台灣地區高速公路系統建設對人口及產業空間分布之影響 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學地政學系. 碩士論文. 私立中國地政研究所. ‧. ‧ 國. 學. 政治大立台灣地區高速公路系統建設對人口及產業空間分布之影響. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch 研究生：陳學祥 engchi 指導教授：白仁德. 中華民國. i n U. v. 一百零一年七月.

(2) 謝誌匆匆兩載，終於畢業的時刻到了!回想兩年前朝思暮想期盼著寫謝誌的日子快點到來，然而到了真正要下筆的時候，卻反而不知從何說起，因為研究所求學的這兩年要感謝的人實在太多了，不能僅由謝天一詞來予以帶過，故請讓我娓娓道來~ 開路先鋒，要感謝的即是指導教授-白仁德老師了!研究所歸化為老師的小弟後，發現白老是一位讓人沒有距離感的好老師，不僅用愛心、耐心來指導、督促我們完成論文，也時常關心我們的日常生活鎖事，白老不只是一位老師，更是朋友。同時也感謝口試委員馮正民老師及林楨家老師提供寶貴的意見與精闢的指正，使學祥獲益良多。感謝學生時代世榮、育新、小蘭、立夫、左裕、愛靜、宗裕、奉瑤、泰明、振義、家昌、健二、松齡、鈺光、銘福和秋瑾等老師循循善誘的教導，特別是世榮和育新老師還讓學祥體會到身為一個讀書人所應該具備的品格與社會責任。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 其次，感謝在期初、期末報告幫學祥評論的小樹、冠華和小黑等學長，使學祥的論文更臻於完善。再來，謝謝白家攝影達人-思翰學長這些日子的關照。香君、砲哥、宏立、貞儀、眉毛、珍珍、薛薛、瑞如、采螢、小騷、淯尹、健豪、宗炘和展豪等學長姐的陪伴和阿傑、甲哥和仲由學長不厭其煩的教導我研究軟體的操作。雖然學長姐常笑我台客、講話老梗但是我很喜歡與你們相處的時光，真的很愉快，謝謝。失控的同屆永漢、大白、GB、帶筆、國正、威霖、采資、邱穎、時熏、彭彭、曉瑞、樂咖、加樺、嘉言、逸芬和小郭等同學，雖然大家常常很失控、搞笑，但我們終於要畢業了!學弟妹: 白阿姨、醜齊、罩哥、季庭、屁子、煩肛、淑餅、咬宗、龍波、許翔、志豪和佳萱等，我不會忘記你們對學長的嘲弄與關照的，你們實在太 nice 了~. er. io. sit. y. Nat. al. n. v i n Ch 再來感謝待了整整六年創下政大系際盃六連霸紀錄的地政系棒球隊，每 engchi U 當論文遇到困境、心情遭遇低潮，就……先打球再說吧!。打棒球讓我忘掉煩惱，並認識了許多一起為了共同目標奮鬥的隊友們，感謝系棒帶給我種種珍貴的回憶，我以身為地政系棒的一員為榮!. 最後也是最重要的，感謝我親愛的家人們:阿公、阿嬤、舅舅、舅媽、阿姨、姨丈、表姐、表妹、表弟、哥哥和妹妹們，謝謝你們支持與參與我的人生每個階段，在大家庭裡長大的小孩是最幸福的!此外，謝謝父母親對我的養育與栽培，教導我做人做事的基本道理並且無後顧之憂的讀到碩士畢業，再多的言語也無法表達我的感謝!在我邁向人生新的階段，相信一路上有你們的陪伴我不會孤單，我會勇敢地向前邁進! 學祥 2012.07 於板橋家中.

(3) 摘要高速公路系統建設可提升區域與區域之間的可及性與易行性，同時達到節省旅行時間和成本、高速公路交流道沿線地區土地價值上升等效果。此外，高速公路系統建設對於周圍地區人口、產業可產生相當程度之影響，例如大量的人口遷移、區域交通影響衝擊、社會和經濟層面產生重大變化等，進而改變國家及區域發展方向。於此情況下，合宜地評估及分析高速公路系統建設開發對國家及區域發展之影響，將有助於其推展並降低對地區之不利影響。本研究希望以我國從 1976 至 2010 年來，共九條高速公路系統 1建設為. 政治大內政部戶口普查及工商普查資料為基礎，並運用事前事後比較(before and 立. 研究主軸，利用台灣城際運輸系統需求模式(TMD2008)之旅行時間資料、. ‧ 國. 學. after analysis)與空間自相關分析(Spatial Autocorrelation analysis)等分析方法對高速公路系統建設所造成區域人口、產業之空間變動進行評估，分析高速. ‧. 公路系統建設對於區域人口、產業及交通可及性之空間分布變化影響。最後則建構高速公路可及性對區域人口及產業空間影響模型，並針對歷年來高速. sit. y. Nat. 公路系統建設對國家及區域發展的影響進行實證分析。. n. al. er. io. 關鍵字:高速公路、地理資訊系統、空間自相關分析、引力模型. Ch. engchi. i n U. v. 1. 目前我國高速公路已興建完成項目包括國道 1 號、2 號、3 號、3 甲、. 4 號、5 號、6 號、8 號和 10 號等九條跨區運輸建設。另外，國道 2 甲因民間反彈聲浪而停止建設、國道 7 號則是預計 2017 年 4 月完工，因上述因素，故兩條高速公路不列入研究範圍。.

(4) ABSTRACT The benefits of highway infrastructure investments include promoted inter-regional accessibility and mobility, saved travel time and cost and increased land value in freeway interchange areas. In sum, highway infrastructure investments play an important role in national and regional development. It contributes to the population re-distribution, the growth of economic activities, and more importantly, the land use change. Therefore, how to effectively evaluate the impact of highway investments on national and regional development is an important research topic. The analytical results in this study. 政治大 and to manage transportation policy decisions. 立. can be applied to increase the accuracy of population and economic projection,. ‧ 國. 學. Between 1976 and 2010, there were nine highway systems had been built in Taiwan. This study emphasizes on the impact of highway investments on the. ‧. spatial distribution of population and industry, and regional accessibility change. In this paper, we utilize before and after analysis and Spatial Autocorrelation. Nat. sit. y. analysis with Geographic Information System to analyze demographic data,. io. er. economic data and TDM2008 database in order to perform the spatial analysis of population and industry re-distribution along highway constructions. Finally, a. n. al. Ch. i n U. v. spatial gravity model is built to verify and describe the related spatial impacts so. engchi. that several influential factors can be identified by this empirical study. Keyword: Highway, Geographic Information System, Spatial Autocorrelation analysis, Gravity model..

(5) 目錄第一章. 緒論.................................... 1-1. 第一節研究動機與目的 .................................... 1-1 第二節研究範圍 .......................................... 1-3 第三節研究方法 .......................................... 1-5 第四節研究內容與流程 ................................... 1-10. 第二章相關文獻與理論基礎回顧 ................... 2-1. 政治大第二節交通運輸對土地使用之影響 .......................... 2-5 立第一節重大交通建設對國家及區域發展之影響 ................ 2-1. ‧ 國. 學. 第三節重大交通建設對人口及產業空間分布、互動模型 ....... 2-10 第四節空間自相關分析及運用 ............................. 2-13. ‧. 第五節小結 ............................................. 2-15. y. Nat. er. io. sit. 第三章台灣地區高速公路系統資料說明與調整 ....... 3-1 第一節我國高速公路系統建設發展背景 ...................... 3-1. al. n. v i n Ch U 第二節研究範圍基礎資料蒐集與調整 3-13 e n g c h i ....................... 第四章高速公路系統建設對區域發展影響之比較分析 . 4-1 第一節高速公路建設對人口及產業分布事前事後比較分析 ...... 4-1 第二節高速公路建設對人口及產業空間自相關分析 ........... 4-21 第三節小結 ............................................. 4-41. 第五章高速公路可及性與人口、產業空間影響模型 ... 5-1 第一節變數選取與模型型態 ................................ 5-1 第二節空間影響模型建立與檢定 ........................... 5-12.

(6) 第三節人口及產業分布預測模型之建立與檢定 ............... 5-24 第四節小結 ............................................. 5-40. 第六章結論與建議 ............................... 6-1 第一節結論 .............................................. 6-1 第二節建議 .............................................. 6-3. 參考文獻 ....................................... 7-1 附錄一、研究範圍行政區基礎資料整理 ........... 附 1-1. 政治大附錄三、研究範圍交流道建設時程 ............... 附 3-1 立附錄二、研究範圍各年期行政區劃分調整 ......... 附 2-1. ‧. ‧ 國. 學. 附錄四、空間影響模型型態(散布圖) ............. 附 4-1. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v.

(7) 表目錄表 3-1 國道 1 號興建歷程表 ................................................................... 3-2 表 3-2 國道 3 號興建歷程表 .................................................................... 3-4 表 3-3 國道 5 號興建歷程表 ................................................................... 3-5 表 3-4 國道建設不同時點建設發展情況 ............................................... 3-8 表 4-1 各年期鄉鎮市區距交流道旅行時間變化 ................................... 4-2 表 4-2 各鄉鎮市區人口成長率變化 ....................................................... 4-7. 政治大表 4-4 各鄉鎮市區工業產值成長變化 ................................................. 4-13 立. 表 4-3 各鄉鎮市區工業就業員工成長率變化 .......................................4-11. ‧ 國. 學. 表 4-5 各鄉鎮市區商業就業員工成長率變化 ...................................... 4-16 表 4-6 各鄉鎮市區商業產值成長變化 .................................................. 4-19. ‧. 表 4-7 人口分布之全域型 Moran’s I 值檢定結果 ................................ 4-24. y. Nat. er. io. sit. 表 4-8 工業就業人口分布之全域型 Moran’s I 值檢定結果 ................ 4-26 表 5-1 台灣四大區域劃分調整表 ........................................................... 5-2. al. n. v i n Ch 表 5-2 距高速公路旅行時間單項人口影響模型之統計結果 ............... 5-5 engchi U 表 5-3 距高速公路旅行時間單項工業人口影響模型之統計結果 ........ 5-8 表 5-4 距高速公路旅行時間單項商業人口影響模型之統計結果 .......5-11 表 5-5 高速公路可及性對人口空間影響模型之各變數檢定結果 ...... 5-14 表 5-6 高速公路可及性對工業空間影響模型之變數檢定結果 ......... 5-19 表 5-7 高速公路可及性對商業空間影響模型之變數檢定結果 ......... 5-22 表 5-8 高速公路可及性對人口分布預測模型之統計檢定結果 .......... 5-25.

(8) 表 5-9 高速公路可及性對工業分布預測模型之統計檢定結果 ......... 5-29 表 5-10 高速公路可及性對商業分布預測模型之統計檢定結果 ....... 5-33 附表 1-1 研究範圍行政區 .................................................................. 附 1-1 附表 1-2 台灣本島各縣市不同年期之鄉鎮市區數目 ...................... 附 1-3 附表 2-1 2010 年可及性資料調整之鄉鎮市區名稱 .......................... 附 2-1 附表 2-2. 1996 年可及性資料調整之鄉鎮市區名稱 ....................... 附 2-6. 附表 2-3 1986 年可及性資料調整之鄉鎮市區名稱 .......................... 附 2-8. 政治大附表 3-1 台灣地區國道交流道名稱與通車時程 .............................. 附 3-1 立 1976 年可及性資料調整之鄉鎮市區名稱 ..................... 附 2-12. 學 ‧. ‧ 國. 附表 2-4. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v.

(9) 圖目錄圖 1-1 研究空間範圍位置圖 ................................................................... 1-4 圖 1-2 事前事後比較分析架構圖 ........................................................... 1-6 圖 1-3 研究流程圖 ................................................................................. 1-12 圖 3-1 研究範圍之交流道位置圖 ........................................................... 3-7 圖 3-2 1976 年國道已開通交流道位置 ................................................. 3-10 圖 3-3 1986 年國道已開通交流道位置 ................................................. 3-10. 政治大圖 3-5 2006 年國道已開通交流道位置 ..................................................3-11 立圖 3-4 1996 年國道已開通交流道位置 ..................................................3-11. ‧ 國. 學. 圖 3-6 2010 年國道已開通交流道位置 ................................................. 3-12 圖 4-1 1976 鄉鎮市區距交流道旅行時間分布 ....................................... 4-3. ‧. 圖 4-2 1986 鄉鎮市區距交流道旅行時間分布 ....................................... 4-3. y. Nat. er. io. sit. 圖 4-3 1996 鄉鎮市區距交流道旅行時間分布 ....................................... 4-4 圖 4-4 2006 鄉鎮市區距交流道旅行時間分布 ....................................... 4-4. al. n. v i n Ch 圖 4-5 2010 鄉鎮市區距交流道旅行時間分布 e n g c h i U ....................................... 4-5 圖 4-6 1976~1986 年鄉鎮市區人口成長分布 ......................................... 4-7 圖 4-7 1986~1996 鄉鎮市區人口成長分布 ............................................. 4-8 圖 4-8 1996~2006 年鄉鎮市區人口成長分布 ......................................... 4-8 圖 4-9 2006~2010 年鄉鎮市區人口成長分布 ......................................... 4-9 圖 4-10 1976-1986 年鄉鎮市區工業就業員工成長分布 .......................4-11 圖 4-11 1986-1996 年鄉鎮市區工業就業員工成長分布 ...................... 4-12.

(10) 圖 4-12 1996-2006 年鄉鎮市區工業就業員工成長分布 ...................... 4-12 圖 4-13 1976-1986 年鄉鎮市區工業產值成長分布 .............................. 4-14 圖 4-14 1986-1996 年鄉鎮市區工業產值成長分布 .............................. 4-14 圖 4-15 1996-2006 年鄉鎮市區工業產值成長分布 .............................. 4-15 圖 4-16 1976-1986 年鄉鎮市區商業就業員工成長分布 ...................... 4-17 圖 4-17 1986-1996 年鄉鎮市區商業就業員工成長分布 ...................... 4-17 圖 4-18 1996-2006 年鄉鎮市區商業就業員工成長分布 ...................... 4-18. 政治大圖 4-20 1986-1996 立年鄉鎮市區商業產值成長分布 ............................. 4-20 圖 4-19 1976-1986 年鄉鎮市區商業產值成長分布 .............................. 4-19. ‧ 國. 學. 圖 4-21 1996-2006 年鄉鎮市區商業產值成長分布 .............................. 4-20 圖 4-22 1976 年位於交流道 30 分鐘以內之鄉鎮市區 ......................... 4-21. ‧. 圖 4-23 1986 年位於交流道 30 分鐘以內之鄉鎮市區 ......................... 4-22. y. Nat. er. io. sit. 圖 4-24 1996 年位於交流道 30 分鐘以內之鄉鎮市區 ......................... 4-22 圖 4-25 2006 年位於交流道 30 分鐘以內之鄉鎮市區 ......................... 4-23. al. n. v i n C 圖 4-26 人口之 Moran’sh(Zscore)空間集散程度示意圖 ...................... 4-24 engchi U 圖 4-27 工業就業人口之 Moran’s (Zscore)空間集散程度示意圖 ....... 4-26 圖 4-28 商業就業人口之 Moran’s (Zscore)空間集散程度示意圖 ....... 4-28 圖 4-29 1976-1986 年台灣本島人口熱點分析 ...................................... 4-30 圖 4-30 1986-1996 年台灣本島人口熱點分析 ...................................... 4-30 圖 4-31 1996-2006 年台灣本島人口熱點分析 ...................................... 4-31 圖 4-32 2006-2010 年台灣本島人口熱點分析 ...................................... 4-31.

(11) 圖 4-33 1976-1986 年台灣本島工業就業人口熱點分析 ...................... 4-33 圖 4-34 1986-1996 年台灣本島工業就業人口熱點分析 ...................... 4-33 圖 4-35 1996-2006 年台灣本島工業就業人口熱點分析 ...................... 4-34 圖 4-36 1976-1986 年台灣本島工業產值熱點分析 .............................. 4-35 圖 4-37 1986-1996 年台灣本島工業產值熱點分析 .............................. 4-35 圖 4-38 1996-2006 年台灣本島工業產值熱點分析 .............................. 4-36 圖 4-39 1976-1986 年台灣本島商業就業人口熱點分析 ...................... 4-37. 政治大圖 4-41 1996-2006 立年台灣本島商業就業人口熱點分析 ...................... 4-38 圖 4-40 1986-1996 年台灣本島商業就業人口熱點分析 ...................... 4-37. ‧ 國. 學. 圖 4-42 1976-1986 年台灣本島商業產值熱點分析 .............................. 4-39 圖 4-43 1986-1996 年台灣本島商業產值熱點分析 .............................. 4-39. ‧. 圖 4-44 1996-2006 年台灣本島商業產值熱點分析 .............................. 4-40. y. Nat. er. io. sit. 圖 5-1 1976 年高速公路可及性與人口分布之散布圖 ........................... 5-3 圖 5-2 1976 年高速公路可及性與人口分布(取對數)之散布圖 ............ 5-4. al. n. v i n Ch 圖 5-3 1976 年高速公路可及性(取對數)與人口分布(取對數)之散布圖 engchi U. ............................................................................................................ 5-4. 圖 5-4 人口函數型態預測值與實際值比照之散布圖 ........................... 5-5 圖 5-5 1986 年高速公路可及性與工業人口分布之散布圖 ................... 5-6 圖 5-6 1986 年高速公路可及性與工業人口分布(取對數)之散布圖..... 5-7 圖 5-7 1986 年高速公路可及性(取對數)與工業人口分布(取對數)之散布圖........................................................................................................ 5-7.

(12) 圖 5-8 工業人口函數型態預測值與實際值比照之散布圖 .................... 5-8 圖 5-9 1986 年高速公路可及性與商業人口分布之散布圖 ................... 5-9 圖 5-10 1986 年高速公路可及性與商業人口分布(取對數)之散布圖. 5-10 圖 5-11 1986 年高速公路可及性(取對數)與商業人口分布(取對數)之散布圖.................................................................................................. 5-10 圖 5-12 商業人口函數型態預測值與實際值比照之散布圖 .................5-11 圖 5-13 人口分布預測模型迴歸標準化殘差之直方圖 ....................... 5-26 圖 5-14 人口分布預測模型標準化殘差之常態機率分布圖 ............... 5-27. 政治大圖 5-15 人口分布預測模型之 t 標準化殘差與原始預測值交叉散布圖立 .......................................................................................................... 5-28. ‧ 國. 學. 圖 5-16 工業分布預測模型迴歸標準化殘差之直方圖 ....................... 5-30. ‧. 圖 5-17 工業分布預測模型標準化殘差之常態機率分布圖 ............... 5-31. sit. y. Nat. 圖 5-18 工業分布預測模型之 t 標準化殘差與原始預測值交叉散布圖. io. al. er. .......................................................................................................... 5-32. v. n. 圖 5-19 商業分布預測模型迴歸標準化殘差之直方圖 ....................... 5-34. Ch. engchi. i n U. 圖 5-20 商業分布預測模型標準化殘差之常態機率分布圖 ............... 5-35 圖 5-21 商業分布預測模型之 t 標準化殘差與原始預測值交叉散布圖 .......................................................................................................... 5-36 附圖 4-1 1986 年高速公路可及性與人口分布之散布圖 .................. 附 4-1 附圖 4-2 1986 年高速公路可及性與人口分布(取對數)之散布圖.... 附 4-2 附圖 4-3 1976 年高速公路可及性(取對數)與人口分布(取對數)之散布圖 ....................................................................................................... 附 4-2.

(13) 附圖 4-4 1996 年高速公路可及性與人口分布之散布圖 .................. 附 4-3 附圖 4-5 1996 年高速公路可及性與人口分布(取對數)之散布圖.... 附 4-3 附圖 4-6 1996 年高速公路可及性(取對數)與人口分布(取對數)之散布圖 ....................................................................................................... 附 4-4 附圖 4-7 2006 年高速公路可及性與人口分布之散布圖 .................. 附 4-4 附圖 4-8 2006 年高速公路可及性與人口分布(取對數)之散布圖.... 附 4-5 附圖 4-9 2006 年高速公路可及性(取對數)與人口分布(取對數)之散布圖 ....................................................................................................... 附 4-5. 政治大. 附圖 4-10 1996 年高速公路可及性與工業人口分布之散布圖 ........ 附 4-6. 立. 附圖 4-11 1996 年高速公路可及性與工業人口分布(取對數)之散布圖. ‧ 國. 學. ....................................................................................................... 附 4-7. ‧. 附圖 4-12 1996 年高速公路可及性(取對數)與工業人口分布(取對數)之散布圖........................................................................................... 附 4-7. y. Nat. io. sit. 附圖 4-13 2006 年高速公路可及性與工業人口分布之散布圖 ........ 附 4-8. n. al. er. 附圖 4-14 2006 年高速公路可及性與工業人口分布(取對數)之散布圖 ..... i n U. v. ....................................................................................................... 附 4-8. Ch. engchi. 附圖 4-15 2006 年高速公路可及性(取對數)與工業人口分布(取對數)之散布圖........................................................................................... 附 4-9 附圖 4-16 1996 年高速公路可及性與商業人口分布之散布圖 ...... 附 4-10 附圖 4-17 1996 年高速公路可及性與商業人口分布(取對數)之散布圖 .... ......................................................................................................附 4-11 附圖 4-18 1996 年高速公路可及性(取對數)與商業人口分布(取對數)之散布圖..........................................................................................附 4-11.

(14) 附圖 4-19 2006 年高速公路可及性與商業人口分布之散布圖 ...... 附 4-12 附圖 4-20 2006 年高速公路可及性與商業人口分布(取對數)之散布圖 ..................................................................................................... 附 4-12 附圖 4-21 2006 年高速公路可及性(取對數)與商業人口分布(取對數)之散布圖......................................................................................... 附 4-13. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v.

(15) 第一章緒論第一節研究動機與目的一、研究動機國家推動重大交通建設開發時，目的即是透過基礎交通建設發展，來改善區域交通可及性、易行性，同時提升當地生活品質，進而帶動區域甚至是國家整體經濟和社會發展。高速公路系統建設可提升區域與區域之間的可及性與機動性，同時達到節省旅行時間和成本、高速公路交流道沿線地區土地價值上升和增加就業機會等效果。高速公路之設置，無疑會對沿線地區的自. 政治大. 然環境及社會經濟發展造成相當程度之衝擊影響。. 立. 此外，高速公路系統建設對於周圍地區人口、產業可產生相當程度之影. ‧ 國. 學. 響，例如大量的人口遷移、區域交通影響衝擊等，促使社會和經濟層面產生重大變化，進而改變國家及區域發展方向。於此情況下，合宜地評估及分析. ‧. 高速公路系統建設對國家及區域發展之影響，將有助於其推展並降低對地區之不利影響。本研究將進一步就高速公路系統建設對地區人口及產業空間分. y. Nat. sit. 布發展影響做深入探討，首先進行高速公路系統建設與空間發展相關文獻回. al. er. io. 顧；接著運用事前事後比較分析與空間自相關分析等評估工具與方法說明高. n. 速公路建設對區域人口及產業之影響；最後建構高速公路系統可及性對區域. Ch. 人口及產業空間影響模型並提出分析結果。. engchi. i n U. v. 重大交通建設對國土與地區發展始終扮演著相當重要的角色，城市與區域間高速公路、高速鐵路、機場、鐵路等建設之直接目標在提升交通系統本身的可及性及易行性，並間接對提高民眾之生活品質及強化經濟發展亦有明顯的影響。具體而言，重大交通建設除了實現交通可及性提升之效益外，對於國土及區域在人口分配、產業發展、土地使用型態及社會經濟層面均將產生相當大的衝擊及影響。而我國高速公路系統建設發展時程來看，國道 1 號高速公路通車後，帶動沿線城市與交流道周邊區域人口及工商業快速發展，無形中強化了台灣經 1-1.

(16) 濟競爭力，加以其他聯絡公路相關條件的配合，因而獲得經濟快速成長之成果，也為台灣帶來了區域發展的第一次空間革命。過去近三十年來，我國陸續推動完成包括國道 1、2、3、3 甲、4、5、6、 8 及 10 號等高速公路建設，形成完整的高速公路系統路網；加以西部走廊台灣高速鐵路建設，構成台灣本島城際高速運輸系統骨幹。假若依循 1970 年代末期國道 1 號全線通車發展模式，則 1990 年代末期通車的國道 3 號、本世紀初通車的國道 5 號等高速公路系統建設必將再次啟動台灣空間結構革命。其中值得觀察為:過去近三十年前述各項建設之影響，絕非過去國道 1 號所造成西部走廊的線形發展影響模式可以予以解釋。因此，有必要深入分析、了解我國高速公路系統建設對國家整體經濟及國土與區域發展所造成之. 政治大. 影響，以作為政府進行交通建設相關規劃、決策及施政參考依據。. 立. 隨著 2006 年 6 月雪隧開通，國道 5 號全線通車後，目前我國已有國道. ‧ 國. 學. 1、2、3、3 甲、4、5、6、8 及 10 號等九條高速公路建設完工，串連台灣西部走廊地區城際運輸重責大任至今已有一段期間，在其使用效率逐漸增加的. ‧. 情況下，應已累積一定程度影響效果，因此適於此時探討高速公路系統建設. y. Nat. 完成後，對國家及區域發展之影響與衝擊，故引發本研究之研究動機，探討. sit. 我國高速公路系統建設對區域人口及產業發展影響之課題。本研究將以台灣. n. al. er. io. 全島 352 個鄉鎮市區為實證分析對象，探討高速公路系統建設前後，對沿線. i n U. v. 交流道地區(特別是西部走廊)人口、產業空間分布情形，並探討不同影響因. Ch. engchi. 素對各地區範圍造成之差異比較，掌握空間向度及時間向度的影響效應。二、研究目的本研究希望透過實證探討高速公路系統建設所經過地區，以鄉、鎮、市、區為空間分析基本單位，運用不同時期產業、人口和交通可及性相關變數資料，分別從時間、空間、社會及經濟活動等多元面向探討高速公路系統建設對於國家及區域各個面向發展影響情形，並進一步建構高速公路可及性對區域人口及產業空間影響模型，以供未來國家制定重大交通建設計畫之參考依據。本研究研究目的列點如下:. 1-2.

(17) 一、蒐集過去相關研究及文獻資料，了解高速公路系統建設發展歷程，並探討並分析高速公路系統對區域人口及產業所造成之效益。二、運用事前事後比較(before and after analysis)與空間自相關分析 (spatial autocorrelation analysis)對高速公路系統建設所造成區域人口、產業空間變動進行評估，分析高速公路系統建設對於區域人口、產業及交通可及性之空間分布變化情形。三、建構高速公路可及性對區域人口及產業空間影響模型，分析未來人口及產業在空間上之變遷。鑑於重大交通建設的影響效應並非短期內就可產生明顯的變動效果，故. 政治大察高速公路系統建設前後之時間斷點。以完整且細緻地探討高速公路系統建立本文以 1976 至 2010 年間台灣本島戶口普查、工商普查資料為基礎，作為觀. ‧ 國. 學. 設前後，沿線地區(交流道附近地區)人口、產業空間分布上變化情形，掌握高速公路系統建設前後於空間及時間向度的影響效應，藉此釐清高速公路與. ‧. 沿線地區人口、產業和交通可及性發展及空間分布之關係。因此本研究將針對重大交通建設對地區發展影響理論基礎建構，透過空間引力模型概念運用，. sit. y. Nat. 尋找適用於台灣地區高速公路建設對區域人口及產業影響之理論模型，以分. io. n. al. er. 析其可能影響效果與關係。. Ch. v 第二節研究範圍 ni. engchi U. 交通建設大致可區分為兩大類：公路建設與軌道建設。公路建設又依服務功能及對象可區分為高 (快)速公路及一般公路，前者提供跨區域、中長程之城際運輸服務；後者則是因應生活圈內及鄰近生活圈間之短中程旅次需求。至於軌道運輸系統則指有固定路線、固定班次、固定車站及固定費率，以一般大眾為乘客的運輸系統，軌道運輸系統以城際運輸功能而言，包括台鐵及高速鐵路；而以服務生活區、都會區為導向之軌道運輸，則國內目前僅有大眾捷運系統。一般而言，城際運輸服務之改善會促使運輸服務地區交通可及性的提升，造成城際區域空間上，發展條件與競爭力之差異，而如此反. 1-3.

(18) 覆循環將造成區域人口及產業空間上之重分配效果，因此本研究特別針對提供中長程城際運輸服務之高速公路系統建設為研究對象，探討其對區域發展之影響。本研究定義高速公路系統建設，係指提供中長程城際運輸服務，依此定義，目前我國高速公路已興建完成項目包括國道 1 號、2 號、3 號、3 甲、4 號、5 號、6 號、8 號和 10 號等九條跨區運輸建設。另外，國道 2 甲因民間反彈聲浪而停止建設、國道 7 號則是預計 2017 年 4 月完工，因為上述因素，故兩條高速公路不列入研究範圍。研究空間範圍內包括台灣本島 19 縣市，共 352 個鄉鎮市區如圖 1-1 所. 政治大究範圍內，台東縣蘭嶼鄉、綠島鄉雖位於外島地區，但因資料蒐集限制，為立求整體分析架構完整，故納入本研究範圍。其 19 縣市所對應之鄉鎮市區分. 示。外島地區由於其對外城際運輸連結多採空運與海運為主，故不列入本研. ‧ 國. 學. 類整理則如附錄一(附表 1-1)所示。. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. 圖1-1 研究空間範圍位置圖 1-4. v.

(19) 第三節研究方法一、文獻資料回顧分析方法本研究蒐集國內外有關高速公路系統建設對區域人口、產業發展影響文獻加以整理，以便了解國內外高速公路系統建設對於地區人口、產業空間分布產生何種影響。在相關文獻方面，分別從:重大交通建設對國家及區域發展之影響、交通運輸對土地使用之影響、重大交通建設對人口及產業空間分布、互動模型和空間自相關分析及運用等四個面向作探討，進而探討在進行重大交通建設投資時，對促進國家及區域發展之程度影響為何；交通運輸與. 治政人口的流動，同時是否將造成區域間發展不均衡的現象；最後則回顧國內外大立重大交通建設對人口及產業空間分布、互動相關模型中，探討、分析是否有. 土地使用之互動關聯性，在交通運輸可及性改善情況下，將促使區域間產業、. ‧ 國. 學. 較適合本研究之空間互動模型，以作為後續實證研究分析之參考。二、空間分析. ‧. 透過地理資訊系統(GIS)之應用，除可將高速公路系統建設對人口及產. y. Nat. sit. 業影響分析之評估結果進行空間資料解析與相關處理外，亦可用良好的圖面. er. io. 展現交通可及性改善對人口、產業影響之變動情形，作為本研究空間分析之. al. 工具。本研究蒐集台灣地區各鄉鎮市區空間屬性資料，配合相關人口及產業. n. v i n Ch 屬性資料，應用地理資訊系統(GIS)建立最小樣本單元的完整空間資料庫， engchi U 運用系統既有處理空間圖形與屬性資料功能，進行空間分析探討，如:不同. 年期各鄉鎮市區之可及性變化、可及性變化對人口及產業變動之影響、各區域不同年期發展的前後比較分析等。三、事前事後比較分析 (before and after analysis). 針對高速公路系統建設前後年期之鄉鎮市區進行兩次時間斷點的橫斷. 性觀察，以找出在不同時間點中現象或變項的改變。透過事前事後比較分析測量高速公路系統建設對全台鄉鎮市區人口及產業改變之影響，以及評量高速公路系統建設對區域發展之影響能力。 1-5.

(20) 圖1-2 事前事後比較分析架構圖. 政治大空間自相關分析主要用於檢測資料中是否存在空間相依性，分為全域型立. 四、空間自相關分析(spatial autocorrelation analysis). 空間自相關分析(global spatial autocorrelation)和地區型空間自相關分析(local. ‧ 國. 學. spatial autocorrelation)兩部份，一般運用分析流程為:全域型空間自相關分析來判斷研究對象在空間上是否有聚集或離散現象，並利用地區型空間自相關. ‧. 分析來了解其聚集區位。以下針對兩者之差別敘述如下:. y. Nat. sit. (一) 全域型空間自相關分析(global spatial autocorrelation). n. al. er. io. 本研究全域型空間自相關分析主要採 Moran’s I 值統計量，由. i n U. v. Moran(1950)最早提出空間自相關之測量方式，Moran’s I 類似於傳統的相關. Ch. engchi. 係數，是最常用的全域型空間自相關指數，其計算公式為公式(1)。. I=∑𝑛. 𝑖=1. 𝑛 ∑𝑛 𝑗=1 𝑊𝑖𝑗. 𝑛 ∑𝑛 𝑖=1 ∑𝑗=1 𝑊𝑖𝑗 (𝑥𝑖 −𝑥̅ )(𝑥𝑗 −𝑥̅ ). ×. 2 ∑𝑛 𝑖=1(𝑥𝑖 −𝑥̅ ). (1). Wij 是研究範圍內每一個空間單元 i 與 j( j=｛1,2,3,…,n｝)空間單元的空. 間相鄰權重矩陣，i 與 j 相鄰時權重視為 1，i 與 j 不相鄰時權重視為 0， (xi − x� )(xj − x� )為 i 與 j 空間單元屬性之離均差。因此，Moran’s I 統計結果. 與相關係數一樣介於+1~0~-1 之間。當 I>0 表示 i 與 j 相鄰空間單元之屬性均大於平均值或小餘平均值，也就表示相鄰地區有相似的觀測值，稱為正空間自相關，其資料在空間上有聚集現象，值越高表示空間分布的相關性越強；當 I<0 表示負空間自相關，資料在空間上呈現高低間隔分布狀態，I 趨近於. 1-6.

(21) 0 時，表示資料在空間上呈現無規律的隨機分布(張淑貞、李素馨，2011)。而若將 I 值標準化後之 Z 值如公式(2) [𝐼−𝐸(𝐼)]. Z(I)=. (2). �𝑉𝑎𝑟(𝐼). 其中 E(I)為 I 值的期望值，Var(I)為其變異數。借由全域型 Moran’s I 值統計量分析，可發現研究對象是否呈現顯著的空間相依性關係，然而全域型空間自相關結果僅能顯示研究年期台灣地區之人口、產業聚集現象及聚集程度為何，但無法得知確切的聚集區域分布。故. 政治大. 為了解人口及產業空間聚集區域分布，則有賴地區型空間自相關分析來予以說明。. 立. ‧ 國. 學. (二)地區型空間自相關分析(local spatial autocorrelation). 地區型空間自相關分析主要以區域型 G 統計量來予以說明研究對象之. ‧. 聚集區域分布，本研究將以熱點分析(hot spot analysis)之 Getis’s G 統計量找出研究範圍內之人口及產業空間分布的熱點(hot spot)所在。. y. Nat. io. sit. 熱點分析(hot spot analysis)之空間集中指標運算是結合空間單元相對距. n. al. er. 離與空間單元之增減單位表現而成，同時是以該時間斷點之資料計算後，經. i n U. v. 標準化得來。不同時間斷點之原始資料不同，故以時間面向來觀察單一空間. Ch. engchi. 單元之空間集中指標，須搭配原始資料進行解讀。空間集中指標是呈現空間單元彼此之間的相對關係(林文苑，2002)。熱點分析之作用在於分析資料的群聚空間單元，其分析的基本原理是 Getis 和 Ord 兩位學者於 1992 年所提出的Gi＊統計量。原始之Gi＊統計量為公式(3)。 ∑𝑛 𝑗=1 𝑊𝑖𝑗 (𝑑)𝑋𝑗. 𝐺𝑖 ＊=. ∑𝑛 𝑗=1 𝑋𝑗. (3). 其中Wij是一個由 0 與 1 構成的 n 乘 n 對稱矩陣，在此矩陣中的每一個 1-7.

(22) 值(0 與 1)代表每個空間單元 i 與其他空間單元的空間關係，當此矩陣中的元素Wij(d)=1 時，代表空間單元 j 位於空間單元 i 以半徑距離 d 所構成的子區域中；而當Wij(d)=0 時，則是代表空間單元 j 位於空間單元 i 以半徑距離 d 所構成的子區域之外。故在原始Gi＊統計量定義中，分子的部分代表所有在此子區域內 x 值的總合，而分母即為所有 x 值的加總。而當Gi＊的值趨近於常態分布時，則 Z 值為公式(4)。 [𝐺𝑖 ＊−𝐸(𝐺𝑖 ＊)]. 𝑍𝑖 =. (4). �𝑉𝑎𝑟(𝐺𝑖 ＊). 治政聚集現象，因此常態標準化後的Z 值可以在指定的顯著水準下，來呈現顯著大立的空間聚集性之假設檢定。當Z 的值為正數且呈現顯著時，代表此一子區域依照Gi＊統計量的定義，其量測的一個子區域內的隨機變數 X 是否呈現. i. i. ‧ 國. 學. 中的Xj 值(包括Xj 值)大於全區域中之Xj 的平均數；而當Zi 的值為負數且呈現顯. ‧. 著時，代表此一子區域中的Xj 值(包括Xj 值)小於全區域中之Xj 的平均數。. 由於原始的Gi＊統計量受到 Wij 必需是一個由 0 與 1 構成的對稱矩陣的. sit. y. Nat. 限制，但是對於不規則鄰接的空間單元，或是以交通時間取代空間距離而產生的不對稱矩陣，是不適用的。因此 Getis 和 Ord 在 1995 年對Gi＊統計量提. io. n. al. er. 出了新的定義為公式(5)。. C ∑ 𝑊 (𝑑) 𝑋 −[∑ 𝑊 hengchi �. 𝐺𝑖 ＊=. 𝑗. 𝑠×. 𝑖𝑗. 𝑗. 𝑗. 𝑖𝑗. i n (𝑑) ]×𝑋 U. v. 𝑗. [𝑛 ∑𝑗 𝑊𝑖𝑗 (𝑑)2 ]−[∑𝑗 𝑊𝑖𝑗 (𝑑)]2 𝑛−1. (5). 其中 ∑𝑗 𝑥𝑗2. S=�{. 𝑛. −[. 在此Gi＊的值即為常態標準化後的值。. ∑𝑗 𝑋𝑗 𝑛. ]2 }. 本研究將應用地理資訊系統中之空間自相關分析功能，進行人口及工商就業人口空間集中指標之評估，利用全域型 Moran’s I 值統計量說明歷年來 1-8.

(23) 高速公路系統建設對於區域人口及產業是否具有空間聚集或離散現象，接續以地區型 Getis’s G 統計量尋找空間聚集或離散之區位所在。五、多元迴歸分析本研究藉由蒐集國內外相關文獻探討及根據現有研究資料之特性，分別建立包括人口、產業之經濟發展衡量指標，並將影響經濟指標的交通可及性因素加以歸納，運用 SPSS 統計分析軟體以引力模式之概念，對交通可及性、人口及產業等相關變數進行多元迴歸分析，以建構高速公路可及性對人口及產業空間影響模型，接續以順向選取法(forward)進行迴歸分析，推導人口及產業分布預測模型之建立與檢定；並利用計量經濟及統計推論，檢定模式之. 政治大分布互動模型之各項檢定與假說。立. 適合度分析及變數的顯著水準，以驗證高速公路系統建設對人口及產業空間. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 1-9. i n U. v.

(24) 第四節研究內容與流程一、研究範圍界定本研究針對目前我國高速公路系統建設對區域空間發展之影響進行分析探討，從人口及產業角度切入，探討其與高速公路系統建設在空間上之互動關係，高速公路系統建設如何影響區域人口及產業發展，影響的程度為何，在空間分布上情形又是如何。二、文獻回顧蒐集國內外重大交通建設對於國家及區域發展影響之相關文獻作為本. 政治大究，整理並歸納其相連性及影響效果。立. 研究參考分析基礎，探討國內外有關交通建設與區域發展互動模式之相關研. ‧ 國. 學. 三、資料統整. 利用工商普查及人口普查資料，檢視高速公路系統建設前後對區域人口、. ‧. 產業發展之影響。在人口普查資料方面，採用西元 1976、1986、1996、2006、. y. Nat. 2010 年之各鄉鎮市區人口資料；工商普查資料方面，則以西元 1976、1986、. sit. 1996、2006 年之鄉鎮市區工、商業基礎資料為主。此外，運用交通部運輸. n. al. er. io. 研究所之台灣城際需求模式(the Taiwan intercity transportation demand model). i n U. v. 為交通可及性資料之參考依據，以 2008 年為基期，推估西元 1976、1986、. Ch. engchi. 1996、2006、2010 年等不同年期城際運輸之旅行時間資料。上述人口、產業及交通可及性資料範圍涵蓋我國九條高速公路系統建設至通車之時程，且從國內外相關文獻可看出，重大交通建設需經過一段時間觀察才可看出其對區域變動之影響效果，故本研究利用各鄉鎮市區不同年期之人口、工商普查及交通可及性資料予以分析比較，人口普查資料以人口數為基本單位；工商普查資料則以工、商業之廠商家數、就業員工數、土地面積、樓地板面積、產值等項目作為主要分析對象；交通可及性則以各鄉鎮市區至已開通交流道以及至五個都會區之旅行時間為分析基礎，旅行時間單位以分鐘計算。透過上述資料，以鄉鎮市區為基本單位分析高速公路系統建設 1-10.

(25) 對各區域發展之影響。四、整合空間資料庫蒐集上述之人口、產業、交通可及性之基礎資料，選取各項目之分析發展指標，配合研究範圍內地理空間資料庫，應用地理資訊系統 (geographic information system)加以整合，建立以鄉鎮市區為空間單元之空間資料庫，作為後續研究分析基礎。五、高速公路建設對區域發展影響之比較運用事前事後比較分析與空間自相關分析等方法，對高速公路系統建設. 治政圍(單元)，從時間向度的變動進行相同空間單元之比較，並初步歸納交通可大立及性改善對人口、產業發展強度之影響效果；並就同一時間點不同區位(不. 造成區域發展之影響程度進行分析探討。事前事後比較分析是就相同空間範. ‧ 國. 學. 同交通條件)進行分析比較，高速公路已開通交流道對於沿線區域之影響效果在空間上的差異。而空間自相關分析則是探討高速公路系統建設對區域人. ‧. 口及產業發展是否具有空間集中或離散現象之影響效果，以及找出其空間集中或離散地區所在。. sit. y. Nat. io. er. 六、建構高速公路可及性與區域空間人口及產業影響模型. al. 高速公路系統建設會改變區域及地方發展之基本條件。為分析高速公路. n. v i n Ch 系統建設促使區域交通可及性提升，進而促進人口、產業發展之影響效果， engchi U 並探討高速公路建設對於區域均衡發展之相關性，本研究將納入交通可及性、社會經濟基礎和區域影響等相關變數，以建構高速公路可及性對人口及產業空間影響模型。七、結論與建議最後則藉由分析高速公路系統建設對於區域人口、產業影響效果之有無，可瞭解高速公路系統建設對區域發展所帶來之影響，回顧檢討重大交通建設計畫所帶來之相關效果，並分析高速公路系統建設對於區域人口及產業空間分布之影響關係。 1-11.

(26) 本研究之研究流程如圖 1-3 所示。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖1-3 研究流程圖. Ch. engchi. 1-12. i n U. v.

(27) 第二章相關文獻與理論基礎回顧本研究相關文獻與理論基礎回顧則分為四大面向作探討，分別為:重大交通建設對國家及區域發展之影響、交通運輸對土地使用之影響和重大交通建設對人口及產業空間分布、互動模型和空間自相關分析及運用等四個部分，從過往國內外研究可知，重大交通建設對於國家或區域人口、產業發展有相當程度之影響，其又可依時間的長短與空間範圍大小不同而有不同程度影響效果；同時也受惠於交通建設造成可及性之改善，因而促使交通運輸與土地使用產生交互作用之影響，而本文主要探討的即是交通運輸改善對於區域土地使用變化之影響；最後則回顧國內外有關重大交通建設對區域人口及產業空間分布互動模型以探討可及性變化對產業、人口何種變數、因素之影響效果較為顯著。. 立. 政治大. ‧ 國. 學. 第一節重大交通建設對國家及區域發展之影響. 一、重大交通建設對國家及區域經濟層面發展影響. ‧. 過往許多國家的政府部門致力於投資龐大經費投資重大交通建設基礎. y. Nat. sit. 設施之改善，政府部門深信交通可及性的提升將會促使經濟成長並有助於區. er. io. 域內民眾個體福利增大。如從負面的立論基礎來看，過低服務水準的交通運. al. 輸投資會對國家及區域之經濟發展產生負面影響，實證研究顯示在不適當、. n. v i n Ch 不充足的交通運輸投資水準下，交通運輸成本增加和交通可及性惡化所造成 engchi U 的壅擠、無效率現象是時常見到的(Offner, 1992)。然而，要評估重大交通建設基礎設施增建和交通可及性提升對經濟發展之影響是相當困難的。事實上，經濟發展是依賴許多不同因素影響的，例如: 景氣好壞、景氣預期心理、該區域過往交通可及性的好壞和區域本身的發展條件特質等種種因素(Offner, 1992)。對於興建公路基礎建設所產生之經濟效果，短期影響集中於公路建設沿線之鄉鎮市區；長期影響範圍則廣達整個區域(Gaegler , March and Weiner, 1979)。 Javier, Ana and Juan(2010)指出新的公路基礎投資建設並不是對每一個 2-1.

(28) 鄰近區域皆能產生相同的經濟發展效果(外溢效果)，舉例來說:當一個區域處在交通運輸設備低度發展、交通運輸網絡極度受限或根本不存在時，會對區域經濟發展產生重大的負面影響；與此同時，當地政府部門對交通運輸設備的投資將會對該區經濟發展產生重大衝擊且是較明顯被觀察到的(Rietveld and Nijkamp, 1993)。然而當處於一個交通運輸網絡高度發展區域時，交通運輸網絡的增強僅僅只能產生較不顯著的邊際效益(marginal benefits)而已 (Vickerman, Spiekermann and Wegener, 1999)。二、重大交通建設對國家及區域產業層面發展影響重大交通建設便利人口與產業移動，對於區域之間人口的成長及產業分. 政治大大交通建設與區域發展間存在著密切雙向互動關係，重大交通建設促使了產立業地區分布改變:如國道 1 號高速公路系統建設完成後，交流道沿線製造業布有相當影響，特別是對於產業人口分布影響最為明顯(白仁德，2009)。重. ‧ 國. 學. 產值、就業人數發展的成長較全國的平均成長率為高，顯示高速公路建設後，為交流道周邊地區製造業發展帶來一定程度的增強效果(enhancement effect). ‧. (何東波、馮正民，1994)，而且此一效果隨著地區距交流道之距離而呈現非. sit. y. Nat. 線性型態之遞減(白仁德、岳裕智、林建元，2000)。. io. er. 白仁德、岳裕智、林建元(2000)指出早期(民國 65、70 年)台灣西部地區各鄉鎮市製造業發展狀況來看，其傾向集中於都會區鄰近地區。就各區域. n. al. Ch. i n U. v. 的差異來看，北部區域製造業的發展傾向集中於都會區鄰近地區，以新北市. engchi. 及桃園縣強度較高，形成了北部的製造業中心；中部地區則集中於交流道鄰近地區，以台中及彰化縣為中心，於高速公路沿線形成帶狀發展；南部地區則較分散，以台南市及高雄市為中心，形成雙心型製造業發展區。歸納而言，公路建設會同時產生正面及負面經濟效果，正面效果可提高地區交通可及性與機動性、節省旅行時間和成本、提高鄰近地區土地價值、增加就業機會等；負面效果則促使部分地區土地價值下降、環境汙染和擁擠增加等影響。然而高速公路對於都市產業發展影響，尤其是已開發國家高速公路系統對都市產業之影響效果仍相當模糊(Richard , Hilary , Marlon and Gavin , 2010)。最根本的徵結點即是:在城市和區域規劃中，是否新的高速公路基礎 2-2.

(29) 設施將誘導城市或區域的發展；亦或城市或區域的發展是受到本身服務地區擴大或有新的投資發展計畫影響所致，此因果關係即是重大交通建設對於區域產業發展影響之重要課題(Richard et al., 2010)。三、重大交通建設對國家及區域人口層面影響人口成長往往是檢視城鄉發展之重要指標，理論上人口遷移的選擇受到交通鄰近性、環境特性與公共政策及其他因素影響，而交通系統改善往往是背後的驅動來源。重大交通建設便利人口移動，對於區域之間人口成長及分布有相當程度影響效果，特別是對於產業人口的分布影響最為明顯 (Vickerman , 1997)。. 政治大效果(spatial lag effects)，高速公路將提升區域交通可及性並且將周圍鄰近地立. 高速公路系統建設之擴張將會影響區域人口重新分配，並有空間上遞延. ‧ 國. 學. 區整合為一個更大的經濟發展中心區域(Guangqing Chi, 2009)。然而新的公路基礎投資建設並不是對每一個鄰近區域皆能產生相同效用的經濟發展效. ‧. 果(外溢效果)，以人口數多寡來看，人口較多之區域會產生較多的經濟發展效果 ( Javier, Ana and Juan, 2010)。因此假若僅針對少數重要都會區進行投. y. sit. Nat. 資，可能導致地區發展差異擴大(Vickerman, 1997)。. er. io. 從國外案例來看，Baum-Snow(2007)認為美國州際高速公路系統建設有. al. n. v i n Ch 都會區郊區化現象產生多少影響，則可發現當中心城市建設第一條高速公路 engchi U. 疏散都會區域人口壓力之效果，若以計量經濟模型測試美國高速公路系統對. 後，將可減少該都市 17％的人口成長幅度，同時加速郊區的人口成長。以. 全國範圍來看，假設建設跨洲際高速公路系統相較於沒有建設跨洲際高速公路地區，將使中心城市移往郊區的人口增加 8％幅度。而從中山高速公路沿線鄉鎮及其他鄉鎮人口規模分布做比較，確實也發現中山高速公路沿線鄉鎮人口，其都市化的趨勢有減緩跡象(賴世剛，2007)。然而當區域發展的強度越大時，則會對於區域人口密度發展產生正向影響效果，此稱之為「催化效應」(catalysis effect)，意即區域發展強度越大則對於區域人口有吸引和集中效果。以台灣為例，當我國第一條高速公路-國. 2-3.

(30) 道 1 號北部路段完成通車時，在原本人口已大量集中於北部區域發展背景下，由於交通可及性的便利促進經濟活動的活絡，更加速了台灣地區人口空間結構朝向北部區域移動的極化發展趨勢(白仁德，2009)。北部區域極化現象也驗證了國道 1 號對台灣地區人口分布朝向北部區域加速集中所帶來的「催化效應」(白仁德，2009)。近年來，台灣區域人口及產業發展呈現極化現象，城鄉差距一直是不減反增，例如桃園縣距離台北都會區較近，近年工商業發展快速，自然吸引大批人潮湧進；台中市有中部科學園區，增加許多就業機會，也吸引鄰近縣市的人潮。其次，新竹縣市因為新竹科學園區的設置，快速發展起來，因而形成了資源不均衡、城鄉差距問題惡化。嚴重的人口外流是結構性問題，凸顯. 政治大. 台灣城鄉資源分配日益不均。. 立. 彭信坤(2008)指出高快速公路及高速鐵路等交通建設為中性元素，是可. ‧ 國. 學. 能造成極化現象，也可能促使區域均衡發展。若要達成縮短南北差距、平衡東西等區域平衡發展目標，則需有適當產業、人口政策配合，不能只寄望交. ‧. 通基礎建設即可達成。如果只有交通基礎建設，沒有生活圈完整配套及產業. sit. y. Nat. 政策，反而無法增加發展落後地區就業機會且加速人口外流。. io. er. 賴世剛(2007)則針對過去三十年來台灣地區鄉鎮人口規模之分布進行統計，有兩個主要發現。首先，都市兩極化的現象越來越嚴重，也就是城鄉. n. al. Ch. i n U. v. 差距越來越大；其次，人口分布呈現「冪次法則」。而造成都市兩極化之原. engchi. 因，可能為過去都市發展的歷史因素，使得產業的區位選擇已經「鎖定」了北部區域，而這個趨勢難以用任何形式的政府政策扭轉(賴世剛，2007)。四、小結從上述相關文獻可看出重大交通運輸投資對於區域發展有相當程度影響效果，帶動了人口、產業、土地價值等地區經濟產業結構和都市型態的改變(Nechyba and Strauss, 1998)。但如僅針對少數重要都會區進行投資，可能導致地區發展差異擴大(Vickerman, 1997)。新的交通運具投入，也會對其他運具模式造成影響與產生替代效果。同時場站位置的決定與營運環境條件等，. 2-4.

(31) 皆會對區域發展產生一定的影響力(Kobayashi and Okumura, 1997)。而重大交通建設對國家及區域影響層面來看，不論從總體經濟或區域經濟角度來看，對於區域的交通可及性、人口、產業、不動產價值、環境或生活品質和經濟福利產生正面的效果，甚至重大交通基礎建設將促使城市的擴張、綠帶和內陸城鎮的興起等種種都市空間結構之改變(Derek, 2002)。綜上所述，重大交通建設與區域發展間存在著密切雙向互動關係，交通基礎建設之提供與改善，對其所服務地區可產生節省行駛時間和成本、增加運輸能量、提高其運輸條件等影響效果，由於運輸系統改善會增加其服務地區交通可及性，因而改變空間發展競爭的相對優勢與劣勢，進而導致人口與. 政治大人口及產業發展、土地使用等區域發展型態的改變將導致運輸需求增加及分立布型態改變，進而產生交通基礎建設興建改善的需求。. 產業地區分布改變，亦及土地使用發展型態與空間結構因而改變。另一方面，. ‧ 國. 學. 第二節交通運輸對土地使用之影響. ‧. 從交通可及性改變對土地使用造成之影響來看，“可及性”可說是交通. y. Nat. sit. 運輸系統的主要“產物”，是區域與其他區域之間的相對關係，而它同時決. er. io. 定了區位上的優勢。也是對於一個區域、社會和經濟發展的主要影響因素. al. v i n Ch 通運輸系統到達一定點之行為便利性(Morris, Dumble and Wigan, 1978)。換 engchi U 句話說，即是個體或團體到達某一地點從事某些活動的機會成本(Linneker n. (Wegener and Bokemann, 1998)。“可及性”一詞是指從事活動時，藉由某種交. and Spence, 1992)。同時從理論角度來說，著名解釋交通運輸設施、可及性和區域發展三者之間關係的說明為:交通運輸設施支持著整個區域各式各樣的經濟活動，同時在地理尺度上透過可及性整合經濟系統和設施之交易 (Linneker and Spence, 1996)。然而交通運輸設施對區域發展的影響是很難用實證予以證明的，在許多文獻上，很少有令人滿意的實證研究去說明清楚交通可及性在提升區域經濟發展和土地使用改變上所扮演的位置，所以在歷年來的相關議題文獻上，結論是充滿不確定性和爭議性的(Beuthe, 2002)。. 2-5.

(32) Richard et al(2010)研究發現:在美國加州三個城鎮: Merced, Orange, and Santa Clara 來看，高速公路建設與城市成長模式的關聯性，取決於三個面向: (一)城鎮本身的識別特徵(identifiable characteristics)。 (二)高速公路改善類型(如:新的擴展、新的連結、擴大容量等)。 (三)區域本身特色(如:快速成長的城鎮、都市郊區、更外圍的鄉村地區等) 。 Richard et al(2010)則從美國 Merced 城鎮和部分 Orange 城鎮區域之研究觀察高速公路建設對於該區土地使用變化影響，特別是就業人口成長與集中. 治政其他區域轉移至該城鎮的。大立. 分散分布情形。但無法看出這些就業人口成長是城鎮本身的內部成長或是從. Richard et al(2010)之研究將重點放在高速公路建設與土地使用變化因. ‧ 國. 學. 果關係上，並整合延遲調整(lag adjustment)區域成長模型，使其設計成為一個準實驗(quasi-experimental)的研究設計，來檢驗加州 Merced, Orange, and. ‧. sit. Nat. 設施投資與人口變化、就業地點選擇之因果關係。. y. Santa Clara 等三個城鎮(都市型、小城鎮型和都市遠郊區域)在新的高速公路. er. io. 何東波、馮正民(1994)則認為人口及產業發展、土地使用等區域發展型. al. 態的改變將導致運輸需求增加及分布型態改變，進而產生交通基礎建設興建. n. v i n Ch 改善之需求。重大交通建設與地區發展雖有互動之相互影響關係，惟交通基 engchi U 礎建設興建對區域發展之影響並非「產生劑」而是「催化劑」。白仁德、岳裕智和林建元(2000)則歸納出公路投資對城鄉或區域發展的影響大致為以下幾點: 1.高速公路或洲際公路建設之投資，可增加城鄉或區域的可及性 (accessibility)，並提高民眾的機動性(mobility)，進而衍生更多的交通旅次、影響人口遷移同時也促進沿線地區人口成長。 2.公路建設對促進地區經濟發展應有正面貢獻，有助於降低產業生產成本；同時也擴大產業產出需求，造成經濟活動空間分布之改變，進而 2-6.

(33) 影響廠商區位選擇行為。交通建設會改變地方可及性，進而造成人口居住習慣改變及遷移，對於區域之間人口成長與產業發展都有深遠的影響，長期還可改變區域空間結構，國內外多有相關文獻探討重大交通建設對各層面影響。一般而言，土地使用影響交通運輸的時效是立即性的，而交通運輸影響土地使用則需要一段較長的時間與過程。土地使用產生運輸需求，運輸系統則提高使用之可及性，因而改善運輸服務、降低運輸成本、擴大都市範圍、甚至改變都市結構型態 (Wayne. A, 1988)。美國運輸部門(United States DOT)，也曾估計土地使用的衝擊原因包含. 政治大域、環境條件，此外隨著大眾對於氣候變遷議題的持續關注，城鎮居民與政立策決策者也要求對於高速公路路徑對都市與鄉村成長模式進行責問制度的環境影響方面，分成有建設與無建設兩種情境，其投資大小取決於該地的區. ‧ 國. 學. 改變(Richard et al., 2010)。. ‧. 從過往的研究顯示，隨著交通運輸建設趨於完善、區域間可行性之改善，將對土地使用型態產生直接或間接之影響。如 Epps and Stafford(1975)提出. sit. y. Nat. 利用多元迴歸分析分法，得出交通量、距交流道距離、與都會區距離、地區. io. er. 人口等因素會對土地使用型態產生影響；Baum-Snow(2007)則以計量經濟方法測試美國高速公路系統對都會區的郊區化現象產生之影響程度。. al. n. v i n Ch 政府推動重大交通建設或其他基礎設施的開發 e n g c h i U ，如捷運系統、高速公路、. 高速鐵路、機場、港口及掩埋場設置等，目的在於改善地區的交通可及性和易行性並提供生活必要之設施，成為促進地區性發展的原動力(林建元， 1996)。然而，重大交通建設或其他基礎設施的開發除了實現計畫既定的效益外，對於設施周圍地區環境也將帶來相當大的衝擊與影響，包括地區交通量的衝擊、人口遷徒的改變、產業發展的影響及其他社會經濟層面的變化，最後當然也反應在整體區域土地的利用型態的改變與發展方向。過往在土地使用與交通運輸交互作用相關研究方面，以漢生模式、經濟基礎理論、區位商數和加林勞利模式等相關土地使用預測模式(凌瑞賢，. 2-7.

(34) 2004)，以下分別說明: 一、漢生模式(Hansen model). 漢生模式(Hansen, 1959)利用可及性觀念，預測未來各區的人口數。此. 模式假設未來各區增加人口與各區的發展淺力成正比，而發展潛力為可及性和容納量(如:空地面積)的相乘數，如公式(6)。 𝐴𝑖×𝐻𝑖. Gi=Gt×∑. (6). 𝑖 𝐴𝑖×𝐻𝑖. 式中. Gi=i 區人口增加數. 政治大. Gt=全都市增加人口總數 Ai=可及性指標. 立. ‧ 國. 學. Hi=容納量(如:空地面積) 二、經濟基礎理論(economic base theory). ‧. 都市經濟研究將活動分成兩個部門:基礎或輸出產業(basic or exporting. sit. y. Nat. sector)與非基礎或服務產業(nonbasic or service sector)。前者生產之產品除供. io. er. 給當地消費外，並輸出服務或貨物到都市以外的企業和個人，也就是說該產業服務對象以外地人為主，例如一般的製造業、大學和研究機構；後者之貨. n. al. i n U. v. 物或勞務生產僅供都市本身消費，例如一般的便利商店、國中小學。. Ch. engchi. 所謂經濟基礎理論，認為基礎產業是一個都市經濟力量的關鍵，由於基礎產業的擴張通常會帶來服務業的成長，換句話說，輸出型式的基礎產業將該地區以外的財富帶來本地區，是促進該都市成長的基本動力，同時也產生乘數效果，帶動政府與民間企業的投資，進而促使其他部門產業的成長。而「區位商數法(location quotient method)」是都市經濟研究中最被廣泛應用的一種方法，所謂區位商數係指研究地區內某一類產業的就業人口佔總就業人口的百分數與全國(或地區)同一產業的就業人口占全國(或地區)總就業人口數的百分比，若兩者的比數大於一，則認定此一類產業為基礎性產業；若兩者的比數小於一，則視為非基礎產業，其為公式(7)。 2-8.

(35) LQ= 𝑒𝑖 =某地區 i 產業之就業人口. 𝑒𝑖 𝑒 𝐸𝑖 𝐸. (7). e =某地區全部產業之就業人口 𝐸𝑖 =全國 i 產業之就業人口. E=全國之就業人口. 三、勞利模式(Lowry model). 勞利模式(Lowry, 1964)為匹茲堡地區所研擬的土地使用模式。該模式成. 為近代都市空間行為分析模式之典範，其將都市三個主要構成要素-人口、. 政治大. 產業、交通，納入同一個模式中，以描述這三者之間的相互作用情形。後續. 立. 勞利模式經 Garin(1966)、Wilson(1974)、Batty(1976) 、Putman(1979)等人的. ‧ 國. 的模式。. 學. 改良，但其分派原理是不變的，為四十年來在都市發展預測上應用最為廣泛. ‧. 勞利模式之預測是建立在經濟基礎理論和引力模型上，依據經濟基礎理. y. Nat. 論，各地區的產業活動可分為兩大部門，一為基礎產業部門，該部門的活動. sit. 所製造的產品主要供本地區以外的消費，由基礎及業數決定區域的人口和及. al. n. 成正比。. er. io. 業總數；另一部門為服務業部門(或稱零售業部門)，此及業數的多寡和人口. Ch. engchi. 四、加林勞利模式(Garin- Lowry model). i n U. v. 加林勞利模式是 Garin(1966)改良原始勞利模式提出的分析方法，依據. 經濟基礎理論與空間互動關係，預測產業活動與居住活動之規模與分佈。此模式較 Lowry 模式更具結構性及彈性，無居住密度、非基礎產業規模、土地面積等條件限制，且利用「增量」之方式進行公式推導與分派。其改進方向主要有二項:一是以空間互動分析模式取代潛力模式為活動量分派模式，另一方式是使活動量分派模式與經濟基礎理論利用矩陣予以整合。加林勞利模式可作為分析地區產業活動與居住活動規模與分布之運用。. 2-9.

(36) 第三節重大交通建設對人口及產業空間分布、互動模型過往國外研究高快速公(鐵)路系統建設對國家及區域發展影響相關研究方面，多從經濟發展角度切入，探討高快速公(鐵)路系統建設對於其沿線交流道鄰近區域經濟發展變化。然而高速公路建設計畫對經濟發展的影響效應相當廣泛，包括用路人因使用運具習慣不同，而對運輸計畫所帶來的影響有不同觀點，所關心的經濟影響優先性、衡量方式及相關的分析方法皆有所不同，進而衍生出各種不同的經濟分析方法、效益衡量方式及理論主張。. 治政如:Epps and Stafford(1975)利用多元迴歸分析分法，得出交通量、距交流道大立距離、與都會區距離、地區人口等因素會對土地使用型態產生影響；Gaegler, 在交通可及性改善對於區域人口、產業分布影響之相關文獻相當豐富，. ‧ 國. 學. March and Weiner(1979)分析重大交通建設基礎設施增建和交通可及性改善對於區域經濟發展影響；Stephanedes and Eagle(1986)以時間序列資料研究美. ‧. 國公路投資是否會影響製造業和零售業就業情形；Moon(1987)應用逐步迴歸分析探討影響交流道附近地帶發展型態的重要變數，包括：交通流量、靠近. y. Nat. sit. 都市之距離、交流道建造前發展情況和距離下個交流道之距離；Nechyba 與. er. io. Strauss(1998)探討重大交通運輸投資對於區域發展影響，以人口、產業、土. al. n. v i n Ch Baum-Snow(2007) 以計量經濟模型測試美國高速公路系統對都會區之郊區 engchi U 地價值等地區經濟產業結構和都市型態的改變為主要探討對象；. 化現象產生之影響程度，認為美國州際高速公路系統對於都會區域有疏散人口壓力效果；Javier, Ana and Juan(2010)則探討新的公路基礎投資建設對於鄰近區域經濟、人口發展所造成的外溢效果；Richard et al(2010)將重點放在高速公路建設與土地使用變化之因果關係上，並整合延遲調整(lag adjustment) 區域成長模型，來檢驗加州三個城鎮(都市型、小城鎮型和都市遠郊區域)在新的高速公路設施投資與人口變化、就業地點選擇之因果關係。而國內歷年來相關探討研究，如:葉光毅(1988)建立中山高速公路沿線地區產業聚集型態之判別模式；周享民(1990)探討北宜高速公路對宜蘭縣的產. 2-10.

(37) 業發展影響；馮正民與王文林(1991)探討交流道附近地區土地使用規劃方案 (類型與規模)產生方法；林楨家(1991)、馮正民與林楨家(1992)及陳偉志(1995) 就高(快)速公路與高速鐵路對台灣北部區域或西部各地區之影響，進行實證及推估工作；交通部台灣區國道新建工程局(1992)除分析中山高速公路對沿線鄉鎮市產業的影響外，更提出各類型交流道附近適宜土地使用類別之建議; 交通部運輸研究所(1994)就高(快)速公路與高速鐵路兩項，對人口、產業與經濟，在地區、區域與國家層級進行完整的影響分析；馮正民等人(1995)探討台灣地區西部走廊高快速運輸系統區域人口聚集性的影響；白仁德、岳裕智、林建元(2000)以高速公路交流道影響圈內各鄉鎮市區製造業發展與其距交流道的距離的函數關係應用統計迴歸分析，以各鄉鎮市區距交流道的距離. 政治大變數的距離影響模型，並研究發現產值變數較為不顯著，僅樓地板面積之差立作為自變數；各鄉鎮市區之製造業發展作為因變數，建立以距離為主要說明. 異較具顯著性；薛明生、賴世剛(2003)透過迴歸相關分析之檢證，並檢測高. ‧ 國. 學. 速公路興建是否影響人口分布的自主性；林楨家、馮正民、黃麟淇(2005)以臺灣地區本島 323 個鄉鎮市之人口、產業、土地使用以及旅運資料作為模型. ‧. 校估樣本，運用聯立方程式模型建構地方發展模型，根據校估結果推測與高. sit. y. Nat. 鐵系統有關之交通可及性改善與都市可發展土地面積增加對地方人口與產業具有影響性；賴世剛(2007)則針對過去三十年來台灣地區鄉鎮人口規模之. io. n. al. er. 分布進行統計分析說明城鄉差距之都市兩極化現象；白仁德(2008)運用地理. i n U. v. 資訊系統(GIS)結合歷年戶口普查資料，以「里」為最小空間分析單位，探. Ch. engchi. 討福爾摩沙高速公路北部路段建設前後，沿線地區人口空間分佈變化，進行事前事後比較的空間分析工作，並應用迴歸分析建立空間影響模型，以驗證並說明各項影響效應；陳彥光(2009)運用空間引力模型分析探討河南省鶴壁市各行政區之間的人口流動情形。除了上述種種計量經濟與空間統計方法來評估交通建設對區域人口、產業等各種因素所產生之影響外，引力模型(Gravity Model)則在城鄉規劃中被廣泛應用之空間交互作用模型，其引力模型基本理論與應用範圍如下列所示。. 2-11.

(38) 引力模型(Gravity Model) 引力模型是以 Newton (1687)所提出萬有引力公式為基礎，其萬有引力定律為:「宇宙任兩物體相互的吸引力(F)與兩物體的質量乘積(M)成正比，並與其間距離(D)平方成反比」。Stewart(1948)和 Zipf(1946)兩人獨立同時提出引力模型，致力於兩個城市之間空間交互作用。其發展公式(8)。. M=. (𝑃1 ‧𝑃2 ). (8). 𝐷. 其引力代表為:兩個城市人口之積，除以其間的距離。以此呈現兩個城市間的相互作用水平隨著距離的變化，呈現一種線性關係。應用引力模型在. 政治大心選址分析等區位選擇提供相當精確的依據。故引力模型在經濟地理、城市立地理、人口地理等方面均有廣泛的運用(陳彥光，2009)。而採用旅行工作模. 一定範圍內可使空間結構研究精確化，並可為產業、交通運輸、城鎮或市中. ‧ 國. 學. 型(journey-to-work model)，可以分析並預測一個城市中各個鄉鎮之間的人口流動情況。. ‧. 而空間引力模型有許多種形式，包含 Wilson 的最大熵模型，是一種流. Nat. sit. y. 量的空間分布模型，空間相互作用模型在國外城市規劃研究，如:義大利的. io. er. 威尼斯城市中心地區規劃研究中有具體之運用。而交通運輸旅次分布之引力模式的理論基礎及關係式是模仿 Newton 的萬有引力定律，故稱之(公式 9)。. n. al. C h F = GM M e n gDc h i 1 2. 2. i n U. v. (9). Reilly (1931)將引力概念應用於都市系統之分析，認為兩地之間相互作用與兩地之大小成正比，並與其間距離成反比，其為公式 10(凌瑞賢，1991)。 I ij =. KM i M j Dijb. 其中. 2-12. (10).

(39) I ij. ：兩地之間相互作用(如人民往來人數，或電話、郵件數等). M i ， M j ：兩地之大小(通常以人口表示) Dij. ：兩地間距離或旅行時間. K、b：常數，相當於重力常數。. 第四節空間自相關分析及運用空間統計（spatial statistics）中的空間自相關（spatial autocorrelation）. 政治大分析來探討區域人口空間分布、犯罪行為、生物多樣性與教育資源分布等種立種課題之集中分散現象探討。如: 張淑貞、李素馨(2011)運用空間自相關分可以同時處理區位及屬性資料（Griffith, 1992），國內外皆有運用空間自相關. ‧ 國. 學. 析說明台中西屯區街頭搶奪犯罪問題之熱點分析。陳奕奇、劉子銘(2008) 以空間統計分析方法探討台灣地區教育成就之城鄉差距。張學聖、李佳蓁(2008). ‧. 運用台南市 2003 年到 2005 年一一九來電顯示及派遣資訊系統的資料，結. y. Nat. 合空間地理資料系統之熱點分析功能，經由地址對位空間座標轉換，建置各. sit. 項都市災害歷史案件發生點資料，以討論都市災害發生區位空間聚集或分散. n. al. er. io. 之特性。林惠鈴(2007)將熱點分析運用於青少年偏差行為和犯罪聚集地區之. i n U. v. 課題分析。賴致瑜 (2006)以熱點分析之核密度推估圖和Getis-Ord 的G值等. Ch. engchi. 空間測量工具說明台北市住宅竊盜案區位集中程度以及可能造成竊盜案的區位選擇因素，研究成果除可較清楚解析都市災害之空間特性，亦可作為相關都市防災策略參考。空間資料之分析與傳統的統計分析主要有兩大差異，其中之一是空間資料在 d 維空間中具有某種空間相關性，也因為空間資料具有這項特點，部份度量空間集散程度的指標是以空間自相關(spatial autocorrelation)為基礎，空間自相關是指地物在空間上的分布具有空間相依性(spatial dependence)，即距離近者性質相近，距離遠者差異較大，此觀念所衍生的指標可分為全域空間自相關(global spatial autocorrelation) 與區域空間自相關(local spatial 2-13.

(40) autocorrelation)。前者以 Moran’s I 為代表，後者以 Getis’s G 為代表。Moran’s I 以二空間單元相鄰與否做為公式中的一項參數，但如此僅考慮到相鄰，並沒有考慮到遠近，Getis’s G 可用距離輔助判斷地物關聯，但這樣的修正方式忽略了距離所形成的範圍內外，皆仍有長短距離的差別(翁培文、蔡博文， 2006)。而空間自相關分析之計算，主要用來檢測資料中是否存在空間相依性，分為全域型空間自我相關分析和地區型空間自我相關分析兩個部份，利用全域型空間自我相關分析來判斷研究對象在空間上聚集程度，並利用地域型空間自我相關分析來了解其聚集區位。本研究將同時運用全域型空間自相關分析之 Moran’s I 值檢定台灣地區人口及產業是否受高速公路建設影響而有集中或分散之特性，接續使用地區. 政治大. 型空間自我相關分析之熱點分析 G 統計量找出人口及產業在空間分布的熱. 立. 點(hot spot)所在，以說明在研究範圍內之人口及產業空間分布是否受到高. ‧. ‧ 國. 學. 速公路系統建設之影響而有空間聚集或離散之現象。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 2-14. i n U. v.