高速铁路对中国城市空间结构的影响研究.docx

高速铁路对中国城市空间结构的影响研究high-speed rail and its impacts on the urban spatial structure of china王姣娥 丁金学摘要 ：在中国快速城市化时期，高速铁路网的建设将迅速缩短沿线城市的时间距离，并对区域和城市发展产生重要影响。 本文利用可达性方法，研究中国高速铁路网络的布局和规划 及其对中国城市空间结构重组的潜在影响。研究发现，高速 铁路网的空间格局与中国经济、人口分布特征一致，存在明 显的空间特征差异 ；高铁建设能提高可达性，产生时空收敛 效应，并推动生产要素在市场经济的作用下重新进行空间配 置，从而引导人口和产业的集聚趋势，对中国城市空间结构 的重组产生一定影响。abstract: the paper tries to study the evolution of urban spatial structure with the development of high-speed rail network in china. as we all know the high-speed rail can greatly shorten the travel time among cities along the rail and improve eachcitys accessibility. based on the accessibility method and thedistribution and planning of chinas high-speed rail this paper evaluates each citys hinterlands and its influence to cities competition. as a result the research rst nds that the spatial pattern of high-speed rails presents similar characteristics as chinas economy and population distribution with obvious spatial difference; second high-speed rail improves cities accessibility with spatial-convergence effect which drives the re-allocation of production factors with the guidance of market economy. finally the convergence trend of population and industry maybe change and influence the re-construction of chinas urban spatial structure.引言1994 年，中国第一条准高速铁路（广州深圳）建成并投入运营，其旅客列车速度为 160200km/h。2003 年，中国第一条快速客运专线（秦皇岛沈阳）建成并投入运营。2004 年，国务院审议通过的中 长期铁路网规划中提出修建“四纵四横”客运专线，客车速度目标 值达到 200km/h 以上，由此奠定了中国高速铁路网发展的雏形。自此 之后，中国进入了高速铁路快速建设的时代，并对中国城市和区域发 展产生一系列影响。一方面，中国正处于快速城市化时期，高速铁路 网的建设将迅速缩短沿线城市的时间距离，增强要素流动，沿线地区 资源进一步整合，从而重构中国城市之间的空间结构关系。另一方面， 高速铁路建设将缩短城市群内部的时间距离，“同城效应”逐渐显现， 城市之间的竞争更趋激烈。在学术界，已有学者开始研究高铁建设对城市及区域发展的影响， 如金 1 以韩国为例，研究了高铁建设对空间重组的影响。乌雷尼亚等 2 从国家、区域和地方三个不同的视角，研究了高铁对城市发展的影响。 也有学者从旅游和土地价值的角度入手研究高铁建设的影响，如马森和 贝蒂多 3 研究了高铁对旅游吸引力的影响，认为高铁能否增强旅游吸 引力这一结论并不确定，其影响与已有旅游资源的影响力有关 ；安德森 等 4 研究了高铁修建导致的可达性提高，并进而对房地产价格产生影响。 在国内，有学者开始研究高速铁路对城市及城市群空间结构 5-10、区域 社会经济 11-14、区域发展 15、可达性 16 和旅游 17 的影响，但这些研究 主要侧重于理论层面，实证层面主要侧重于区域或城市层面，对全国高 速铁路网络建设及其对城市空间结构的影响涉及较少。随着 2008 年全 球金融危机的到来，中国政府提出了 4 万亿基础设施建设投资计划，包 括高铁在内的中国交通基础设施建设速度空前，建设进度普遍提前。预 计到 2015 年，中国铁路营业里程将提前达到 12 万 km 以上，其中高速 铁路达 1.6 万 k m 以上，形成 5 万 k m 以上的快速铁路网，连接所有 省会城市和 50 万人口以上城市，覆盖全国 90% 以上人口。在此背 景下，研究大规模高速铁路建设对中国城市空间结构的影响具有重要 意义。 关键词 ：高铁 ；可达性 ；城市 ；空间结构keywords: high-speed rail; accessibility; city; spatial structure基金项目 ：国家自然科学基金项目（41001082 41171107） 作者 ：王姣娥，中国科学院地理科学与资源研究所，助理研究员。 丁金学，中国科学院地理科学与资源研究所，博士生。 资料来源 ：原铁道部部长刘志军发言稿。49国际城市规划 2011 vol.26, no.6本期主题网络中通行时间最短的路线到达 j 的通行时间，d 为点的个数，ai 为节点 i 的可达性。（2）格网划分和格网速度1 基于公路网的可达性评价该方法主要基于现有的地面交通网和高速铁路的站点分 布，评价高速铁路在全国的空间服务范围和服务水平。格网划分。把全国划分为若干个网格，每个网格大小为 1k m 1k m，并认为格网内部可达性一致，即把格网作为全国网络中一个可达性均质的点。1.1 数据处理截至 2010 年底，中国铁路营业里程达到 9.1 万 k m，居 世界第二位。其中高速铁路运营里程达到 8 358 k m，居世 界第一。本文采用的高速铁路数据截止至 2010 年底，客运 速度超过 200 k m / h 以上已建成的铁路，高速铁路的站点根 据现有的列车时刻表确定，并利用 g i s 将数据进行数字化， 由此得出中国高速铁路路网和站点的现状分布图。高速铁路 的规划数据根据中长期铁路网规划调整方案及2020 年中国高速铁路网规划整理并数字化，得出中国高速铁 路网规划图和站点分布图（如图 1，图中未显示全部站点）， 按规划该网络将于 2015 年建成。格网速度。考虑全国范围内的高速公路网、国道网、省道网和其他路网到高速铁路站点的可能性，按照中华人民共和国行业标准公路路线设计规范确定各级公路的 行驶速度，并考虑到实际的出行速度。本研究最终按高速公 路 100 km/h、国道 80 km/h、省道 60 km/h 的时速标准对全 国范围内的公路网络进行距离到时间的转化，对于没有以上 等级公路经过的网格设置一个默认速度为 30 km/h。（3）基于最短时间的路径选择 基本原理为在栅格图像中，算出栅格图层中任意一个栅格点到目标点（高速铁路站点）的最短时间。主要步骤为 ： 根据选定的栅格大小 1k m 1k m，设定时间成本数值的参考 为平均出行 1 km 所需要的时间（以分钟计）。公式为：cos（t 时1.2 可达性评价方法（1）可达性评价指标 区域可达性的评价指标可表示为1间成本）= v 60，其中 v 为各栅格按道路等级的设定速度。最终得出各栅格到高速铁路站点所需的最短时间距离图层。该计算过程可以通过 arcgis 实现。dt2 高铁建设对中国城市空间结构重组的影响2.1 高铁网络覆盖中国主要的经济和人口密集区（1）高铁服务范围的空间格局与中国社会、经济、自然 条件的空间特征基本一致无论以高铁的空间服务范围还是时间可达范围来衡量， 都可以得出相同的结论。从空间服务距离来看，中国现有 高铁站点 50 k m 内服务的国土面积、人口和 g d p 总量分别 占全国的 12.4%、48.6% 和 63.5%（表 1），而按规划的高铁 站点计算，则相应比例达 39.3%、80.5% 和 88.0%。如果将 高铁站点的空间服务距离进一步扩大到 100 k m，即至 2015 年中国高速铁路网络全部建成后，全国 53.7% 的国土面积、93.5% 的人口和 96.2% 的 g d p 可以享受到高铁服务（依现 有情况计算）。从高铁可达的时间范围来看（表 2），中国已 有高铁站点 1 小时范围内可服务全国国土面积的 14.6%、人 口的 53.9% 和经济总量的 69.6%，其所服务的国土面积、人 口和 g d p 比重较 50k m 空间服务范围的比例均相应有所增 加。至 2015 年，中国高铁网络基本建成以后，其小时范围 内服务的国土面积、人口和经济总量的比重可分别占到全国 的 40.9%、84.5% 和 90.6%。但无论采用何种方法，相同尺ijai =j =1 d式中 ：j 为区域中的点，tij 为区域中的节点 i 通过交通图 1 中国高速铁路现状和规划图50国际城市规划2011 vol.26, no.6图例省会 高铁规划 高铁现状 省界国界王姣娥 丁金学高速铁路对中国城市空间结构的影响研究度上高铁站点所服务的 g d p 比例均高于人口比例，而国土面积比例相对最低。因此，中国高铁建设为经济和人口服务 的倾向较为明显，服务范围的空间格局与中国当前人口、经 济的空间分布以及地形特征基本吻合。（2）高铁网络的空间服务水平差异明显 依照既有的地面公路交通现状计算高铁站点的可达性，结果如图 2 和图 3 所示。研究发现，中国高铁的空间服务水 平呈现出从东向西逐步递减的趋势。从三大地带来看，东部 地区享受的高铁服务水平高于中部地区，而西部地区最低。 从高铁建设的时序上来看，已建高铁主要集中在东中部经济 发展水平较高、城市较为密集的地区。从高铁站点的时间可 达范围来看，东部地区高铁站点 1 小时的服务范围基本上已 经形成连续的景观地带，覆盖了所有的大城市密集区，尤其 是京津冀、长三角和珠三角地区。按照规划，除个别地区外， 未来东部地区几乎所有的国土面积在 2 小时范围内均可享受 到高铁服务。而在西部和东北地区，仍有大部分空白服务区 域，高铁建设与这些地区的自然条件密切相关。（3）人口大市和经济强市均可享受较好的高铁服务 从高铁站点服务的城市人口分布来看（表 3），全国 21 个200 万以上人口（指城市非农业人口，下同）的城市中有 17 个（即 81%）已建有高铁站点，仅大连、深圳、佛山和汕头 尚未通高铁。对于 100200 万人口的城市，41.4% 的城市建设 有高铁，而对于 0100 万的城市，仅 18.8% 建有高铁站点。预 计全国高速铁路网规划实现后，全国所有 200 万以上人口的城市均设有高铁站点，而 100200 万及 100 万以下城市设有高铁站点的比例分别上升至 86.2% 和 44.6%。从高铁站点服务的城 市经济分布来看（表 4），全国 gdp 达 3 000 亿元以上的城市 有 12 个（即 70.6%）已建有高铁站点，1 0003 000 亿元的城 市有 33 个（即 56.3%）已通高铁。预计全国高速铁路网规 划实现后，全国 88.2% 的 g d p 达到 3 000 亿元以上的城市 建有高铁站点，1 0003 000 亿元及 1 000 亿元以下城市建有 高铁站点的比例分别上升至 79.2% 和 43.4%。从高铁站点 1图 2 依公路交通计算的现状高铁站点可达性表 1 中国高铁不同空间可达范围覆盖的社会经济属性单位 ：%国土面积人口gdp50km12.439.3100km19.153.750km48.680.5100km64.293.550km63.588.0100km76.696.2现状规划表 2 中国高铁不同时间可达范围覆盖的社会经济属性单位 ：%国土面积人口gdp可达时间现状规划现状规划现状规划0.5 h1 h1.5 h2 h8.914.619.222.630.240.952.457.437.653.964.170.267.284.592.294.754.969.676.681.279.090.695.596.7图 3 依公路交通计算的规划高铁站点可达性表 3 中国高速铁路站点服务范围内的城市分布建有高铁站点100200 万1 h100200 万2 h100200 万0100 万200 万以上0100 万200 万以上0100 万200 万以上个数现状54规划128比例 (%)18.844.6个数1225比例 (%)41.486.2个数1721比例 (%)80.9100个数93181比例 (%)32.463.1个数1226比例 (%)41.489.7个数1821比例 (%)85.7100个数140227比例 (%)48.879.1个数1828比例 (%)62.196.6个数1921比例 (%)90.5100注：城市人口按非农业人口计算。51国际城市规划2011 vol.26, no.6图例省会0 0.50.5 1.01.0 1.51.5 2.0省界国界图例省会0 0.50.5 1.01.0 1.51.5 2.0省界国界本期主题小时可达范围来看，其服务范围内 200 万人口以上的城市达到 18 个，占全国总量的 85.7%，仅大连、深圳和汕头尚未 通高铁 ；100200 万人口的城市 12 个，达到总量的 41.4%。 其 1 小时服务范围内 g d p 在 3 000 亿元以上的城市达到 15 个，占总量的 88.2%，g d p 在 1 0003 000 亿元之间的城市 达到 33 个，占总量的 68.8%，g d p 在 1 000 亿以下的城市75 个，仅占总量的 27.6%。预计至 2015 年中国高铁网络建 成以后，其 1 小时服务范围内 100200 万人口的城市有 26 个， 达到总量的 89.7% ；1 0003 000 亿元的城市有 43 个，达到 总量的 89.6%。总之，中国高铁建设已基本覆盖人口 200 万 以上或 gdp 达到 3 000 亿元以上的城市，1 小时范围内覆盖 一半以上人口 100 万或 gdp 1 000 亿元以上的城市，2 小时 范围内覆盖全国一半以上的地级市。至高铁规划建设完成后， 预计中国高铁可覆盖绝大部分人口 100 万以上的城市，1 小 时范围内可覆盖全国近 70% 的地级市。由此可见，中国的 人口大市和经济强市未来均能享受较好的高铁服务，并且高 铁建设逐渐从大城市转向中小城市。200k m / 小时以上。为了比较高速铁路建设对中国铁路客运网络系统的空间收敛效果，研究分别采取 2004 年和 2011 年 最新可获得的数据进行计算。研究发现，2011 年这 8 座城 市之间的系统总旅行时间从 2004 年的 1 137.5 小时下降到2011 年 的 900 小 时（表 5），缩 短 了 237.5 小 时。两 两 城 市 之间的最短平均旅行时间从 2004 年的 20.3 小时下降到 16.1 小时，减少了 4.2 小时，即节约了 20.9% 的出行时间。其中， 旅行时间节约绝对值最为明显的是上海，到其他 7 个城市的 平均旅行时间从 20.5 小时缩短为 12.6 小时，节约了 7.9 小时。 其次是成都，其平均旅行时间从 29.3 小时下降到 22.4 小时， 节约了 6.9 小时。从旅行时间节约比重来看，上海节约幅度 最大，达到 38.6%。其次是武汉，达到 31.4%。可见，随着 高速铁路网的建设和完善，城市之间的旅行时间越来越短， 这将导致城市交流越来越密切，竞争也会越来越激烈。2.3 中心城市可达性进一步提高，加剧了生产要素的集聚由于高速铁路运行速度快，沿线设置站点不会太多，因 此一些小城市不能设置站点，而必须通过其附属的中心城市 增强其对外的可达性。与此同时，一些中心城市往往成为高 铁的集聚点，如北京、上海、广州、武汉和成都等。这些中 心城市本身区位条件优越，社会经济较为发达，而多条高速 铁路的汇聚，进一步强化了这些中心城市的区位条件，并加 大与其他中小城镇可达性的差距，产生“核心边缘”效应。 从区域上看，长三角、珠三角和京津冀等大都市地区是未来 高铁建设的集中区域，这些地区交通区位条件的改善，势必 会进一步促进生产要素和生活要素的集聚以及人口的集中。 因此，从高速铁路的建设考虑，未来中国中心城市的可达性 将进一步提高，从而加剧了人口和经济要素向中心城市集聚。2.2 高铁建设产生时空收敛作用，重塑中国城市空间结构高速铁路建设可以缩短城市时空距离，产生空间收敛作 用。一方面，它缩短了城市间的时空距离，为商品交换和旅 客流动节约了时间，促进城市间的经济和社会联系，有助于 区域经济一体化发展。另一方面，由于高速铁路网络建设的 非均衡性，各城市在网络优化中的获益是不均衡的，从而导 致其“相对区位”条件发生变化，对重塑区域和城市空间结 构产生重要影响。据此，作者选择了位于中国不同经济板块 的 8 个交通枢纽城市，包括北京、上海、广州、武汉、沈阳、 成都、郑州和兰州进行进一步分析。由于中国铁路在 1997 年、1998 年、2000 年、2001 年 和 2004 年 分 别 进 行 了 5 次 大面积提速，并且在 2004 年提速后部分铁路客运时速达到表 4 中国高速铁路站点服务范围内的经济分布建有高铁站点10003000 亿元 3 000 亿元1 h1 0003 000 亿元 3 000 亿元2 h1 0003 000 亿元 3 000 亿元01 000 亿元01 000 亿元01 000 亿元个数现状 42规划 118比例 (%) 个数比例 (%) 个数比例 (%) 个数比例 (%) 个数比例 (%) 个数比例 (%) 个数88.2120100.0211比例 (%) 个数比例 (%) 个数比例 (%)94.1100.015.443.4273856.379.2121570.688.27516727.661.4334368.889.6151744.177.6414785.497.91617注 ：经济总量按城市国内生产总值计算。表 5 20042011 年 8 大城市之间旅行时间变化指标2004 年（h）2011 年（h）变化值（h）变化率（%）系统总旅行时间（ ti ）平均城市旅行时间 ( ti /8)城市间平均旅行时间 ( ti /(8*7)1137.5142.220.3900.0112.516.1237.520.920.9注 ：系统总旅行时间为网络中所有节点的城市总旅行时间之和。城市总旅行时间指网络中某一节点到其他所有节点的最短旅行时间之和。资料来源：王姣娥, 金凤君, 2005.52国际城市规划2011 vol.26, no.6王姣娥 丁金学高速铁路对中国城市空间结构的影响研究2.4 城际高铁建设导致“同城效应”的进一步加剧未来中国一些都市连绵区或城市带将出现城际高铁密集 建设区。从高速铁路可达性服务范围分析可以发现，京津冀、 长三角、珠三角和成渝等地区通过城际铁路的建设，高速铁 路站点地面交通半小时可达范围已经开始衔接，而 1 小时可 达范围已经绵延成片。图 4 和图 5 分别为京津冀和长三角地 区城际高铁的建设和规划布局，其中城际高铁主要围绕核心 城市，连接其邻近的、属于同一都市经济区范围内的其他大 中城市。城际高铁对大都市地区的影响主要通过两方面来实 现。一是提高旅客列车速度。如北京天津城际高铁开通前， 北京天津按动车组最短旅行时间为 1.2 小时，高铁开通之 后，北京至天津的旅行时间缩短至 30 分钟（2011 年 8 月份 调整至 33 分钟）。二是提高旅客列车发车频率。京津城际铁 路开通后，北京和天津之间每天运行往返 83 对高铁列车。 速度的提高和发车频率的提高导致工作在北京、居住在天津 成为一种新的城市生活模式，“同城效应”进一步显现。同样， 珠三角和长三角地区随着城际高铁的开通，缩短了城市群内 部之间的时间成本，必然使各种生产要素加快在这些地区的 集中、交流，最终围绕以大都市为核心、若干个大中小城市 组成的大都市区逐渐形成一个完整的经济体。间的旅行时间成本，加强城市间的联系，并扩大核心城市的“辐射范围”，让更多的城市进入该经济集合体。如随着高 铁的开通，徐州上海的时间距离将从 6 小时缩短为 2.5 小 时；合肥、蚌埠至上海的时间距离将从 4.5 小时缩短到 2 小时， 而 2 小时和 2.5 小时分别是杭州和南京在公路时代至上海的 时间距离。因此，高速铁路建设将使上海的辐射范围进一步 扩大，并囊括更多的中小城市，随着经济联系的加强，有可 能形成一个更大型的城市群。同时，随着城市群的不断扩大 以及城市群内部经济联系的增强，中国城市的发展将由过去 单个城市之间的竞争转向以城市群为主体的群体竞争，形成 一种多元化的区域空间格局。其中，城市群之间的竞争首先 以主要城市为核心，如长三角地区以上海为核心，京津冀地 区以北京为核心，融合周边中小城市形成完整的大都市地区。 而离高铁较远的中小城市，则需要融入其联系最为紧密、拥 有高铁区位的大城市中，并利用公路交通形成良好的衔接， 以避免边缘化。3 结论与讨论城市是中国社会经济发展的重要载体，城市化进程与经 济发展密切相关，并受到交通发展的影响。随着高速铁路的 建设，中国城市空间结构不可避免地由于相对区位条件的改 变而变化。其中，城市群作为一种集聚的空间形态，其变化 尤为显著。本文从高速铁路建设和规划的空间分布、时间可 达性来认识其可能对中国城市空间结构的影响，得出以下两 点结论 ：一是中国高速铁路规划覆盖了中国主要的经济、城 市和人口密集区，但表现出一定的空间服务水平差异，其为 经济和人口服务的倾向较为明显。二是中国高铁建设产生时 空收敛作用，推动中国经济要素在市场经济的引导下重新进2.5 城市竞争转向城市群竞争，形成一种多元化的区域空间格局高速铁路建设对城市的影响还体现在另一方面 ：即扩大 城市群的范围，并主要沿着高速铁路延伸。城市群一般指以 一个或两个特大城市为中心，依托一定的自然环境和交通条 件，城市之间内部联系紧密，并构成一个相对完整的城市“集 合体”。高速铁路的开通，可以降低核心城市与邻近城市之规划城际轻轨图 4 京津冀地区城际高铁建设和规划布局图 5 长三角地区城际高铁建设和规划布局53国际城市规划2011 vol.26, no.6已开通高铁高铁已开通高铁 规划城际轻轨高铁本期主题行空间配置，人口和产业的集聚趋势或将变化，从而对中国城市空间格局的重组产生一定影响。参考文献1kim k.s. high-speed rail developments and spatial restructuring: a case study of the capital region in south korea j. cities, 2000, 17(4):251-262.urea j.m. p. menerault m. garmendia. the high-speed rail challenge for big intermediate cities: a national regional and local perspective j. cities, 2009(26): 266-279.m a s s o n s . , r p e t i o t . c a n t h e h i g h s p e e d r a i l r e i n f o r c e to u r i s m attractiveness? the case of the high speed rail between perpignan (france) and barcelona (s