我國綜合立體交通網(wǎng)中心節(jié)點評估識別

朱高儒，王 曼，劉 杰，程雪雁，潘佳敏，趙燕妮

（1.交通運輸部規(guī)劃研究院，北京 100028；2.交通排放控制監(jiān)測技術(shù)實驗室，北京 100028；3.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871；4.北京大學(xué)深圳研究生院環(huán)境與城市科學(xué)重點實驗室，廣東深圳 518055）

1 研究背景

綜合立體交通網(wǎng)包括鐵路、公路、水運、民航、管道等各種運輸方式的主要通道和節(jié)點，是布局完善、規(guī)模合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、資源集約、銜接高效、互聯(lián)互通的海陸空運輸骨架［1］。其中，交通節(jié)點包括樞紐城市、樞紐港站等不同層次，是不同交通基礎(chǔ)設(shè)施和人流物流集散轉(zhuǎn)換的核心，是綜合交通運輸體系高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵所在。我國《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》）提出加快建設(shè)20 個左右國際性綜合交通樞紐城市以及80個左右全國性綜合交通樞紐城市，推進一批國際性樞紐港站、全國性樞紐港站建設(shè)。交通節(jié)點作為運輸活動的重要中轉(zhuǎn)站，對基礎(chǔ)設(shè)施有著更高的要求，需要更多關(guān)注以保障實現(xiàn)其重要功能。從城鎮(zhèn)角度評估并識別交通中心節(jié)點，將有效提升綜合立體交通網(wǎng)布局的科學(xué)性，推動綜合交通運輸體系高效運轉(zhuǎn)和交通網(wǎng)絡(luò)功能的復(fù)合化、多樣化與集約化發(fā)展。

近年來，綜合交通規(guī)劃成為交通和規(guī)劃學(xué)界的研究熱點，如金鳳君等［2］探討了我國綜合交通地理格局的演化特征與空間效應(yīng)；楊濤［3］提出了跨區(qū)域綜合交通運輸體系規(guī)劃的主要思路、技術(shù)路線與組織實施建議；馬小毅等［4］對國土空間規(guī)劃下大城市綜合交通理論與實踐進行了探索；朱高儒等［5］探討了綜合交通規(guī)劃環(huán)境影響評價的指標和方法；Farooq等［6］聚焦交通通道提出了綜合交通基礎(chǔ)設(shè)施比選和建設(shè)的建議；Holz-Rau 等［7］探索了綜合交通規(guī)劃與土地利用之間的相互作用及如何通過優(yōu)化減少溫室氣體排放；Lawson 等［8］開發(fā)了一種適用于國家公園的更可持續(xù)、基于系統(tǒng)的交通規(guī)劃方法。圍繞交通節(jié)點，研究主要從交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點特征、城市樞紐節(jié)點功能、運輸服務(wù)節(jié)點設(shè)計等方面開展，如李甍娜等［9］基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對我國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)的特征和節(jié)點可靠性進行了研究；郭衛(wèi)東等［10］利用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法和地理探測器分析了縣域公路交通網(wǎng)絡(luò)中心性及其影響因素；李國政［11］分析了綜合交通運輸視角下樞紐經(jīng)濟的演化機理與推進路徑；汪德根等［12］分析了城市高鐵樞紐接駁-集疏運績效空間分異及機理；陳卓等［13］分析了我國城市節(jié)點通達性格局，探討了“軸-輻”組織模式和由此支撐的“菱形”國土開發(fā)結(jié)構(gòu)；廖勇剛等［14］提出了TOD 模式下城市大型交通節(jié)點綜合空間開發(fā)及設(shè)計技術(shù)；Yatskiv 等［15］研究了多式聯(lián)運公共交通樞紐的相關(guān)規(guī)劃、政策及影響。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸在新形勢下面臨著經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)等新要求，需要用綜合交通的視角為交通規(guī)劃提供新思路［16］；同時，伴隨著規(guī)劃體制的改革，國土空間規(guī)劃將是我國目前和今后一段時期內(nèi)的重要任務(wù)［17］。Holz-Rau 等［7］和趙鵬軍等［18］的研究均表明，交通節(jié)點不僅直接帶動所在城市經(jīng)濟發(fā)展，而且通過改善交通通達性、增強城市吸引力，從而支撐并優(yōu)化對更廣大區(qū)域國土空間的開發(fā)。在國土空間規(guī)劃體制下，有必要科學(xué)識別并設(shè)定交通節(jié)點，從而支撐綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃，調(diào)控國土空間開發(fā)的方式與強度，促進城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展［19］。針對以上需求，進行交通中心節(jié)點的評估識別，實際上是結(jié)合了社會治理體系變革和多學(xué)科融合的背景，開展綜合交通規(guī)劃發(fā)展與轉(zhuǎn)型的合理嘗試［20］。

評估識別交通中心節(jié)點，是通過綜合評價節(jié)點重要性和區(qū)域競爭力，分析其成為交通樞紐的潛力。如王靈麗等［21］綜合節(jié)點介數(shù)、節(jié)點交通量和PageRank 值等指標，提出了基于改進模糊C 均值（FCM）聚類算法的交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要性評價方法；劉杰［22］基于網(wǎng)頁排序算法和高斯混合分布擬合識別鐵路貨物運輸網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點；王迎等［23］考慮社會經(jīng)濟、發(fā)展?jié)摿Α⒔煌▍^(qū)位等因子，采用熵權(quán)法、層次分析法和逼近理想解排序法（TOPSIS）法進行城市群公路網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價。現(xiàn)有的交通節(jié)點研究還存在一些不足：一是大多基于現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)的特征出發(fā)篩選網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，而對社會經(jīng)濟需求，特別是國土空間、生態(tài)保護等綜合需求考慮較少；二是計算方法在指標綜合上往往造成信息損失，難以辨識突出屬性；三是交通中心節(jié)點識別精度不夠高，還未在全國層面開展區(qū)縣一級的交通節(jié)點評估，不利于研究次級交通系統(tǒng)和引導(dǎo)樞紐場站落地。因此，需要開展更全面、更詳細、更精準的交通節(jié)點評估識別，以提高綜合交通的整體運轉(zhuǎn)效率，推動交通與城市的良性互動，保護重要的生態(tài)空間，實現(xiàn)交通與國土空間的協(xié)同發(fā)展。

綜上，本研究構(gòu)建了涵蓋政治戰(zhàn)略、社會經(jīng)濟、交通運輸、國土生態(tài)等方面共18 個指標的中心節(jié)點評估指標體系，基于全國（未含港澳臺地區(qū)。下同）區(qū)縣級單元，利用專家賦值法和多維魔方法評估并識別我國綜合立體交通網(wǎng)中心節(jié)點，以期為綜合交通規(guī)劃和樞紐場站選址提供科學(xué)參考，助力交通強國建設(shè)與國土空間開發(fā)保護協(xié)同發(fā)展。

2 研究材料與方法

2.1 研究樣本選取

以全國陸域為研究范圍，以所有區(qū)縣級行政區(qū)為研究對象。考慮到部分市轄區(qū)距離接近，出行需求趨同，根據(jù)《綱要》，以享受1 h 內(nèi)快速交通服務(wù)作為節(jié)點布局最小單元的參考，將距離市中心20 km（約1 h 車程）內(nèi)的市轄區(qū)歸并為一個研究單元，共得到2 457 個研究單元。

2.2 評估指標體系及數(shù)據(jù)來源

為了全面、清晰、獨立地量化各節(jié)點單元，構(gòu)建了中心節(jié)點評估指標體系，包含4 個目標層、12項準則層和18 個具體指標，具體數(shù)據(jù)來源見表1。

表1 國家綜合立體交通網(wǎng)中心節(jié)點評估指標體系

表1（續(xù)）

2.3 計算方法

2.3.1 指標標準化和權(quán)重賦值

為了將不同量綱的指標映射到同一個數(shù)據(jù)區(qū)間，對2 457 個單元的各項指標進行標準化計算，最低分為1 分，最高分為10 分。邀請了國內(nèi)交通運輸、自然資源、區(qū)域經(jīng)濟等領(lǐng)域的10 名專家，對各個指標層的權(quán)重進行打分賦值，且各目標層的總權(quán)重為1。此外，考慮到行政等級和戰(zhàn)略重要度存在的內(nèi)部關(guān)聯(lián)，對政治戰(zhàn)略目標層采用最大值合成法；考慮到交通節(jié)點對生態(tài)保護的潛在負面影響，將國家重點生態(tài)功能區(qū)作為扣分指標。具體賦值方法和指標權(quán)重如表2 所示。

表2 國家綜合立體交通網(wǎng)中心節(jié)點評估指標計算標準

2.3.2 多維指標整合

針對政治戰(zhàn)略目標層，采用最大值合成法。公式如下：

針對社會經(jīng)濟目標層、交通運輸目標層，采用加權(quán)平均法。公式分別如下：

針對國土生態(tài)目標層，綜合使用加權(quán)平均法、減分法。公式如下：

基于自然斷點法，將各目標層指標按數(shù)值從小到大分為五級：低、較低、中、較高、高。參考自然資源部［24］的做法和Li 等［25］的多維魔方法，為避免在指標綜合過程中損失重要信息，突出級別較高的目標層，五級按等比數(shù)列賦值法，分別賦值為1、2、4、8、16，據(jù)此計算逐個單元的得分。公式如下：

式（5）中：U為單元總分；P為政治戰(zhàn)略層得分；E為社會經(jīng)濟層得分；T為交通運輸層得分；L為國土生態(tài)層得分。

2.3.3 中心節(jié)點級別判定

按照單元總分排序，根據(jù)綜合交通網(wǎng)服務(wù)目標確定閾值，將節(jié)點分為一級節(jié)點、二級節(jié)點、三級節(jié)點以及普通節(jié)點，代表該研究單元在國家立體綜合交通網(wǎng)絡(luò)中的地位。如表3 所示。

表3 國家綜合立體交通網(wǎng)節(jié)點分級

3 研究結(jié)果

3.1 中心節(jié)點評估目標層空間分異

根據(jù)各目標層的數(shù)值空間分異，政治戰(zhàn)略目標層中，各省份的省會（首府）及計劃單列市、沿海沿邊開放城市及各地級市中心區(qū)域的分值較高，區(qū)域分布相對均衡；社會經(jīng)濟目標層中，高分值單元主要分布于胡煥庸線以東，特別是京津冀、長三角、珠三角、成渝四大城市群及其連線區(qū)域，區(qū)域分布較為集中；交通運輸目標層中，高分值區(qū)主要在沈陽-蘭州-昆明-海南一線與海岸線合圍的區(qū)域，在西部、東北等區(qū)域也有點狀高值區(qū)，體現(xiàn)了交通運輸對國土空間開發(fā)、區(qū)域均衡發(fā)展的支撐作用；國土生態(tài)目標層中，胡煥庸線以西的單元由于面積較大、較為偏遠、地形崎嶇，通達需求更為強烈，除部分生態(tài)敏感區(qū)域外，普遍分值較高，但在全國層面均衡程度相對較好。

3.2 交通中心節(jié)點分布及其規(guī)律

3.2.1 全國中心節(jié)點空間分布

在4 個目標層的分析基礎(chǔ)上，針對2 457 個基礎(chǔ)單元共確定中心節(jié)點687 個，占全國單元總數(shù)的28.0%。其中，一級節(jié)點48 個，占比為2.0%；二級節(jié)點184 個，占比為7.5%；三級節(jié)點455 個，占比為18.5%。

3.2.2 省份中心節(jié)點數(shù)量及分級

分析各省份的中心節(jié)點數(shù)量和比例發(fā)現(xiàn)（見圖1），江蘇、廣東、新疆的中心節(jié)點數(shù)量超過40 個；海南、天津、上海、寧夏、北京的中心節(jié)點數(shù)量少于10 個；其余省份的中心節(jié)點數(shù)量介于11～39 個之間。可見，經(jīng)濟越發(fā)達、區(qū)域面積越大的省份擁有較多的中心節(jié)點，特別是各省份面積在中心節(jié)點評估過程中作用凸顯。

圖1 國家綜合立體交通網(wǎng)中區(qū)域分級中心節(jié)點數(shù)量分布

3.2.3 省份中心節(jié)點比例

分析中心節(jié)點數(shù)量占轄區(qū)單元總數(shù)比例可知（見圖2），上海、天津、江蘇、北京的中心節(jié)點占比超過50%，其中上海有87.5%的單元屬于中心節(jié)點；河南、四川、陜西、江西、河北、貴州、山西的中心節(jié)點占單元總數(shù)比例低于10%。可見，經(jīng)濟較發(fā)達、區(qū)域面積較小的省份的中心節(jié)點占單元總數(shù)的比例較高，經(jīng)濟因素的作用更明顯。

圖2 國家綜合立體交通網(wǎng)區(qū)域中心節(jié)點占單元總數(shù)的比例

3.3 交通中心節(jié)點覆蓋與服務(wù)水平

根據(jù)評估得出的687 個中心節(jié)點，分析其對全國城市、社會經(jīng)濟、國土空間和交通運輸現(xiàn)有規(guī)劃的覆蓋與服務(wù)水平。

（1）重要城市。中心節(jié)點對全國660 個城市的綜合覆蓋率為67%。其中：一級節(jié)點對全國城區(qū)300 萬人以上人口城市覆蓋率為91%；二級以上節(jié)點對全國城區(qū)100 萬人以上人口城市覆蓋率為90%；三級以上節(jié)點對全國城區(qū)20 萬人以上人口城市覆蓋率為82%。《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》中“19+2”城市群包含的219 個城市，涉及一級、二級、三級節(jié)點分別為40 個、89 個、86 個，中心節(jié)點對這219 個城市的覆蓋率達到98%。

（2）社會經(jīng)濟。根據(jù)2019 年全國戶籍人口分布和各區(qū)縣生產(chǎn)總值，中心節(jié)點所在單元人口數(shù)量和區(qū)域生產(chǎn)總值的占比分別為43%和67%，其中一級節(jié)點的這兩個占比分別為11%和26%。

（3）國土空間。中心節(jié)點所在單元面積占全國陸地國土面積的比例為32%，高于中心節(jié)點數(shù)量占全國節(jié)點單元的比例。

（4）交通運輸規(guī)劃。中心節(jié)點對《綱要》提出的國際交通運輸樞紐和全國交通運輸樞紐覆蓋率為100%，其中一級節(jié)點、二級節(jié)點分別大致對應(yīng)國際性綜合交通樞紐城市、全國性綜合交通樞紐城市。中心節(jié)點對《全國沿海港口布局規(guī)劃》《全國內(nèi)河航道與港口布局規(guī)劃》中的24 個沿海主要港口和28個內(nèi)河主要港口覆蓋率為100%，其中二級及以上節(jié)點對沿海和內(nèi)河主要港口覆蓋率達88%；對《全國民用運輸機場布局規(guī)劃》的370 個民用機場覆蓋率為90%；對國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的19 個綜合鐵路樞紐及中國鐵路總公司確定的50 個鐵路樞紐的覆蓋率為100%，其中一級節(jié)點對綜合鐵路樞紐、二級及以上節(jié)點對鐵路樞紐實現(xiàn)全覆蓋。

可見，經(jīng)評估篩選的交通中心節(jié)點與我國城鎮(zhèn)體系、社會經(jīng)濟、國土空間、交通運輸領(lǐng)域現(xiàn)狀和規(guī)劃均具有較好的符合性，將其用于指導(dǎo)我國綜合交通運輸樞紐布局，可有效提升我國交通網(wǎng)絡(luò)對社會、經(jīng)濟、環(huán)境的支撐和適應(yīng)水平。

4 結(jié)論與展望

交通運輸節(jié)點研究是高質(zhì)量發(fā)展和多學(xué)科融合背景下進行綜合交通運輸規(guī)劃的必然要求，對于完善新時期我國綜合立體交通網(wǎng)，滿足安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的運輸需求，優(yōu)化國土空間具有重要意義。第一，中心節(jié)點是運量預(yù)測中交通小區(qū)劃分的科學(xué)基礎(chǔ)，可以推進交通網(wǎng)絡(luò)運量預(yù)測更加精準和接近實際區(qū)域交通出行特征，使得交通運輸具備精細化的國土覆蓋能力。第二，中心節(jié)點是布局綜合交通樞紐和分方式交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要參考依據(jù)，通過不同級別的中心節(jié)點實現(xiàn)不同運輸功能的銜接轉(zhuǎn)換，并在相關(guān)運輸通道配置不同交通基礎(chǔ)設(shè)施組合，支撐下階段區(qū)域交通運輸規(guī)劃與建設(shè)。第三，中心節(jié)點是在國土空間規(guī)劃體制下實現(xiàn)國土開發(fā)方式與強度合理管控的有力抓手，可以加快綜合交通樞紐建設(shè)，促進城市地區(qū)發(fā)展，推動構(gòu)建國土空間開發(fā)保護新格局。

本研究共評估識別國家綜合立體交通網(wǎng)中心節(jié)點687 個，其中一級節(jié)點48 個、二級節(jié)點184 個、三級節(jié)點455 個，江蘇、廣東、新疆的中心節(jié)點數(shù)量超過40 個，上海、天津、江蘇、北京的中心節(jié)點占轄區(qū)單元總數(shù)比例超過50%。總體上，經(jīng)濟越發(fā)達、面積越大的省份擁有較多的中心節(jié)點，土地面積在中心節(jié)點篩選中作用凸顯；經(jīng)濟較發(fā)達、面積較小的省份中心節(jié)點占單元總數(shù)的比例較高，經(jīng)濟因素的作用更明顯。中心節(jié)點對全國城市、人口經(jīng)濟、國土空間的服務(wù)水平以及對交通運輸行業(yè)現(xiàn)有規(guī)劃具有很好的覆蓋與服務(wù)水平，驗證了其選取科學(xué)合理。

本研究統(tǒng)籌自然與人文多方面因素，結(jié)合現(xiàn)狀與規(guī)劃對地區(qū)發(fā)展?fàn)顩r與潛力進行綜合考慮，分級篩選中心節(jié)點，以期為細化全國性綜合交通和分方式交通樞紐研究，構(gòu)建省級、區(qū)域級綜合交通立體網(wǎng)提供理論基礎(chǔ)和實踐支撐。下一步，需進一步研究交通中心節(jié)點內(nèi)部的交通功能、運輸結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換方式，細化從樞紐城市到樞紐場站的落地途徑，推動綜合交通運輸體系高質(zhì)量發(fā)展；同時，隨著社會經(jīng)濟等外部條件的發(fā)展變化，交通中心節(jié)點的選取也是一個動態(tài)過程，需要根據(jù)形勢變化進行動態(tài)識別和階段性調(diào)整，進一步支撐我國交通強國建設(shè)。