廣州一小時(shí)生活圈的劃分及其變化分析*

張亦漢，李利紅

(廣東財(cái)經(jīng)大學(xué)地理與旅游學(xué)院，廣東廣州 510320）

目前，傾向于追求速度的人們?cè)絹碓蕉嗟夭捎脮r(shí)間去衡量距離，“一小時(shí)生活圈”正是一個(gè)由時(shí)間來定義空間距離的例子［1］。雖然區(qū)域間的距離不會(huì)改變，但是隨著交通方式不斷革新和交通網(wǎng)絡(luò)不斷完善，往返區(qū)域間所花費(fèi)的時(shí)間會(huì)越來越少。交通用時(shí)的減少將縮短中心城區(qū)與圈內(nèi)其它地方時(shí)間距離與心理距離，使得人們的心理認(rèn)同感與社會(huì)歸屬感大大提高。同時(shí)，一小時(shí)生活圈邊緣的居民也可以用一小時(shí)內(nèi)的交通時(shí)間獲得更舒適的居住空間、更豐富的生活空間和更自由的個(gè)人空間［2－3］。

研究一小時(shí)生活圈具有非常重要的意義。首先，一小時(shí)生活圈是某一地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要表現(xiàn)形式。某一地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力往往可以從“經(jīng)濟(jì)節(jié)奏”上反映，節(jié)奏的快慢最重要的一個(gè)因素便是交通網(wǎng)的發(fā)達(dá)程度，而交通越發(fā)達(dá)，一小時(shí)生活圈的范圍將越大。因此，可以這么認(rèn)為一小時(shí)生活圈很好地反映了地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)力與經(jīng)濟(jì)實(shí)力［4－5］。其次，一小時(shí)生活圈將持續(xù)地?cái)U(kuò)大對(duì)地鐵和城市公交等方面的需求，這種需求會(huì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使得基礎(chǔ)軌道建設(shè)和公路建設(shè)保持較高的增長(zhǎng)率［6］。再次，一小時(shí)生活圈內(nèi)的各個(gè)子區(qū)域會(huì)利用自己的特點(diǎn)，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和結(jié)構(gòu)調(diào)整，形成合理分工、合作競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展格局，避免低水平的重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)［7－8］。一小時(shí)生活圈也能很好地理順城市與郊區(qū)、中心城與衛(wèi)星城之間的聯(lián)系與分工，改變城市攤大餅式的擴(kuò)張。此外，一小時(shí)生活圈還能促成一個(gè)信息資源集聚的圈內(nèi)市場(chǎng)。中心城區(qū)通過示范作用和集聚擴(kuò)散功能，推動(dòng)生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合，形成一個(gè)開放有度、競(jìng)爭(zhēng)有序、結(jié)構(gòu)合理、統(tǒng)一高效的大市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)資源共享、產(chǎn)業(yè)共興、互利多贏、共同發(fā)展［9－10］。最后，一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈還可以通過輻射效應(yīng)影響周邊城市，加速周邊發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城市功能和產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)［10－12］。

一些學(xué)者認(rèn)為，一小時(shí)距離之內(nèi)是生活圈，三小時(shí)距離之內(nèi)是經(jīng)濟(jì)圈和交通圈，而一小時(shí)生活圈是經(jīng)濟(jì)圈和交通圈中最為核心的部分［6］。已有學(xué)者研究了“一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”，“一小時(shí)交通圈”和“一小時(shí)生活圈”。張彥濤等［13］用哲夫法則研究了一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈的城市分形特征。吳新文等［14］采用周邊縣市與中心城市之間的經(jīng)濟(jì)距離、引力以及場(chǎng)強(qiáng)等三個(gè)指標(biāo)來界定哈爾濱一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈的空間范圍。黃翌等［2］以高鐵、高速公路等為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)劃分了上海一小時(shí)交通圈。鄧鋒等［15］根據(jù)公路里程和人口等數(shù)據(jù)劃分了烏魯木齊二小時(shí)交通圈。王亮［6］從傳媒業(yè)角度研究西安一小時(shí)生活圈。但這些研究大都均采用高速鐵路和高速公路等作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)適用于經(jīng)濟(jì)圈和交通圈，但并不適用于生活圈。經(jīng)濟(jì)圈與交通圈關(guān)注的是以最快的交通工具到達(dá)某個(gè)目的地或者完成某個(gè)交易，但生活圈主要是采用最基本的公共交通工具 (地鐵和公交等)到達(dá)居住地。而且，現(xiàn)有的研究大都對(duì)一小時(shí)生活圈進(jìn)行定性的描述，沒有給定具體的范圍，更為重要的是他們既沒有分析地鐵這一重要交通工具對(duì)城市一小時(shí)生活圈的重要影響，也沒有分析生活圈內(nèi)地鐵對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、城市戰(zhàn)略以及居民生活方式影響。鑒于此，文中選擇了以廣州市為例，在GIS支持下，根據(jù)地鐵、國(guó)道、省道和普通道路數(shù)據(jù)，采用凸包法劃分廣州一小時(shí)生活圈的范圍及包含的區(qū)域，并對(duì)范圍劃分和區(qū)域影響進(jìn)行了分析和討論。

1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

1.1 研究區(qū)概況

按照廣東省有關(guān)規(guī)劃，珠三角將在2020年形成以廣州為中心，廣州至深圳、廣州至珠海為主軸，放射與環(huán)狀結(jié)合的珠三角城際快速軌道交通網(wǎng)絡(luò)［11］。建成后可以將珠三角經(jīng)濟(jì)區(qū)多個(gè)城市連為一體，發(fā)揮其固有的地緣優(yōu)勢(shì)，形成特色的珠三角經(jīng)濟(jì)圈，同時(shí)可以發(fā)揮廣州在政治、經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)頭作用，也可以大幅度提升整個(gè)區(qū)域的整體競(jìng)爭(zhēng)力［10］。此外，廣州是華南地區(qū)首個(gè)建設(shè)地鐵的城市，繼北京、上海、天津之后中國(guó)大陸第四個(gè)建設(shè)地鐵的城市。廣州在未來將大力發(fā)展地鐵，將對(duì)土地利用、商業(yè)發(fā)展和居民出行有重要的影響。因此文章選擇廣州市為研究區(qū)域，對(duì)2013年和2020年的一小時(shí)生活圈進(jìn)行劃分，并分析在此時(shí)間段的變化情況。

1.2 一小時(shí)生活圈的交通方式

文中選擇了國(guó)道、省道、普通公路和地鐵。在廣州，人們?nèi)粘Ｉ畹慕煌üぞ咄怨财嚭蛙壍澜煌橹鳎虼嗽谘芯恐袝翰豢紤]水運(yùn)、航空和高速公路。而且與公路、鐵路相比，水運(yùn)速度慢、客流量低，在城際客運(yùn)量中占極低的比例［2］。航空速度雖然很快，但是機(jī)場(chǎng)一般距離市區(qū)較遠(yuǎn)，以廣州為例，從體育中心到機(jī)場(chǎng)要一個(gè)小時(shí)。而且還需要進(jìn)行繁瑣客運(yùn)登機(jī)手續(xù)，也得消耗一個(gè)小時(shí)左右。此外乘客在機(jī)場(chǎng)等待的時(shí)間也較長(zhǎng)［16］。而高鐵與輕軌的往返成本相當(dāng)高，極少人采用此交通工具通勤。由于高速公路在通勤中的比例相對(duì)較低且在市區(qū)內(nèi)高速公路常常堵車導(dǎo)致速度與普通公路相當(dāng)，故未將高速公路單獨(dú)考慮。

1.3 主城區(qū)范圍的界定

在城區(qū)范圍確定的研究中，有人把區(qū)域分為城市建設(shè)用地和農(nóng)用地兩種，從地價(jià)上看，城市建設(shè)用地向農(nóng)用地遞減。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以劃定城市的邊界為建設(shè)用地價(jià)格遞減至等于農(nóng)用地價(jià)格的區(qū)域［17］。也有人認(rèn)為，城市邊界應(yīng)與行政邊界或者城市道路一致［12］。一部分學(xué)者引入非線性回歸、空間自相關(guān)、邏輯回歸模型手段等數(shù)學(xué)模型和方法，尋找城區(qū)空間分布特征突變點(diǎn)確定城市邊緣區(qū)的邊界［18］。還有一部分學(xué)者結(jié)合遙感衛(wèi)星影像、數(shù)學(xué)模型和地理理論界定主城區(qū)［19］。也有學(xué)者把城市的環(huán)城高速公路作為主城區(qū)的邊界，他們認(rèn)為主城區(qū)的劃分應(yīng)與交通有密切相關(guān)，而且由于現(xiàn)在城市擴(kuò)展迅速、人口密度大、車流量大等原因造成市內(nèi)交通擁堵，中心城市主城區(qū)內(nèi)的通行時(shí)間往往已經(jīng)超過1 h［2］?？紤]到文中將交通路網(wǎng)為研究對(duì)象，而且廣州的建成區(qū)的主要部分和主要城市功能都集中于此，因此本文以廣州環(huán)城高速公路作為主城區(qū)的邊界。

1.4 道路數(shù)據(jù)獲取

文中收集了各種與生活圈有關(guān)的城市交通數(shù)據(jù)(圖1)，分別為國(guó)道與省道、普通公路和廣州地鐵。

圖1 與廣州一小時(shí)生活圈相關(guān)的交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)Fig.1 The data of transportion network in one hour living circle of Guangzhou

2 劃分方法

2.1 道路斷點(diǎn)設(shè)置

國(guó)道、省道和普通道路往往是相互連通的，而且基本不存在省道不能進(jìn)入國(guó)道、普通道路不能進(jìn)入國(guó)道的等情況。因此文中把國(guó)道、省道和普通道路相交的地點(diǎn)均打斷，即在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析中表示道路是相互連通的。目前，地鐵交通 (也有城際間，如廣佛線)在日常生活中占有很重要的地位。文中根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，只有在有?？空镜牡攸c(diǎn)才設(shè)定交點(diǎn)，即只有在?？空灸抢锊拍軗Q乘其它交通工具，沿軌道線其它地方均不打斷。

2.2 網(wǎng)絡(luò)權(quán)重設(shè)置

道路數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，將根據(jù)每種道路行駛速度和道路長(zhǎng)度建立基于時(shí)間的道路交通網(wǎng)絡(luò)，即，把行使某一段路的時(shí)間成本賦予該道路。而時(shí)間成本 (分鐘)可用如下公式計(jì)算:

其中，Ti表示在某一路段的行駛時(shí)間 (min)，即網(wǎng)絡(luò)權(quán)重;Si表示其中某一路段的長(zhǎng)度 (km);Vi表示在該路段的行駛速度 (km/h)。

道路的時(shí)間成本 (時(shí)間權(quán)重)表示道路的阻礙強(qiáng)度。從某一出發(fā)點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)T=60時(shí)，即出發(fā)點(diǎn)的一小時(shí)生活圈的道路邊界。根據(jù)上面的設(shè)計(jì)方法，文中將以廣州市環(huán)城高速公路為城區(qū)邊界，按1 h為成本，生成一小時(shí)生活圈邊界點(diǎn) (路徑分析終點(diǎn))和路徑的集合。

2.3 生成生活圈的方法

生成了邊界點(diǎn)和路徑以后，還要需要利用某種方法利用生成面。綜合起來，以點(diǎn)和路徑構(gòu)面的主要方法有插值法、格網(wǎng)法和凸包法等三種方法。插值法是利用樣本點(diǎn)的時(shí)間屬性生成面并提取等時(shí)圈。該方法通過利用已知點(diǎn)的值推斷出未知點(diǎn)的值，該方法對(duì)樣本點(diǎn)要求較高，而且它還會(huì)造成回路湮滅等拓?fù)溴e(cuò)誤［20］。一些學(xué)者采用基于柵格數(shù)據(jù)的格網(wǎng)法，該方法將速度值分配給每個(gè)格網(wǎng)，格網(wǎng)花費(fèi)時(shí)間之和即為通行時(shí)間［5］，該方法能夠方便地描述整個(gè)區(qū)域的可達(dá)性。但是格網(wǎng)假設(shè)單元都與周圍的單元相通，無法描述不通行，或者跳躍式通行，而且由于珠江三角洲數(shù)據(jù)量大，又必須對(duì)每個(gè)格網(wǎng)進(jìn)行賦值，運(yùn)算量龐大且繁瑣;如果采用大格網(wǎng)，精度卻難以得到保證。因此文中選用凸包法，其原理是給定交通成本，產(chǎn)生離開中心所有方向的最遠(yuǎn)路徑，然后用凸包法將路徑最遠(yuǎn)點(diǎn)連接起來，形成最大范圍［2］。相比起插值法和格網(wǎng)法，凸包法更適合用于文中的一小時(shí)生活圈的劃分。

2.4 一小時(shí)生活圈劃分結(jié)果

根據(jù)調(diào)查和已有研究，本文設(shè)定在不同類型和不同等級(jí)道路的速度分別為:地鐵65 km/h，國(guó)道和省道45 km/h，普通公路35 km/h［21］。采用以上的劃分方法，可以得到如圖2的廣州一小時(shí)生活圈，該生活圈東及增城市、南至南沙區(qū)、西到佛山市、北達(dá)花都區(qū)，把廣州各個(gè)區(qū)甚至與周邊城市緊密聯(lián)系在一起。

圖2 2013和2020年的廣州一小時(shí)生活圈Fig.2 One hour living circle of Guangzhou in 2013 and 2020

表1 2013和2020年廣州市一小時(shí)生活圈的面積統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of area for one hour living circle of Guangzhou in 2013 and 2020

3 分析及討論

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣州一小時(shí)生活圈2013年共有面積1809.8 km2，覆蓋了整個(gè)廣州10區(qū)2市。在2020年達(dá)到了 2452.2 km2，增長(zhǎng)幅度達(dá)到35.5%。

從表1中可以得出，在2013年，廣州一小時(shí)生活圈中占比例最大的為越秀區(qū)。到2020年，越秀區(qū)、海珠區(qū)和天河區(qū)的面積比例均為100%。主要因?yàn)閺V州市城區(qū)大部分均位于這3個(gè)區(qū)內(nèi)部。廣州地鐵的建設(shè)極大的緩解了這些中心城區(qū)的交通壓力，也增強(qiáng)了這些地區(qū)與周邊區(qū)域的聯(lián)系，從而把整個(gè)廣州連成一片。在這些中心城區(qū)，地鐵開發(fā)把地表商業(yè)空間與地下商業(yè)空間結(jié)合起來，將商業(yè)向地下發(fā)展，最明顯的是地鐵出入口的沿線商鋪和購(gòu)物中心。此外，從表中也可以看出白云區(qū)具有較高的面積比，主要是因?yàn)榘自茀^(qū)有地鐵2號(hào)線和地鐵3號(hào)延長(zhǎng)線的覆蓋。

從表1中還可以得出，黃埔區(qū)、番禺區(qū)、花都區(qū)和增城市是增長(zhǎng)較快的區(qū)域，面積比分別增加了23.9%，21%，18.6%和9.2%。主要是因?yàn)樾略龅牡罔F主要集中在這些區(qū)域 (見圖3)。從圖中還可以看出，在花都區(qū)、從化市和番禺區(qū)，新增的生活圈顯現(xiàn)出邊緣式擴(kuò)張的情況，而增城市則邊緣式擴(kuò)張和飛地式擴(kuò)張并存。地鐵的建設(shè)提高了通達(dá)性，將深刻影響人們的工作、休閑和娛樂等，也會(huì)改變了沿線的土地利用情況，包括商業(yè)項(xiàng)目、房地產(chǎn)業(yè)等。因此，城市地鐵對(duì)生活圈的影響是極大的，而且地鐵的影響范圍還將不斷擴(kuò)大。

圖3 2013－2020新增地鐵線和生活圈Fig.3 The new metro and living circle between 2013 and 2020

在一小時(shí)生活圈 (圖3)的東部 (增城市境內(nèi))出現(xiàn)了少量的“空洞”，或者稱為“島”。這些地區(qū)中雖然有地鐵經(jīng)過，但是缺少完善的交通網(wǎng)，因此會(huì)與周邊的生活圈脫離。在總體上，廣州市一小時(shí)生活圈內(nèi)部的“島”數(shù)量較少、說明廣州路網(wǎng)總體上是比較發(fā)達(dá)的，特別是廣州公交地鐵的接駁相當(dāng)完善，幾乎每個(gè)出入口都有較完善的道路相連接，保證了地鐵途經(jīng)的區(qū)域都能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入較高速的地鐵。

在圖2和圖3中可以發(fā)現(xiàn)，在南沙區(qū)、從化市和增城市有部分的生活圈是線條式，這主要是因?yàn)槲闹兴玫钠胀ǖ缆返臄?shù)據(jù)是縣級(jí)道路數(shù)據(jù)，而在地鐵沿線中很多道路是鄉(xiāng)村級(jí)道路，故呈現(xiàn)出線條式的生活圈。這說明了廣州一小時(shí)生活圈已拓展到市郊，將促進(jìn)這些地區(qū)與中心城區(qū)交流合作。此外，廣州一小時(shí)生活圈的影響范圍也包括了部分佛山區(qū)域，說明廣佛同城已是一種必然的趨勢(shì)。目前已有不少在廣州市區(qū)工作的白領(lǐng)選擇在佛山作為自己的居住地。未來，廣州地鐵還能與佛山眾多的地鐵相通，會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大廣州一小時(shí)生活圈。

4 結(jié)論

一小時(shí)生活圈的確定對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政府行為，甚至城市居民的生產(chǎn)生活都有著重要的影響。對(duì)文中以廣州市為例，根據(jù)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)，采用了凸包法劃分廣州市一小時(shí)生活圈，利用GIS相關(guān)技術(shù)直觀地顯示一小時(shí)生活圈的范圍，深入地研究其形成機(jī)理，并分析了帶來的影響。

從結(jié)果中可知，由于地鐵的開通，廣州市2013年和2020年的一小時(shí)生活圏基本上覆蓋了廣州市的10區(qū)2市以及周邊的佛山市。由于主城區(qū)基本是在越秀區(qū)、海珠區(qū)和天河區(qū)，廣州一小時(shí)生活圈中該3個(gè)區(qū)的面積比均為100%。而黃埔區(qū)、番禺區(qū)、花都區(qū)和增城市是一小時(shí)生活圈中增長(zhǎng)較快的區(qū)域?？梢园l(fā)現(xiàn)，廣州一小時(shí)生活圈基本上沒有島狀區(qū)域，主要因?yàn)閺V州市地鐵－公路網(wǎng)絡(luò)相對(duì)比較發(fā)達(dá)。

本文研究也有一些不足之處。由于數(shù)據(jù)收集困難，文中只使用了縣道級(jí)別以上的道路數(shù)據(jù)，并沒有考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的道路。此外，文中也沒有考慮到不同交通方式換乘的時(shí)間消耗問題。因此，下一步將考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)別道路和換乘時(shí)間等。

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