摘要
促进全球可达性，消除可达性方面的差距，是联合国可持续发展的核心目标之一，并成为联合国相关发展政策设计和执行的一个重要度量指标，这促使国际社会重新努力提升可达性的度量精度。作为一种新式的交通出行工具，高速铁路建设将直接引起城市交通区位的变化和空间可达性的改善，并通过减少城市之间的时空距离，增强沿线中心城市生产要素的聚集和辐射能力，加快各类生产要素在空间上的流动，推动沿线城市资源整合，从而在不同的空间尺度上影响着区域经济发展。 目前，我国“四纵四横”高速铁路网络建设已基本建成，是全球范围内高速铁路技术体系最完善和路网规模最庞大国家。2016年新一轮规划提出将我国高速铁路网络从“四纵四横”升级为“八纵八横”，作为国家的关键基础设施和重大民生工程，大规模的高速铁路网络建设和规划对我国城市和区域空间组织产生持续深刻的影响。虽然国内外学者已经有了许多针对高速铁路地域空间效应的相关研究，但在时间尺度上既有研究大部分集中在对已建成或正在建设的高速铁路，而较少对规划中的高速铁路进行研究;在空间尺度上既有研究主要集中在某个地区或单条高速铁路线路，缺乏在国家层面特别是城市群层面上的综合分析。 针对以上问题，本研究设置了地区、城市群、省级行政区域和地级行政区四个空间尺度，和高速铁路建设前、建设现状、近期和远期规划四个时间断面。基于时空分析和复杂网络方法，在深入分析高速铁路网络的发展过程、空间格局和网络特征的基础上，把交通可达性作为高速铁路地域空间效应研究的基础，分析高速铁路建设和规划对我国城市之间相互作用产生的影响。通过研究回答以下问题:我国高速铁路建设和规划在何种程度上提升了城市可达性和相互作用水平？在何种程度上加剧或是减小了城市之间可达性和相互作用水平的差异？ 本文的主要研究内容和相关研究结论如下: (1)提出基于分层栅格成本的“门到门”出行时间计算方法。研究结合高速铁路出行特征，提出了基于分层栅格成本的综合地面交通“门到门”出行时间计算方法，运用累积成本的最短路径法计算每个栅格到目的栅格的出行时间，并利用分层计算的方式解决了高速铁路封闭式通行的出行时间计算问题。通过与在线地图城市之间出行时间的比较，两种方法结果的均方根误差均值为4.7％，证明技术方法具有较高的可靠性。 (2)高速铁路网络的发展过程与空间格局分析。高速铁路网络在建设的时序上显示为“核心—核心”到“核心—网络”的空间发展过程，在空间分布上呈现中东部稠密和西部稀疏的空间分异特征。随着规划中高速铁路网络的建设和规划，城市之间网络规模的指标差异缩小43.6％，网络连通性提高37.9％，网络结构日趋复杂(环路指数增幅853.8％)，回路水平日益增强（实际成环率增幅484.4％），网络的相互作用程度提升36.5％。网络通达效率逐渐加强，城市之间的拓扑距离缩短26.1％，网络连接形态不断升级，城市节点度均值提升36.8％。 (3)我国高速铁路建设对可达性影响的定量评价。使用分层栅格成本出行时间方法，建立全国范围的1km×1km空间分辨率的可达性地图。结果显示，高速铁路建设整体上提升我国城市的交通可达性水平60.8％，但对城市之间可达性的均衡性影响并不十分显著（提升5.9％）。空间上，可达性呈现出“核心—边缘”的圈层状结构模式，高可达性城市主要集中在“武汉—郑州—济南—南京”的高可达性四边形区域内。高速铁路建设过程中，可达性获益较大的城市分布在高速铁路连接的边缘地区和中东部地区高速铁路沿线。此外，为了进一步提升高速铁路对城市可达性的改善水平，建议需要更多地聚焦城市内部可达性的改善和提升。 (4)高速铁路可达性对城市经济联系的影响研究。使用综合地面交通“门到门”出行时间距离替代空间距离构建经济联系强度模型，计算和分析高速铁路建设对城市之间经济联系格局的影响。结果显示，经济联系强度较大的城市分布于“胡焕庸线”东南侧的省会及其周边城市之间，城市之间的经济联系强度得到继续提升，城市群之间的城市经济联系强度也日益增强。高速铁路建设不断地重构城市之间的首位经济联系关系，沿线城市首位经济联系集聚效应得到强化，大城市和主要中转站城市是高速铁路网络的受益者。高速铁路建设后城市对外经济联系总量整体上提升65.5％，城市对外经济联系总量的空间差异缩小12.2％。 (5)高速铁路可达性对城市腹地范围的影响研究。使用综合地面交通“门到门”出行时间距离替代空间距离构建场强模型，计算和分析高速铁路建设对城市腹地的影响。结果显示，高速铁路建设使得城市之间的腹地面积差异提升了32.0％，呈现明显的“极化效应”。区域中心城市随着高速铁路的延伸和可达性的改善，不断地扩展其城市腹地范围，场强大的城市其腹地范围也越来越大，而场强小的城市其腹地范围逐步萎缩。同时，高速铁路建设扩大了城市腹地面积和行政区面积的差异，这种差距呈现逐步扩大的趋势，需要进一步聚焦高速铁路建设对沿线中小城市发展产生的综合影响。 综上，研究通过多时间尺度和多空间层面的准确度量和综合分析，定量评价了我国高速铁路网络的发展过程与空间格局、可达性的空间分布与变化特征、城市经济联系强度和城市腹地范围及其演化，对分析结果进行丰富直观的可视化制图表达，并在此基础上提出相关的建议，有助于为政府和相关部门制定城市和区域空间发展战略及相关政策提供有益的借鉴。
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