融合紅色發(fā)展理念的定慶鐵路方案決策與評價研究

任吉平，韓 峰，韓姝敏

(1.蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院,蘭州 730070; 2.晉能控股煤業(yè)集團宏遠工程建設(shè)有限責(zé)任公司,山西大同 037003)

引言

國家相關(guān)文件指出,革命老區(qū)是黨和人民軍隊的根,要完善基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò),支持將革命老區(qū)公路、鐵路等重大基礎(chǔ)設(shè)施項目列入國家相關(guān)規(guī)劃。系統(tǒng)謀劃和統(tǒng)籌推進紅色資源開發(fā)利用,加快完善旅游基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施,打造一批經(jīng)典紅色旅游線路。支持紅色旅游發(fā)展,繁榮發(fā)展紅色文化[1]。

路網(wǎng)建設(shè)對于區(qū)域發(fā)展以及城市的空間變化起著重要作用[2],尤其鐵路作為國家重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施,更具加強區(qū)域連通、帶動經(jīng)濟發(fā)展的作用。線路走向決策是鐵路建設(shè)的基礎(chǔ),直接關(guān)系到項目的施工難度、經(jīng)濟成本、國防意義及其在路網(wǎng)中的作用。線路方案比選綜合因素盡管眾多,但主要以經(jīng)濟性作為主要的方案評價標準[3-5]。革命老區(qū)受限于地理區(qū)位,往往人口稀疏、經(jīng)濟落后,在鐵路線路方案比選中優(yōu)勢度模糊。然而,老區(qū)紅色旅游景區(qū)和愛國主義教育基地廣泛分布。隨著黨中央對革命老區(qū)發(fā)展的日益重視、人們對于紅色旅游關(guān)注度的日益提升以及紅色旅游經(jīng)濟效益的日益顯現(xiàn)[6],將紅色發(fā)展理念作為重要指標引入鐵路選線方案決策中,將激發(fā)老區(qū)快速發(fā)展的內(nèi)生動力,發(fā)揮鐵路建設(shè)的帶動作用。

關(guān)于鐵路線路走向決策,學(xué)者們從線路走向指標的選取、賦權(quán)方法的改進、選線智能化、線路三維可視化表達等角度進行了研究[7-10]。關(guān)于決策理念,主要經(jīng)歷了由地形選線、地質(zhì)選線、到經(jīng)濟選線的變化[11]。近些年,隨著人們環(huán)保意識的增強,綠色選線的理念也日趨成熟[12-14]。但學(xué)者們對于革命老區(qū)這一特殊區(qū)域鐵路“紅色選線”的研究較少,一般認為鐵路建設(shè)對老區(qū)經(jīng)濟發(fā)展極具促進作用[15]。在公路領(lǐng)域 “紅色選線”逐漸引起了學(xué)者們的重視,如陳鴻山將紅色景點的開發(fā)程度作為影響因素引入了公路線路決策中[16]。關(guān)于紅色旅游的研究,學(xué)者們普遍認為旅游是拉動國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)之一,也是未來規(guī)模最大、發(fā)展態(tài)勢最強的產(chǎn)業(yè)[17]。紅色旅游近些年的網(wǎng)絡(luò)關(guān)注度日益提升,主要受地區(qū)政治、經(jīng)濟、文化、交通等的綜合影響,有必要充分發(fā)揮紅色旅游經(jīng)典景區(qū)集聚區(qū)的輻射帶動作用,形成紅色旅游經(jīng)典品牌和經(jīng)典線路[18]。關(guān)于紅色旅游線路設(shè)計,學(xué)者們從景點歷史時空特征、線路走向決策方法、交通便捷度方面做了研究,且主要為單點景區(qū)的旅游線路規(guī)劃設(shè)計[19]。

在振興老區(qū)發(fā)展的大背景下,提出在革命老區(qū)鐵路選線中引入紅色發(fā)展因素作為選線指標。通過ArcGIS平臺構(gòu)建地理空間數(shù)據(jù)庫,分析鐵路建成后對紅色教育基地路網(wǎng)可達性的改善程度,作為線路方案比選的重要依據(jù)。并以規(guī)劃中的定西—慶陽鐵路建設(shè)為例驗證了方法的可行性,為老區(qū)鐵路選線提供技術(shù)參考。

1 研究區(qū)域概況

1.1 定慶鐵路

定慶鐵路(定西—慶陽南)位于甘肅省東南部,連接貫通了隴東重鎮(zhèn)慶陽市和定西市。銜接銀西高鐵、天華鐵路、寶中鐵路、寶蘭高鐵等路網(wǎng)干線,是黃河流域現(xiàn)代化交通網(wǎng)絡(luò)“十字形主骨架”橫向通道的重要構(gòu)成部分,是陜甘寧革命老區(qū)通達京津冀、長三角、粵港澳等區(qū)域的重要基礎(chǔ)設(shè)施,為中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中促進國土開發(fā)和脫貧攻堅的重要鐵路項目。擬定設(shè)計時速為160 km,為一條以客運為主的客貨共線鐵路。建成后,將促使甘肅省隴東地區(qū)融入蘭、白都市圈,形成蘭州及以西地區(qū)東出北上新通道,完善西部地區(qū)路網(wǎng)布局。圖1所示為研究區(qū)域的地理位置及現(xiàn)有鐵路網(wǎng)分布情況,由圖可知,甘肅省鐵路網(wǎng)密度低,尤其是定西至慶陽地段沒有東西方向連接的鐵路通過。

1.2 區(qū)域發(fā)展現(xiàn)狀

定慶鐵路沿線經(jīng)過的地級市主要為甘肅省定西市、白銀市、平?jīng)鍪?、慶陽市以及寧夏固原市部分地區(qū)。區(qū)域地形復(fù)雜,線路主要穿越黃土高原以及六盤山山脈,施工難度大。且該區(qū)域人口稀疏,經(jīng)濟落后。如圖2所示,該區(qū)域人均年生產(chǎn)總值普遍低于3.5萬元/人,遠低于全國平均7萬元/人。

1.3 區(qū)域紅色據(jù)點分布

甘肅省是中國重要的革命大后方基地之一,尤其在定慶鐵路沿線區(qū)域紅色旅游資源豐富,紅色據(jù)點星羅云布。以長征為主題,以會寧會師為節(jié)點,傳頌了很多可歌可泣的紅色革命故事。圖3所示為Maigoo網(wǎng)(www.maigoo.com)關(guān)于甘肅省紅色愛國主義教育基地關(guān)注度的統(tǒng)計情況,研究區(qū)域有4處紅色旅游景區(qū)入榜。其中,“紅軍會寧會師舊址”位列TOP榜榜首,“南梁紅色旅游景區(qū)”位列關(guān)注榜榜首。

圖3 甘肅省十大紅色旅游景區(qū)

調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果表明,該區(qū)域3A級以上紅色旅游景區(qū)及愛國主義教育基地有60多處。在ArcGIS中進行核密度插值分析,得到該區(qū)域紅色據(jù)點分布的核密度如圖4所示。

圖4 紅色據(jù)點核密度分析

上述結(jié)果進一步印證區(qū)域紅色資源豐富。通過鐵路建設(shè)帶動紅色旅游發(fā)展,將為革命老區(qū)鞏固脫貧攻堅成果,開展紅色教育,弘揚紅色文化提供解決之策。

2 線路方案決策

2.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)域為定慶鐵路可能經(jīng)過的地級市范圍,行政區(qū)劃數(shù)據(jù)(省界、市界、縣界、省會、地級市和縣)來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心(http://ngcc.sbsm.gov.cn/)。為構(gòu)建地理空間數(shù)據(jù)庫,研究數(shù)據(jù)統(tǒng)一選取WGS 1984為地理坐標系,Asia Lambert Conformal Conic為投影坐標系。

區(qū)域人口、經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于甘肅省統(tǒng)計局(http://tjj.gansu.gov.cn/)以及寧夏回族自治區(qū)統(tǒng)計局(http://tj.nx.gov.cn/)統(tǒng)計年鑒。紅色旅游景區(qū)和愛國主義教育基地數(shù)據(jù)來源于區(qū)域各省、市文化廣電和旅游局官方網(wǎng)站。

路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)主要參考開放街道地圖(OpenStreetMap,OSM)網(wǎng)站數(shù)據(jù)。羅路長、劉波等[20]研究發(fā)現(xiàn),該數(shù)據(jù)的道路長度和道路名稱屬性完整性與Baidu地圖相當(dāng),具有一定的應(yīng)用價值。

2.2 線路走向決策

鐵路線路走向是一條連接重要政治、經(jīng)濟中心點的折線。選線的首要任務(wù)是重要節(jié)點的確定,稱為“節(jié)點城市”。傳統(tǒng)的節(jié)點城市確定方法為“經(jīng)驗法”和“重要度法”。

“經(jīng)驗法”以人口指標作為節(jié)點選擇的標準,高速鐵路一般將人口超過200萬的省會城市及樞紐城市作為必經(jīng)節(jié)點,客貨共線鐵路將人口超過 20 萬的城市作為運輸節(jié)點;“重要度法”以區(qū)域城市的人口、工業(yè)產(chǎn)值和社會物資產(chǎn)耗總量為指標,通過綜合計算得到城市的重要度值,并按節(jié)點城市重要度值的大小排序確定“節(jié)點城市”。

由于革命老區(qū)人口、經(jīng)濟指標較弱,本研究以縣級為城市節(jié)點單元,將老區(qū)各縣級單位紅色據(jù)點數(shù)目作為指標之一,對重要度公式改進為[21]

(1)

式中,Zi為第i個節(jié)點的重要度;Pi為第i個節(jié)點的紅色據(jù)點數(shù)目;Gi為第i個節(jié)點的第三產(chǎn)業(yè)年生產(chǎn)總值;Si為第i個節(jié)點的一般公共預(yù)算支出金額;Pa、Ga、Sa分別為區(qū)域紅色據(jù)點數(shù)目平均值、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值平均值和各節(jié)點一般公共預(yù)算支出金額;ω1、ω2、ω3分別為上述3個指標的權(quán)重。

為區(qū)別不同等級紅色旅游景區(qū)、愛國主義教育基地對地區(qū)發(fā)展的貢獻程度。通過分析查閱各等級紅色據(jù)點的年參觀人數(shù),按表1所列規(guī)則對紅色景點賦值。

表1 紅色景點賦值準則

運用熵權(quán)法,計算得到3個指標的權(quán)重值分別為:ω1=0.35、ω2=0.34、ω3=0.31。對定慶區(qū)域的32個縣按公式(1)分別計算其重要度指標,排序得到“節(jié)點城市”依次為:會寧縣、原州區(qū)、西吉縣、隆德縣、靜寧縣、西峰區(qū)、崆峒區(qū)、安定區(qū)、莊浪縣、鎮(zhèn)原縣等。

由節(jié)點城市的空間分布情況,串聯(lián)得到以下3種線路走向方案。方案Ⅰ:安定區(qū)—會寧縣—靜寧縣—隆德縣—涇源縣—崆峒區(qū)—鎮(zhèn)原縣—西峰區(qū),全線均為新建線路;方案Ⅱ:安定區(qū)—會寧縣—靜寧縣—西吉縣—原州區(qū)—崆峒區(qū)—鎮(zhèn)原縣—西峰區(qū),其中原州區(qū)至崆峒區(qū)段沿用既有鐵路線路;方案Ⅲ:安定區(qū)—會寧縣—靜寧縣—莊浪縣—華亭市—崆峒區(qū)—鎮(zhèn)原縣—西峰區(qū),華亭市至崆峒區(qū)段沿用既有鐵路線路方案。以上方案均以定西市安定區(qū)為起點,慶陽市西峰區(qū)為終點,線路大致走向如圖5所示。

圖5 鐵路線路比選方案

2.3 線路方案比選

2.3.1 方案比選依據(jù)

定慶鐵路旨在通過鐵路建設(shè)改變革命老區(qū)的落后局面,通過縮短區(qū)域和外部世界的時空距離加強區(qū)域的聯(lián)通性。發(fā)展紅色旅游的同時,促進區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展。鐵路作為重要的出行交通工具,主要表現(xiàn)為縮短出行時間成本。因而,本文將交通可達性作為主要的方案比選依據(jù)。

要測度可達性,首先將節(jié)點之間的空間距離轉(zhuǎn)為時間距離。假設(shè)車輛在不同等級道路的平均行駛速度為v,由公式cost=10/v×60計算時間成本[22]。參考之前學(xué)者的研究成果,對不同等級道路設(shè)定行車速度如表2所示。

表2 各交通方式和用地下的時間成本設(shè)置

2.3.2 平均通行時間

可達性指不同節(jié)點間的交通便捷度,在文中為紅色據(jù)點或縣級駐地之間的最短通行時間。平均通行時間為區(qū)域內(nèi)節(jié)點間的最短通行時間的平均值[22],計算公式為

(2)

式中,Ai為區(qū)域內(nèi)節(jié)點i的平均通行時間;Tij為通過交通設(shè)施和路網(wǎng)從空間節(jié)點i到節(jié)點j所花費的最短時間;n為除了節(jié)點i以外的節(jié)點總數(shù)。

構(gòu)建按不同方案建成后的道路網(wǎng),并結(jié)合表2對鐵路、公路的行車速度賦值。運用ArcGIS中Network Analyst模塊下的網(wǎng)絡(luò)分析工具,可計算得到紅色據(jù)點間的最短通行時間矩陣。按公式(2)計算得到平均通行時間,知名度最高的部分紅色景區(qū)的數(shù)值如表3所示。

表3 不同方案路網(wǎng)紅色據(jù)點平均通行時間 min

表3中數(shù)據(jù)表明,鐵路建成后紅色據(jù)點的可達性得到了極大提高。計算各紅色據(jù)點在鐵路建成后的平均通行時間,不同方案下通行時間節(jié)省率分別為22.65%、20.75%、19.59%。以上9個紅色據(jù)點的平均通行時間結(jié)果中,方案Ⅰ路網(wǎng)下有6個紅色據(jù)點時間最短。鐵路按方案Ⅰ建成后,尤其對知名度最高的南梁紅色旅游景區(qū)和紅軍會寧會師舊址景區(qū)區(qū)域交通可達性的改善度較另外兩個方案大。

2.3.3 可達性系數(shù)

可達性系數(shù)反映了節(jié)點在整個交通網(wǎng)絡(luò)中可達性水平的高低[22]。其值小于1,表示此節(jié)點可達性優(yōu)于網(wǎng)絡(luò)平均水平。計算公式為

(3)

計算旅游人數(shù)最多的紅色旅游景區(qū)的可達性系數(shù)計算結(jié)果如圖6所示。

圖6 各方案紅色景點可達性系數(shù)

結(jié)果表明,鐵路建成后研究區(qū)域景點的可達性會有明顯提升。區(qū)域時空距離縮短,可達性系數(shù)降低并趨向于1,表明路網(wǎng)建設(shè)向著均衡化發(fā)展。其中,景點1(南梁紅色旅游景區(qū))可達性系數(shù)偏高,分析其地理區(qū)位,主要是由于該景點位于慶陽市西北部,定慶鐵路規(guī)劃未通過此地,交通條件弱?？梢婅F路建設(shè)對于地域節(jié)點通達性的影響作用顯著。景點4(中共中央政治局榜羅會議紀念館)的區(qū)域可達性系數(shù)盡管偏高,但定西市目前已有隴海線、寶蘭客專2條鐵路通過,定平鐵路對其改善程度的要求可以適當(dāng)降低。

對比3個方案下紅色據(jù)點的可達性系數(shù),方案Ⅱ主要對景點7的可達性改善最好,但不明顯;方案Ⅲ主要有利于景點10(中國梯田化模范縣紀念館),主要由于規(guī)劃線路通過景區(qū)所在地莊浪縣。而方案Ⅰ更有利于大多數(shù)景點可達性的提高,尤其有利于關(guān)注度更高的景點。

2.3.4 線路推薦方案

以上3個方案的線路運營長度分別為:285.1,366.1,346.3 km,表明方案Ⅰ更有利于定西至慶陽的節(jié)點連接。3個方案新建鐵路長度分別為:285.1,281.2,297.5 km。盡管3個方案工程建設(shè)長度有所不同,但整體上差別不大。在忽略大型難點工程造價的情況下,認為建設(shè)成本相當(dāng)。由前文可達性指標可知,方案Ⅰ對區(qū)域紅色據(jù)點的可達性改善效果更佳,更契合紅色背景下鐵路對老區(qū)的帶動作用,應(yīng)作為推薦的鐵路線路方案。

3 線路評價

3.1 日可達性評價

日可達性也稱機會可達性,反映節(jié)點在某一時間內(nèi)可以到達的空間范圍,或到達某一區(qū)域的難易程度[23]。計算空間某節(jié)點出發(fā)能到達的地區(qū)數(shù)量或到達所需時間的長短。

考慮到區(qū)域景區(qū)游客主要來自于蘭州市和西安市,以單個紅色旅游景區(qū)為出發(fā)地,將3小時和6小時作為該區(qū)域內(nèi)紅色旅游“一日游”和“兩日游”范圍的判斷閾值。對區(qū)域內(nèi)著名景點單、雙日游等時圈可到達的旅游景點個數(shù)進行統(tǒng)計,如表4所示。

表4 紅色旅游景區(qū)“一日游”和“兩日游”旅游圈變化 個

數(shù)據(jù)反映了定慶鐵路建成后,該區(qū)域游客“一日游”“兩日游”所能到達的景區(qū)數(shù)目。隨著可到達景區(qū)數(shù)目的增加,供游客選擇的機會將增多,相同時間內(nèi)各景區(qū)旅游人次更會隨之增長。區(qū)域著名景點幾乎全部納入了“兩日游”選擇范圍內(nèi),表明鐵路極大地提高了區(qū)域紅色景點的可達度,尤其對以假日游為主的紅色旅游促進作用將更明顯。其中,方案Ⅰ“一日游”可達景區(qū)數(shù)目比方案Ⅱ多4個,比方案Ⅲ多6個。總體來說,鐵路按方案Ⅰ建成后對區(qū)域景點的可達性改善最佳。

3.2 等時圈評價

等時圈是指某地在特定時間內(nèi)所能到達的周邊區(qū)域范圍,范圍大小之間反映了紅色據(jù)點對于周邊范圍人群的吸引可能性。

以路網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),路網(wǎng)成本為像素值,在ArcGIS中將區(qū)域路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)柵格,由距離分析工具可計算不同路網(wǎng)下紅色據(jù)點的等時圈。以知名度最高的景點1(南梁紅色旅游景區(qū))和景點2(紅軍會寧會師舊址景區(qū))為例,分別計算當(dāng)前路網(wǎng)下和定慶鐵路(按方案Ⅰ)建成后路網(wǎng)等時圈范圍如圖7～圖10所示。

景點1(南梁紅色旅游景區(qū))是定慶地區(qū)受關(guān)注度極高紅色旅游景區(qū),景區(qū)內(nèi)有南梁革命紀念館、列寧學(xué)校等紅色革命遺跡39處,據(jù)慶陽市文體廣電和旅游局消息,該景點在“十三五”期間年接待游客數(shù)目超過170萬人次。圖7分析結(jié)果表明,當(dāng)前路網(wǎng)下,區(qū)域其他紅色據(jù)點均在該景點3小時等時圈以外,4小時等時圈僅3個紅色據(jù)點。景點1預(yù)測等時圈見圖8。

圖8 景點1預(yù)測等時圈

圖8結(jié)果表明,鐵路建成后,周邊部分紅色據(jù)點將納入其3小時等時圈范圍,大多數(shù)紅色據(jù)點分布在其4小時等時圈內(nèi),5小時等時圈幾乎囊括了周邊所有的紅色據(jù)點。

圖9反映了景點2(紅軍會寧會師舊址景區(qū))當(dāng)前的景點等時圈范圍。圖示信息表明,其可達性比景點1優(yōu),但2小時等時圈仍較小,周邊僅有6個紅色據(jù)點在圈內(nèi)。景點2預(yù)測等時圈見圖10。

圖9 景點2當(dāng)前等時圈

圖10 景點2預(yù)測等時圈

圖10信息表明,鐵路建成后等時圈將得到擴大,大多數(shù)景區(qū)落入了該景點的2小時可達性范圍。據(jù)會寧縣文體廣電和旅游局統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年國慶期間到會寧縣觀光旅游的省內(nèi)游客為5.77萬人次,占總?cè)舜蔚?5.59%,省外游客為1.2萬人次,占總?cè)舜蔚?4.41%。省內(nèi)游客主要來源地為:蘭州、平?jīng)?、定西、慶陽以及天水等。省外客源地主要有:寧夏、新疆、陜西、湖南以及青海等?？梢?時空距離越短,選擇旅游的可能性越高。鐵路建成前,景點2的1小時圈可達的縣級單位僅有會寧縣、安定區(qū)和白銀區(qū),建成后通渭縣、隴西縣、西吉縣、隆德縣以及涇源縣將納入該景區(qū)1小時通勤圈范圍。2小時通勤圈可達的縣級單位將由建成前的13個擴大到24個。2小時等時圈可達性人口數(shù)目將由468.5萬增長至833.4萬。

各數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,定慶鐵路建成后將極大地改善區(qū)域交通現(xiàn)狀,便捷老區(qū)人民出行的同時,將為促進老區(qū)紅色旅游發(fā)展和開展紅色教育提供重要支撐。內(nèi)部通達程度提高,將促進區(qū)域內(nèi)“一日游”“兩日游”發(fā)展。外部通達性提高,將為更廣闊區(qū)域的人群參觀紅色據(jù)點提供便利,吸納更多的觀光人群。

同時,本文提出的鐵路“紅色選線”旨在鐵路建設(shè)中更為考慮契合老區(qū)發(fā)展,因而設(shè)計人員應(yīng)注意具體的鐵路線路除符合規(guī)范要求外,要充分顧及老區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護。

4 結(jié)語

針對中國革命老區(qū)鐵路建設(shè)方案比選經(jīng)濟性弱的現(xiàn)狀,提出了融合紅色發(fā)展理念的鐵路方案決策方法,使鐵路線路走向更為契合革命老區(qū)的發(fā)展,為發(fā)展紅色旅游、帶動經(jīng)濟發(fā)展和開展紅色教育提供重要支撐。并以定西—慶陽鐵路建設(shè)為例,將上述方法進行了良好的分析應(yīng)用,結(jié)論如下。

(1)通過引入紅色指標,并結(jié)合經(jīng)濟選線原則,由改進的“重要度法”完成了鐵路“節(jié)點城市”的選擇。

(2) 依托GIS技術(shù),構(gòu)建一個融合紅色景點、交通路網(wǎng)與經(jīng)濟發(fā)展為一體的地理空間數(shù)據(jù)庫,為鐵路選線提供了地理模型框架支撐。

(3)在地理空間數(shù)據(jù)庫的支持下,引入可達性指標,運用ArcGIS時空距離分析工具,由鐵路建設(shè)對老區(qū)通達性的提高程度完成了鐵路最優(yōu)方案的比選和評價。