高铁与可达性.docx

作者：Emilio Ortega,Elena Lopez,Andres Monzon
期刊：Journal of Transport Geography
发表时间：2014年34期16-24页
高铁在不同分区系统下的区域一体化效应
关键词：高铁 可替换分区单元问题 分区系统 可达性指标 区域一体化效应
摘要：大规模的像高铁这样的交通基建工程对可达性的空间分布产生了巨大影响。这些影响，即我们所谓的区域一体化效应，得到学术界越来越多的关注。然而，很少有人从方法论的角度对一体化结果的敏感性进行研究，例如研究区域或者说分区系统的边界定义问题。在上一篇文章中，我们研究了规模问题的影响，我们比较了四个不同计划水平下的一体化效应结果。这篇文章将对其进行补充，研究分区问题的影响。我们分析单元大小的改变对空间不均衡值的影响程度。
我们通过对加利西亚高铁线的实际应用来检验我们的研究方法，这条高铁线路全长近670千米，是西班牙政府的战略交通基建计划中的重大项目。我们计算加利西亚高铁线的可达性指数，并分析其相应的区域分布。我们将使用五种不同分区系统，它们在数据表现方式和精确度水平上各不相同。我们的研究结果表明，矢量系统和光栅系统的选择影响重大。矢量系统得出更高的可达性，且可达性区域分布更加极化。我们的研究结果认为，空间分析者应该承认，他们的分析结果因其分析单元的定义不同会发生很大变动。
1、简介：交通政策的一个重要目标就是实现区域一体化，因为这与经济和社会政策紧密相关。从战略计划角度看，一体化的动机推动了高铁工程的建设。欧洲的交通网络工程致力于减少一些地区由于可达性差带来的发展瓶颈，即消除穷乡僻壤。
在交通相关的研究中，一体化效应指的是新的基础设施对可达性区域分布的改变。通常正的效应代表着这种分布更加均衡，反之则说明新建基础设施使这种分布更加极化，因而是不公平加重。这种可达性的分布通常从两个角度研究，社会的和空间的。一方面，通过可达性在不同人群的分布的研究，来讨论社会平等的概念。这些研究从个人的角度，采用微观视角，且一般研究城市或都市范畴的问题。另一方面，通过可达性在不同区域分布的研究，所涉及的概念通常是区域平等或者是区域一体化。在本文中，我们将继续之前的研究，使用区域一体化这个主题，来研究可达性空间分布的离散程度。
交通规划者和空间分析人员认同高铁工程可能存在导致区域极化效应的风险。最近的几篇重要的文章的主题正是研究衡量这种风险的方法。这些研究大部分用空间分析工具估计可达性空间分布的变化来评估高铁的聚集效应。这些研究通过应用最新的空间分析技术（基本是各种GIS的完善版本）来计算可达性指标。
我们的调查工作研究不同的空间表示方式对衡量区域聚集结论的影响。基于研究主题的范围和篇幅限制，我们将研究结果在两篇文章中分别展示。在前一篇文章中，我们研究了规模选择对高铁区域聚集效应结论的影响，发现根据所选区域地区、地带、国家这种规模上的变化会对结论产生巨大影响。而这篇文章通过回答这样一个问题补充了我们的研究，即分区系统结构对区域聚集效应的影响；这篇文章还包括了关于不同分区结构的方法论问题的研究。我们将这种方法论研究应用到西班牙高铁的案例中。我们分别用五中不同的分区系统评估区域聚集效应的敏感度。
这篇文章的框架如下。下一部分是研究背景，我们对以空间分析模型中分区问题的重要性为主题的研究做了一个文献综述。第三部分描述了这片文章基于GIS的研究方法。第四部分我们通过加利西亚高铁案例对这种方法进行检验。最后，第五部分是我们的分析结论和一些对空间规划者的相关建议。
2文献综述
2.1、分区系统的选择
做任何空间分析都涉及两个重要决策，即空间连续性如何完善，属性如何存储在空间分析模型中。第一个问题指的是研究范围，例如对研究区域的边界定义；第二个问题指的是分区系统结构，例如研究区域如何构建和模拟。
面临以上两个问题时，分析家实际上就遇到了所谓的可修改区域单元问题。实际上，这两个问题对应着区域单元问题的范围和分辨率。对这两个元素定义的宽泛导致了不规范和一些疑惑。正如Lam和Quattrochi所定义的，范围指的是地图的边界，而经纬度指的是地图的分辨率，这是对分区单元的定义。
Taaffe的文章提供了一个可修改区域单元问题与交通问题关联的早期例子。作者在度量不发达国家的交通扩张时遇到了可修改区域单元定义的问题。如他们所说，报告单元的内部变化影响变量之间的显著性关系。即使报告单元的大小事均匀分布的，不同的节点距离也会导致不同的相关系数和不同的回归等式。
定义区域单元有两种选择，栅格数据和矢量数据。在栅格数据中，空间被模拟成固定大小的方格。方格大小的选择由分析者选取，这就决定了分析的分辨率。在矢量数据中，空间被模拟成一系列多边形，他们可能会在尺寸和形状上各不相同。这些多边形的边界通常从现存的管理结构中选择，例如统计区域的划分或邮政编码。这导致了不同的分区系统结构。而且，在许多案例中，只有某些地区能获得数据，所以这些数据需要推广延伸到整个区域。这个数据延伸工作使用的方法也影响分区系统。通常的做法是用GIS中的插值技术延伸数据。基于离散分布的插值技术对人口密度地图非常重要，而且插值技术正在被新技术迅速完善。对分区系统选择与交通相关的研究下面进行回顾。
2.2、交通类空间分析模型的分区问题
大量的基于GIS的空间分析模型对分区系统的选择很敏感，其中的一些模型广泛应用于交通规划的研究。该领域最近的研究回顾如下。
首先，相关的原则与地图科学研究和景观模式分析模型有关。对景观模型的重大研究已经证实了分辨率选择对研究结果存在影响。在该领域已经存在重要的方法论进步，例如Nakaya的研究，他建议根据解释变量的不同来选择区域单元。他成功地用这种方法画出了东京大都市区老年人的寿命模式。
另一个相关的原则是交通需求模型。已经存在经验证据证明模型运算结果受到分析单元的随机定界的影响，例如交通分析区域。交通分析区域大小和边界的定义显著影响对交通需求的估计值，尤其是交通分析区域很少时。例如，一个波士顿旅行模式选择的研究中，张和Kudadia发现交通需求的估计对城市人口密度这样的变量的数据存储方法的选择很敏感。另一个例子是常等人的研究，他们使用不同的分区结构和网格精度来评估分区结构和网格精度对交通需求模型的影响。
空间互动模型也面临区域单元定界问题。在区位选址模型中，模型的输出结果，例如由消费者决定的服务业的选址，对录入数据的分区系统和旅行成本的计算很敏感。对这项研究的一个有趣的贡献来自De Palma等人，他们在最近的巴黎大都市区研究中研究数据存储偏见和分区相关问题。他们首先以街道、社区、栅格单元估计地区公共设施的不均衡程度，并分别以街道和栅格单元水平建立了一个住宅选址模型。他们发现这个模型在采取更小尺寸的栅格单元时比街道更好地吻合数据。
另一个相关例子是Guo和Bhat的多规模方法，用于住宅选址模型。使用类似方法，Boussauw等人衡量空间分区过程的计算方法。他们建议两种不同空间实体的组合使用，以便获得空间演变过程的足够变动空间。最后的例子是Guo和Bhat的研究，在住宅选址分析中表示邻居。他们使用了三种不同的方法来落实和代表住宅邻居，并基于他们的发现做出了最优选址建议。
最后，即使从空间和社会平等的角度切入的可达性研究已经有很多，分区问题的影响在可达性评估的研究中很少被考虑到。这极少数的将其纳入考虑的研究是从微观水平进行的，倾向于与城市设备例如保健中心、透析服务中心、城市公园、食物供应场所。这些研究主要集中于对特定对象或设施的可达性。
下一部分讲我们对这个领域的贡献，并勾勒出一种在多种分区结构下的评估高铁可达性空间聚集水平的方法。
3、研究方法
我们用可达性来描述高铁的区域聚集效应。第一阶段，我们计算高铁引起的可达性的改变；第二阶段我们分析比较不同分区系统下的区域聚集效应，整个过程通过GIS来实现。
第一阶段包括可达性计算，没有高铁的交通网络记作T0，有高铁以后的交通网络记作Ts。相应计算的可达性值分别记作PA0和Pas。
第二阶段估计区域聚集性效应，计算可达性值在两种情况下的方差。最后我们比较方差值的变化情况TCs-0来衡量区域聚集效应。
研究目标是评估对分区系统的不同选择对聚集效应结论的影响；因此第二阶段要在不同的分区系统下进行。
3.1、可达性计算

Iij是旅行时间、Pj是人口。
3.2、不同分区系统下的区域一体化分析

分子是可达性值得标准差，分母是各区人口加权后的可达性，从而将离散结果标准化，使离散程度不受总体可达性水平影响。

区域一体化效应指数通过比较修建高铁前后可达性的离散程度变化反映高铁的区域一体化影响。

以上是两阶段研究流程图

为了比较不同的分区系统对区域一体化效应结论的影响，我们的流程要分别在不同的分区系统下进行，从而比较结果。
4、案例研究：西班牙加利西亚高铁走廊
加利西亚高铁走廊全场670km，时速220km，该工程从属于西班牙国家交通基建计划，目前60%已投入使用，剩余部分正在建设中。高铁两端分别是马德里和拉科鲁尼亚，高铁走廊区域人口分布极不均衡，以小城镇为主，沿线1105个城镇只有11%超过了10000居民。城市平均面积48平方公里，平均人口密度212人每平方公里。如果剔除这少数的11%的城镇，人口密度则下降至每平方公里29人。

4.1、可达性计算

4.2、不同分区系统下的区域聚集效应分析
4.2.1、分区系统的描述

4.2.2、结论，走廊水平分析

5、结论
以往分区系统的选择对评估结果的影响没有被充分考虑到，而我们的研究结果证实，这种选择对可达性及其分布都会产生重大影响，因此我们在衡量区域聚集效应，尤其是据此对高铁等交通工程的建设规划进行调研时，分析者应充分考虑分区系统选择的影响。