综合交通与国土空间相互作用机制研究

Research of Interaction Mechanism between Comprehensive Transport and Territorial Space

摘要

交通运输与国土空间相互依存、互促发展，二者的协同优化有利于铁公水航合理布局和城乡空间优化配置，亟需探明相互作用机制。以综合交通与国土空间的关系为切入点，剖析两者的相互影响和作用机制，提出研究展望。结果表明，交通基础设施是国土空间的重要组成部分，既是串联和重塑国土空间的重要依托，又受到国土空间要素的制约和管控；交通通过土地利用变化和时空压缩效应影响国土空间开发，同时通过生态、环境和碳排放影响国土空间保护；国土空间通过地理环境、区域战略及开发保护要求，对交通基础设施布局和运输活动产生影响。建议完善交通网络与国土空间相互作用评估方法，加快交通引导国土空间发展理论体系构建，强化综合交通与国土空间协同优化和规划研究。研究可为加快交通强国建设和国土空间开发保护协同提供理论和实践借鉴。

Abstract

Transport and territorial space are interdependent and mutually reinforcing. Their synergistic optimization is critical for rational layouts of railways, highways, waterways, and aviation, as well as optimal allocation of urban and rural space. To this end, the interaction mechanism of transport and territorial space should be explored. This study examined the relationship between comprehensive transport and territorial space, analyzed interactions between them, and proposed research prospects. The research results demonstrate that transport infrastructure serves as a vital component of territorial space and reliance for connecting with and restructuring territorial space, and it is constrained and controlled by territorial spatial elements. Transport influences territorial space development through land use changes and space-time compression effects and affects territorial space conservation via ecological, environmental, and carbon emission pathways. Territorial space shapes transport infrastructure layouts and operational activities through geographical environment, regional strategies, and development and conservation requirements. It is recommended to refine assessment methods for interactions between transport and territorial space, accelerate the construction of theoretical frameworks for transport-guided territorial space development, and enhance research on synergistic optimization and planning of comprehensive transport and territorial space. This study provides theoretical and practical insights for advancing the construction of a country with strong transportation network and the coordination of territorial space development and conservation.

Graphical abstract

关键词

综合交通 / 国土空间 / 开发保护协同 / 相互作用机制 / 研究展望

Key words

Comprehensive Transport / Territorial Space / Coordination of Development and Conservation / Interaction Mechanism / Research Prospect

0　引言

我们生活在人类历史上交通基础设施扩张最快的时代。截至2024年，我国综合交通实体线网总里程超过600万km，高速铁路、高速公路、港口等规模世界第一，是当之无愧的交通大国^[1]。《交通强国建设纲要》(国务院公报2019年第28号)、《国家综合立体交通网规划纲要》(国务院公报2021年第8号)要求构建“六轴七廊八通道”交通主骨架，建设现代化高质量综合立体交通网络，勾勒出以交通基础设施高质量发展推进国土空间优化、服务中国式现代化的宏伟蓝图^[2-3]。

国土空间是国民生存的场所和环境，是“美丽中国”的承载主体。党的“十八大”以来，一系列工作会议就生态文明建设、国土空间优化做出重要论述，多次强调要编制统一的空间规划，建立健全国土空间开发保护制度。2019年以来，《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》(国务院公报2019年第16号)印发，为国土空间优化与管控奠定了制度基础。交通运输与国土空间布局、结构紧密相关。一方面，交通改变了时间与空间的关系，形成空间收敛效应，是影响国土空间重构的显著力量^[4-5]。另一方面，交通是国土空间的重要组成部分，其网络构架脱胎于土地、水域、生态等国土空间要素布局，需要符合国土空间保护的目标要求。2024年《中共中央关于进一步全面深化改革推进中国式现代化的决定》指出，强化国土空间规划基础作用，增强专项规划和区域规划实施支撑作用。目前，交通运输从单一走向综合，在区域和城市逐步形成铁路、公路、水运、航空互联互通和良好竞合的综合交通网络，全面推动并适配国土空间发展。在交通运输、空间规划、生态保护相关科学计划和研究需求的推动下，亟需开展综合交通与国土空间相互作用机制研究。

综合交通与国土空间相互协同有助于促进资源要素的高效流动和合理配置，满足居民多样化的出行需求和提升居民的生活质量，实现不同层级规划的协调和落实。学术界针对综合交通基础设施建设运营对国土空间的影响、国土空间规划背景下交通基础设施体系优化开展了系列研究，但仍存在交通与国土空间相互作用机理不明晰、评估方法定量化和精度不足、规划协同对策偏宏观、衔接机制尚待完善等问题。同时，既有关于交通-国土空间的研究多围绕交通对用地、生态、经济等对象的单向作用进行分析，较少关注二者的双向作用和协同优化。本研究基于国家战略、学科需要和实践需求，探析综合交通与国土空间的关系，揭示两者相互作用机制，提出协同优化的研究展望，以期推动综合交通与国土空间协同发展。这不仅有利于提升交通地理学、道路生态学、交通规划学的研究水平，而且能增强综合交通系统对国土空间开发保护的支撑和保障能力，为构建优势互补的区域经济布局和国土空间体系创造良好的基础设施环境，助力社会主义现代化强国建设。

1　交通与国土空间的相互关系

交通与国土相互依存、互促发展，交通是打造有序、集约、永续空间开发格局的关键领域，实现国土空间开发保护协同是国家治理体系的重要环节。交通与国土空间的相互关系解析如图1所示。

（1）交通基础设施是国土空间的重要组成部分，铁路、公路、港口、机场等设施构成了国家空间的骨架。根据2023年度全国国土变更调查，我国交通运输用地1 042.91万hm²，另有城镇村及工矿内部交通基础设施用地约700万hm²(基于城市、村庄交通用地有关标准测算)，合计占国土面积约1.8%。

（2）交通基础设施通过物理连接和物质能量流动串联“三生”(生产、生活、生态)空间，通过资源转移和空间收敛作用重塑国土空间，成为区域协调发展的重要依托，不仅承担着人流、物流、信息流的传输，还直接参与国土空间的布局与优化^[6-7]。一方面，交通基础设施的建设能够打破地域限制，促进资源的优化配置和经济的均衡发展。例如，高速铁路和高速公路的开通，使得原本相对封闭的地区能够快速融入全国市场，吸引更多的投资和人才，推动当地产业的发展和升级^[8]。另一方面，交通运输引导人口的合理流动和分布，加速城市化进程，推动城乡一体化和区域协调发展^[9]。

（3）国土空间的结构、资源和环境等因素对交通的发展具有深远影响。山脉、河流、湖泊等自然条件往往成为交通线路的天然屏障或通道，影响着交通走向和隧道、桥梁等设施建设。国土空间的经济活动和人口分布也对交通产生重要影响，经济发达、人口密集的地区，交通需求量大，交通设施也相对完善，而经济相对落后、人口稀疏的地区，交通设施则相对薄弱。总之，国土空间的结构和分布不仅决定了交通的规模和类型，还影响交通的效率和效益^[4，10]。

（4）在国土空间保护大背景下，交通运输也需进行调整和优化。一方面，交通运输的发展需要充分考虑环境保护和生态安全。在规划和建设交通设施时，应尽量避免对生态环境造成破坏，采用环保材料和节能技术，降低交通对环境的影响^[11]。另一方面，交通运输还需要适应国土空间的功能分区和限制要求。例如，在国家公园、自然保护区等生态敏感区域，应严格限制交通设施的建设规模和活动强度，以减少对生态环境的干扰和破坏^[12]。同时，交通运输还需要与国土空间规划相衔接^[13]，确保基础设施建设符合国土空间的整体布局和发展方向。通过这些措施，交通运输可以在保障社会经济发展的同时，实现与国土空间保护的协调发展。

2　交通对国土空间的影响

交通对国土空间的影响体现在开发和保护2个方面，聚焦于土地、时空、生态、环境4个维度。综合交通对国土空间的影响机制如图2所示。

2.1　交通网络对土地利用和地理景观的影响

有关交通对土地开发利用的影响研究起源于20世纪70~80年代，包括火车站周边用地“3个发展区”圈层结构模型^[14]、交通与综合土地利用的模型理论等^[15]。随着以公共交通为导向的开发(TOD)理论的推广及区域交通一体化的发展^[16]，有关交通设施对土地利用和地理景观的影响开始聚焦于更为宏观的区域层面。具体而言，相关研究可分为直接和间接影响2个方面。交通对土地利用的直接影响主要体现在改变路域土地利用类型和景观格局，包括占用土地及景观切割等^[17-18]。有研究表明，世界道路网络将陆表切割为60多万个斑块，其中超过一半斑块的面积小于1 km^2[19]。交通对土地利用的间接影响主要体现在驱动周边土地变化，可以用交通点线与土地利用(LUCC)之间的相关关系来反映，这是道路生态学和土地科学共同关注的课题^[20]。不同地区由于自然环境和气候条件不同，道路的土地利用影响范围有所差异，但基本都达到距离1 km处，39%达到距离2 km处，14%延伸到道路5 km处^[19]。元胞自动机(CA)模型和多智能体(ABM)模型，这2种“自下而上”的建模方法因其具有强大的时空建模能力，成为目前交通廊道土地利用模拟的主流模型^[21]。

2.2　交通运输的时空压缩效应

交通运输的时空压缩效应主要体现在2个方面。一是交通基础设施建设将缩短城市内部及之间的时空距离，减少客货运时间，进而加强社会经济联系^[22]；二是交通网络的完善将改变区域内各城市交通优势度，进而影响区域整体空间结构^[23]。目前有关交通网络的时空压缩效应研究主要集中于可达性和区位优势度分析，随着计算机和地理信息技术的发展，相关研究在方法、尺度和方向上均有拓展，如采用优势度代表交通发达程度，利用多因素综合集成法评价我国县市级公路的交通优势度与铁路路网的空间通达性^[24]；以潜在可达性和加权平均时间为研究目标，测算韩国高速铁路网络在不同时空下反映出的人群空间公平性及社会经济影响^[25]；以地区访问量代表交通可达性，讨论马德里-巴塞罗那-法国边境高速铁路建设模式对区域可达性格局的影响^[26]。此外，交通所产生的时空压缩效应还将提升区域物流运输效率，促进沿线空间的经济联系和空间格局优化^[27]。杨开忠等^[28]基于“新空间经济学”理论，论证了交通可达性可以提高对人才吸引、产业创新的促进作用。研究普遍认为，交通运输对城市与区域空间影响的主要产生机制为：交通可达性的变化→时空压缩效应→区域格局优化→社会经济发展^[29]。

2.3　交通网络对生态的影响

公路、铁路等线性交通基础设施可能穿越一定数量的自然生态系统，从景观生态和动植物保护角度，将产生一定程度的生态阻隔和干扰，并引发各类环境问题^[30]。2002年，Forman的著作《道路生态学：科学与解决方案》出版，标志着道路生态学的产生。交通廊道对生物种群及其栖息地、地质、水文、大气环境的影响和生态道路的建设、生态交通政策的制定等是该学科的主要内容^[31]。近年来，国内外关于交通建设对生态系统影响评价的研究热度不减，主要基于实地观测、遥感影像、剖面线分析等方式，对生态用地规模、生物多样性、景观破碎化程度等指标在不同区域和时期的状态进行测算^[32]，并对比交通设施建设前后的生态系统状况。此外，随着道路生态学研究的起步，有关保护区内交通沿线植被覆盖度、物种多样性、生态斑块数量与规模的研究兴起^[33]。研究内容涉及自然保护区内公路和铁路对土地、水、动植物、声、大气等多因素评价指标体系构建和影响分析^[34]。在国土空间规划“三区三线”划定背景下，交通网络与生态、农业用地的冲突与矛盾逐渐凸显，交通设施面临严格的增长制约。对此，有关学者认为应建立交通线性工程“无害化”穿越生态保护红线和永久基本农田占用调配机制的管控细则^[35]，并及时开展环境影响后评价和生态修复工作^[36]。

2.4　交通运输对环境与碳排放的影响

有关基础设施的环境影响评价源于20世纪60年代，该时期环境影响评价对象主要为土地利用、生物多样性、水源水质、海域等自然环境^[37]。1990年后，全球气候变化问题受到广泛关注，涵盖社会-经济-生态多方面的战略环境影响评价在国际组织广泛实施，并形成包括前后对比、情景分析、累积环境影响评价、风险评估、环境承载力评价等内容的生态环境影响评价方法体系^[38-39]。碳排放是环境领域研究的一项热点话题；交通运输业作为国民经济的基础性、战略性、先导性产业，其碳排放量在全球占比约1/4，是碳排放不可忽视的重要来源。有关交通对碳排放的影响研究大致分为碳排放测算、碳排放的影响因素和减排策略3类^[39-40]。研究多从情景模拟入手，分析政策、技术等多要素与区域碳排放的关联和减碳效果。总体认为，规划实施将带来新的交通量增长，大气污染物和碳排放量可能有所增加，但多种管控措施将有效降低碳排放。此外，交通清洁能源和节能技术的应用、交通通达性的改善和运输结构优化调整是较为有效的减少碳排放方案^[41]。

3　国土空间对交通的影响

国土空间通过自身格局、开发和保护要求，对交通运输产生多方面影响。国土空间对交通运输的影响机制如图3所示。

3.1　国土空间对交通格局的塑造作用

国土空间对交通格局的塑造主要源于地理形态、人口分布等多个方面。一方面，我国复杂多样的地形地貌对交通基础设施的建设难度、成本、布局差异产生了深远影响，整体呈现山区和高原等地形崎岖、地质条件复杂区域交通网络相对稀疏，而在平原和盆地等地形平坦、地质条件稳定区域交通网络相对密集的格局^[42]。同时，我国长江和海岸线作为天然的交通通道，为T字形的交通干线布局提供了有利基础条件^[43]，进而通过多条交通干线的交叉连接形成了“井字型”布局^[44]和“钻石型”规划。另一方面，我国人口分布的不均衡性直接影响了交通需求的分布。既有研究就胡焕庸线两侧的对比分析显示，交通网络密度与区域人口规模、经济发展水平有较高的耦合性，均呈现以胡焕庸线为界的东南-西北分异格局。区际铁路交通的重要节点和枢纽普遍集中在胡焕庸线以东的中东部非沿海地带^[45]，至中心城市的旅行时间在1 h和2 h以内的地级行政单元分别有131个和214个，也主要分布在胡焕庸线以东地区^[46]。

3.2　国土空间开发对交通的要求

在国土空间开发中，交通作为连接各区域的纽带，扮演着至关重要的角色。在西部大开发、东北振兴、长江经济带等国家重大战略及“一带一路”倡议中，交通是基础设施建设的重中之重^[47]；在区域协同和城乡一体化进程中，交通是连接城乡、促进区域经济发展的关键。多方面因素都对交通发展产生影响，这要求提高交通网络的通达度、通畅性和均等化水平，优化综合交通枢纽空间布局，构建高质量的综合交通运输体系，加强以城市群战略为支撑的交通骨架建设，进而形成产业结构完备、交通物流顺畅、城镇体系均衡的交通经济带，同时推进跨国、跨区域互联互通，推动国土空间高质量开发^[48]。为了满足重大生产力布局需求，需构建高效、便捷、安全的综合交通运输体系，包括加快铁路、公路、航空、港口等交通基础设施的建设和升级，提高交通网络的通达性和承载能力^[49-50]。同时，优化交通组织和管理，提高交通运行效率和服务水平，为产业发展和经济转型升级提供有力支撑^[51]。

3.3　国土空间保护对交通的要求

在国土空间保护背景下，为实现交通运输与生态环境的和谐共生，交通基础设施建设运营需符合一系列严格要求。“三区三线”作为优化国土空间布局和实施国土空间用途管制的重要手段，是各级国土空间规划编制与监督实施的重要内容。目前，我国30%以上的国土面积划定为生态保护红线，而线性交通基础设施通常难以避免穿越生态保护红线，其“无害化”穿(跨)越成为学界的重点关注内容。同时，我国正在构建以国家公园为主体的自然保护地体系，超过18%的国土面积纳入自然保护地^[52]，要求交通规划与实施必须严格遵守生态保护法规，确保对生态环境的影响降到最低。此外，1.2亿hm²耕地特别是1.03亿hm²永久基本农田的底线也对交通基础设施占用提出了限制性要求。在应对气候变化需求推动下，碳达峰碳中和目标全面实施，要求运输结构调整优化、交通效率提高、节能低碳交通工具推广和交通基础设施的绿色化改造^[53]。在环境质量保障方面，交通规划与建设需充分考虑噪声、水、大气的污染，促进低噪声路面和声屏障等交通噪声控制技术的发展、雨水收集处理和生态修复设施的完善、新能源交通工具的推广使用，实现交通领域的绿色化转型^[40]。

4　研究评述与展望

4.1　研究评述

国内外有关综合交通与国土空间的相互作用的研究数量丰富且推陈出新，研究体系正加速构建。相关研究涉及多维空间尺度，内容涵盖土地利用、空间格局、景观生态、区域发展等多角度^[54-56]。综合交通与国土空间的相互作用研究梳理如表1所示。研究表明，交通与国土空间相互依存、互促发展；交通对国土空间的影响体现在土地、时空、生态、环境4个维度；国土空间对交通的影响源于其自身格局、开发和保护要求。亟需推进面向国土空间开发保护的交通网络优化、交通引导国土空间优化，实现综合交通与国土空间规划协同。

4.2　研究展望与建议

在全面推进生态文明、交通强国建设背景下，实现交通与国土空间良性互动，引领区域和城乡绿色、集约、高质量发展，是推动城市可持续发展、提高土地利用效率、优化交通网络布局的重要手段，有助于解决人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾。展望未来，建议在以下方面深入研究。

（1）完善综合交通与国土空间相互作用的评估方法与技术。我国正处于国土空间格局优化与治理能力转型关键时期，随着交通方式的多元化和综合交通体系的构建，未来应考虑加强相关研究在尺度范围、数据精度和技术水平等方面的提升，进一步明确以综合交通网络为研究对象的集成分析评价思路，充分利用空间智能、系统动力学等技术手段，从影响因素、影响特征、发展过程和作用机制方面对综合交通与国土空间相互作用进行全面研究。

（2）加快交通引导国土空间发展理论体系构建。推进城市群尺度下综合交通引导的国土空间发展模式、低空交通、旅游交通、韧性交通等方面的研究，建立国土交通一体化理论，提高理论在实践研究中的适用性。充分发挥跨区域交通基础设施在社会、经济、生态方面的正外部性，引导国土空间开发与保护目标实现，提升国土空间综合效能。

（3）强化综合交通与国土空间协同优化和规划研究。充分考虑多种交通方式之间的协同和国土空间开发保护要求，研究综合交通与国土空间双向优化路径，编制国土空间综合交通规划、交通引导国土空间发展规划等融合交通、产业、国土的综合性规划。在规划对象、理念、目标、布局、边界等方面协同综合交通与国土空间规划，推动综合交通内部各运输方式之间形成更好的竞合关系，推动交通运输与国土空间良性互动，实现交通运输和国土空间高质量发展。

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基金资助

国家自然科学基金项目(42471119)

北京交通大学人才基金项目(2023XKRCW016)

海南省交通科技项目(HNJTT-KXC-2024-2-27-01)