隨州、宜昌、恩施的高速公路流聯(lián)系次之，與武漢、荊門間的流量屬于第三級，與其他市州的高速公路流聯(lián)系較弱。

2.2 湖北省高速公路流流量特征

通過GIS軟件以Jenks自然斷點(diǎn)法將湖北省各市州高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分級，結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出：武漢市高速公路車流總量最多，流入、流出量合計18 746.1萬輛，超出第二梯隊12 579.6萬輛；宜昌、荊州、黃岡三市的高速公路車流量位于第二；襄陽、十堰、恩施、荊門、孝感、咸寧、鄂州位于第三。位于湖北省地理中心的天門市、潛江市、仙桃市雖各市州車輛流向線條密度較高，但車流總量較低，與其他市州高速公路聯(lián)系強(qiáng)度較弱。

圖3 湖北省各市州高速公路流流量(單位：輛)

地理因素對交通流量的發(fā)生有較大影響。高速公路交通流作為城市間經(jīng)濟(jì)活動的一種體現(xiàn)，對于低流量城市，既要促進(jìn)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)要素交通流動，也要加強(qiáng)與其他城市之間的溝通交流，實現(xiàn)更大范圍內(nèi)的資源合理配置。

3 以襄陽為核心的區(qū)域性城市群邊界識別

3.1 閾值確定

襄陽市至其他市州高速公路通行時間、車流量、累計車流量見表1。

表1 襄陽市至其他市州的通行時間及高速公路流量

3.1.1 時間距離

隨著京津唐、長三角、珠三角三大城市群的迅速崛起，“1 h交通圈”風(fēng)靡全國，其中以重要城市為核心的小型“1 h交通圈”、“2 h交通圈”等成為研究城市群邊界的重要標(biāo)志。時間距離計算中組坐標(biāo)差值參考文獻(xiàn)[7]選擇15 min，計算結(jié)果見表2。襄陽高速公路流的時間區(qū)段概率密度見圖4。

表2 時間距離計算結(jié)果

圖4 襄陽市高速公路時間區(qū)段圖

由圖4可知：由襄陽市出發(fā)的高速公路流主要集中在90～150 min時間段，占總量的66.89%，通行市州為荊門市、十堰市、荊州市、隨州市；其次為195～225 min時間段，占總量的11.61%，通行市州為武漢市、仙桃市；第三為165～195 min時間段，占總量的10.11%，通行市州為宜昌市、孝感市、潛江市；第四為300～330 min時間段，占總量的7.38%，通行市州為恩施土家族苗族自治州；最后為240～270 min時間段，占總量的3.87%，通行市州為鄂州市、黃岡市、咸寧市。此外，在270～300 min時間段存在占比為0.14%的車流量，通行市州為黃石市。襄陽市與其他市州的高速公路聯(lián)系呈現(xiàn)明顯的圈層特征，確定以襄陽市為核心城市的區(qū)域性城市群的時間距離閾值為150 min，覆蓋了襄陽市與周邊市州66.89%的高速公路交通流。

3.1.2 空間聯(lián)系強(qiáng)度

根據(jù)表1，襄陽市與湖北省各市州高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)明顯的“二八分布”特征，僅十堰市、荊州市、武漢市、荊門市和隨州市累計流量占比達(dá)到78.14%。其中十堰市與襄陽市聯(lián)系最密切，車流量占比達(dá)25.11%；隨州市與襄陽市聯(lián)系最薄弱，車流量占比僅8.63%。排除襄陽市和神農(nóng)架林區(qū)，將其他市州按收費(fèi)數(shù)據(jù)流位序繪制圖5所示數(shù)據(jù)累計比例圖。

圖5 襄陽市高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)位序累計比例

由圖5可知：累計比例曲線在第2、5、7位序下出現(xiàn)折點(diǎn)，對應(yīng)累計比例分別為45.67%、78.14%、92.02%。若選取累計比例40%作為空間聯(lián)系強(qiáng)度閾值，未超過50%，不能體現(xiàn)大多數(shù)收費(fèi)數(shù)據(jù)特征；若選取90%作為空間聯(lián)系強(qiáng)度閾值，入選城市為7個，不能體現(xiàn)城市群緊密的聯(lián)系特征。因此，選取累計比例75%作為空間聯(lián)系強(qiáng)度閾值，標(biāo)定收費(fèi)數(shù)據(jù)流達(dá)到1 251 068輛/年，即15 158 輛/d。

3.2 識別結(jié)果

城市群邊界服從現(xiàn)有市級行政區(qū)劃，以閾值為參考劃定襄陽市城市群邊界。根據(jù)以上分析，以襄陽市為核心城市，時間距離閾值為150 min，空間聯(lián)系強(qiáng)度為15 158 輛/d，故以襄陽為核心城市的城市群的入選標(biāo)準(zhǔn)為時間距離小于150 min、空間聯(lián)系強(qiáng)度大于15 158 輛/d，識別結(jié)果為襄陽市、十堰市、荊州市、荊門市、隨州市。因荊州市與襄陽市并不鄰接，排除荊州市，識別結(jié)果變更為襄陽市、十堰市、荊門市、隨州市。該識別結(jié)果與湖北省提出的“襄十隨”、“宜荊荊”城市群不符，需分析荊門市的最終歸屬。

從通行時間來看，荊門市與宜昌市的高速公路通行時間為102 min，與襄陽市的92 min相比高9.8%；從空間聯(lián)系強(qiáng)度來看，荊門市與宜昌市的高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)流為1 812 936 輛/年，與襄陽市相比高6.76%，排名第三。數(shù)據(jù)直觀比對無法判斷最終結(jié)果。因此，以高速公路收費(fèi)總流量作為城市實力、高速公路最短通行時間行駛距離作為城市距離，取引力參數(shù)為1，引入引力模型計算荊門市與襄陽市、宜昌市的引力。將數(shù)據(jù)歸一化后，計算結(jié)果如下：荊門市與襄陽市的城市引力為4.03×10-6，荊門市與宜昌市的城市引力為10.08×10-6，荊門與宜昌的聯(lián)系強(qiáng)度更高。最終確定以襄陽市為核心城市的城市群為襄陽市、十堰市、隨州市(見圖6)，與湖北省發(fā)布的“襄十隨”城市群吻合。

圖6 以襄陽為核心城市的區(qū)域性城市群識別結(jié)果

4 主要結(jié)論及建議

構(gòu)建以市域為節(jié)點(diǎn)的湖北省高速公路交通流網(wǎng)絡(luò)，基于時間距離及空間聯(lián)系強(qiáng)度識別以襄陽為核心城市的區(qū)域性城市群邊界，主要結(jié)論如下：1) 以襄陽為核心城市的城市群為襄陽市、十堰市、隨州市，三市總占地面積為53 010 km2，2019年GDP合計7 915.5億元，占湖北省的17.27%。未來隨著政策及資源的傾斜，以襄陽市為核心的城市群將逐步打造為湖北省乃至長江經(jīng)濟(jì)帶重要增長極。2) 各市州與襄陽市的時間距離、空間聯(lián)系強(qiáng)度呈現(xiàn)明顯圈層式特征。時間距離各圈層閾值分別為150、195、225、330 min，各圈層概率密度逐漸遞減，高速公路流主要集中在90～150 min，集中在襄陽市周邊市區(qū)，即荊門市、十堰市、荊州市、隨州市?？臻g聯(lián)系強(qiáng)度主要集中在十堰市和荊州市，累計占比為45.67%，但荊州市與襄陽市并不鄰接；第二層為武漢市、荊門市，累計占比為70.13%，但武漢市與襄陽市并不鄰接，通過引力模型得荊門市與宜昌市之間的引力更強(qiáng)；第三層為隨州市，累計占比超過75%。2018年中國公路物流占運(yùn)輸總量的80.09%，而公路物流80%以上是長途運(yùn)輸，需通過高速公路運(yùn)輸。公路客運(yùn)量也占82.04%。高速公路承載了大量人與貨的移動，是城市間聯(lián)系的重要載體。若利用湖北省高速公路客車開行班次數(shù)據(jù)識別城市群邊界，更能反映城市間交通、網(wǎng)絡(luò)信息強(qiáng)度，也可彌補(bǔ)高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)流研究的不足。在今后的研究中，可進(jìn)一步細(xì)化數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建貨車流空間、客車流空間更全面地分析湖北省高速公路網(wǎng)絡(luò)特征，同時增補(bǔ)鐵路運(yùn)輸流數(shù)據(jù)、普通公路運(yùn)輸流數(shù)據(jù)，更全面地分析湖北省各市州交通聯(lián)系特征，進(jìn)而合理劃分湖北省區(qū)域性城市群。

建議如下：1) 進(jìn)一步發(fā)揮襄陽市集聚功能、輻射吸引功能，充分發(fā)揮“一主兩翼”帶來的戰(zhàn)略優(yōu)勢，積極吸引新的經(jīng)濟(jì)增長動力，進(jìn)一步推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加交通投資，帶動交通一體化融合發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2) 襄陽、隨州、十堰三市在制定高速公路運(yùn)輸管理政策、編制高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃時，以城市群思維綜合考慮市州之間的聯(lián)系，提升運(yùn)輸管理政策和路網(wǎng)布局的合理性。