基于高鐵視角下的遼寧省城市輻射能力現(xiàn)狀分析

王國力， 邵宇佳， 宋 昂

(1.遼寧師范大學 地理科學學院，遼寧 大連 116029；2.東北財經(jīng)大學 投資工程管理學院，遼寧 大連 116025)

隨著科學技術(shù)的進步，較遠距離的出行，高鐵是首選.我國國家鐵路局把開行時速大于250 km(含預留)、初期運行時速達到200 km的鐵路稱為高鐵.高鐵是運行時速快，設(shè)計標準高的一種高速行駛的交通工具.高鐵的可達性是衡量網(wǎng)絡(luò)中各個城市之間的通達狀況和聯(lián)系難易程度的關(guān)鍵性要素，能體現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展.社會網(wǎng)絡(luò)分析法是通過各個城市之間的聯(lián)系程度來構(gòu)建矩陣關(guān)系模型，并從矩陣關(guān)系中探究其對整個網(wǎng)絡(luò)的影響，是研究各個城市之間關(guān)系的重要指標.高鐵建設(shè)縮減時空成本，減輕鐵路運輸?shù)膲毫?，增強和完善運輸系統(tǒng)，產(chǎn)生“時空收斂”效應，促進地區(qū)經(jīng)濟向好發(fā)展，同時高速鐵路的建設(shè)也會產(chǎn)生高鐵發(fā)展不均衡、環(huán)境污染、票價高上座率低等環(huán)境和社會問題.對于高鐵的研究早期集中于歐洲和日本等地區(qū)，Sasaki K研究了日本新干線開通之后對日本可達性的影響[1],而中國開始起步較晚，甚至晚于新加坡等國家.但是最近，我國對高鐵建設(shè)的研究逐漸增多，并發(fā)展迅速，謝雙玉等人運用網(wǎng)絡(luò)分析法和空間句法綜合評價了武漢市A級景點的可達性并指出其中的問題，提出可行性的對策[2]，虞洋、宋周鶯、史坤博以百度指數(shù)作為聯(lián)系強度的依據(jù)，用社會網(wǎng)絡(luò)分析的方法研究省域之間的網(wǎng)絡(luò)格局和層級結(jié)構(gòu)[3]，李賢文、白建軍、唐尚紅提出“節(jié)點成本”的網(wǎng)絡(luò)分析方法來測算可達性指標，對有無高鐵的時空成本進行分析[4]，王宇寧、楊安娜通過構(gòu)建“時間—距離”模型，利用天津市的軌道交通道路網(wǎng)，來分析天津的軌道交通通勤圈的可行性和城市職住的合理性，并對可能的問題給予對策和建議[5]，初楠臣等人構(gòu)建了城際高鐵聯(lián)系強度模型，結(jié)合社會網(wǎng)絡(luò)分析研究東北高鐵的格局特征和演變趨勢[6]，曹小曙等人從不同視角分析了不同時期的高鐵建設(shè)對關(guān)中平原城市群核心區(qū)域的可達性趨勢及其影響[7].

遼寧省高鐵網(wǎng)絡(luò)處于東北三省的最南端，是加強東北與中國各地聯(lián)系的重要路徑，是東北通往中國各地區(qū)的橋梁，對支撐東北三省的網(wǎng)絡(luò)格局已經(jīng)經(jīng)濟做出了重要的貢獻.目前關(guān)于高鐵建設(shè)的研究主要集中于可達性、中心性、與旅游相結(jié)合等方面，可達性和中心性相結(jié)合的研究較少.基于此，本文通過社會網(wǎng)絡(luò)分析的方法研究遼寧省高鐵的中心性和可達性，

對高鐵視角下的遼寧省城市的輻射和吸引能力進行分析和評價.利用Ucient、Netdraw等軟件，對遼寧省的現(xiàn)狀高鐵進行比較分析和研究，揭示高鐵對經(jīng)濟發(fā)展的重要作用和意義，為遼寧省的高鐵建設(shè)完善提供依據(jù).

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

遼寧省下設(shè)14個地級市，共有59個市轄區(qū)，雖然地處東部沿海，但緯度較高，北部連接吉林和黑龍江，是東北三省的最南端，東側(cè)毗鄰日本韓國，南臨黃海、渤海，西側(cè)與河北和內(nèi)蒙古接壤，海陸位置優(yōu)越，港口貿(mào)易發(fā)達，是東北地區(qū)與外界聯(lián)系的重要樞紐.遼寧省平地勢從北向南降低，東西兩側(cè)高于中部地區(qū)，東西兩側(cè)地形有一定的起伏，中部地勢起伏和緩，大體呈馬蹄形向渤海傾斜.GDP總量24 909.5億元，總?cè)丝跒? 351.7萬人，因此，遼寧省高鐵的建設(shè)與開通對東北的發(fā)展具有十分重要的意義.

1.2 研究數(shù)據(jù)

主要是基于高鐵的每日的班次來研究，選取了2018年5月16日這一天的遼寧省高鐵的班次，通過12306高鐵購票網(wǎng)查詢到了高鐵的班次，提取出遼寧省各市之間的頻次，做出13×13的頻次矩陣，由于撫順沒有高鐵站點，因此在做可達性數(shù)據(jù)時剔除了撫順市，中心性由于撫順有一定數(shù)據(jù)數(shù)值因此保留了.本文的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于《2018年遼寧省統(tǒng)計年鑒》.

2 研究方法

2.1 可達性

可達性是測算區(qū)域各城市之間的通達程度和交通的難易程度，時空距離對可達性的影響很大，因此采用加權(quán)平均旅行時間和可達性指數(shù)對其進行分析.

2.1.1 加權(quán)平均旅行時間

由于遼寧省各城市的發(fā)展狀況不同，僅用時間和空間距離測算兩個城市之間的可達性有一定的片面性，因此本文引入社會經(jīng)濟指標來分析，使其研究結(jié)果與實際更相符.城市的加權(quán)平均旅行時間與高鐵的可達性呈反比，公式如下：

(1)

其中，Ai為加權(quán)平均旅行時間，Tij為城市i到j(luò)的最短旅行時間，Mj為城市質(zhì)量，用遼寧省的人口總量，GDP和道路及交通設(shè)施用地的面積來計算.

2.1.2 可達性指數(shù)

可達性指數(shù)更直接的反應高鐵對城市之間通達便捷程度的影響，公式如下；

(2)

其中，n表示城市的數(shù)量，當可達性指數(shù)大于1時，說明該城市的可達性水平較差，當可達性指數(shù)小于1時，說明該城市的可達性水平較高.

2.2 社會網(wǎng)絡(luò)分析法

社會網(wǎng)絡(luò)分析法的中心性是用于分析高鐵網(wǎng)絡(luò)視角下的各個市之間的聯(lián)系以及各個市之間的集聚和擴散能力.

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)密度

使用ucient來計算遼寧省的網(wǎng)絡(luò)密度.網(wǎng)絡(luò)密度可以分析各城市之間的聯(lián)系強度，一個地區(qū)網(wǎng)絡(luò)密度越大，表明該地區(qū)內(nèi)各城市網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的聯(lián)系越密切，聯(lián)系強度越高.

2.2.2 節(jié)點中心性

衡量各城市節(jié)點對外直接的聯(lián)系能力.一個城市節(jié)點的點入度越高，說明該城市對其他城市有更多的直接聯(lián)系能力，對其他城市的要素和資源的吸引力越好，更容易使資源和要素集聚到此.反之，點出度越高，說明該高鐵城市的擴散能力越高，對周圍城市的輻射能力越強.

2.2.3 接近中心性

反映在網(wǎng)絡(luò)中某一城市與其他城市之間的接近程度，衡量一個城市的控制能力和通達情況.接近中心度高，該高鐵城市的通達程度較高，有較高的吸引和輻射能力，吸引集聚大量的要素和資源，對其他城市控制能力強，同時其他城市對該高鐵城市的依賴能力也較強.

2.2.4 中間中心性

一個城市的重要性既取決于其鄰接城市的數(shù)量和重要程度，反映一個城市的控制能力和中介效應.中間中心性越大，說明該高鐵城市對其他城市控制能力越強，中介效應越強，高鐵城市的吸引和輻射能力越強.

2.2.5 凝聚子群

是一種常見的社會網(wǎng)絡(luò)子結(jié)構(gòu)分析方法，讓復雜的網(wǎng)絡(luò)由繁變簡單，更能看清其中的關(guān)系和結(jié)構(gòu).高鐵聯(lián)系越密切同質(zhì)性越強，更容易形成凝聚子群.

3 研究結(jié)果與分析

3.1 可達性分析

3.1.1 加權(quán)平均旅行時間

計算得出各城市平均加權(quán)旅行時間為1.410 h，其中鞍山平均加權(quán)旅行時間為0.807 h，朝陽平均加權(quán)旅行時間為2.349 h，兩市相差為1.542 h，各市加權(quán)平均旅行時間差距較大.鞍山、遼陽、沈陽的平均加權(quán)旅行時間在前三位，到達鞍山、遼陽、沈陽最為容易(表1).沈陽市是遼寧省的省會城市，處于遼寧的核心地位，鞍山和遼陽均與沈陽相連接，地理位置優(yōu)越，是重要的交通樞紐，有一定的城市吸引與輻射能力.平均加權(quán)旅行時間以沈陽、鞍山、遼陽為中心向四周遞減，呈現(xiàn)出“中心—外圍”的格局，空間上沿京哈客運專線，哈達高鐵向東南、西南、北部拉伸分布的格局[8].大連經(jīng)濟發(fā)展較好，但因為三面環(huán)海，又是遼寧的始發(fā)站和終點站，大連高鐵的樞紐能力較弱，沒有與經(jīng)濟的發(fā)展相匹配.

表1 遼寧省各市加權(quán)平均旅行時間及可達性指數(shù)

3.1.2 可達性指數(shù)

在加權(quán)平均旅行時間的基礎(chǔ)上計算的可達性指數(shù)，鞍山的可達性指數(shù)最小為0.572，朝陽的可達性指數(shù)最大為1.667，鞍山和朝陽的可達性差值為1.095，鞍山的可達性最好，朝陽的可達性最差(表1).可達性指數(shù)和加權(quán)平均旅行間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān).可達性以沈陽—鞍山—遼陽為中心向四周遞減，邊緣城市的可達性水平較低，低于中心城市.沈陽、鞍山、錦州、營口、遼陽、盤錦的可達性指數(shù)小于1，可達性水平較高.大連、本溪、阜新、鐵嶺、朝陽、葫蘆島的可達性指數(shù)大于1，可達性水平較差，主要因為這些城市的地理位置處于邊緣地區(qū)，地理位置稍差，交通的便捷程度低，到其他城市的時間成本和空間成本都較大，經(jīng)濟發(fā)展稍慢.從空間分布來看，可達性水平高的城市，交通基礎(chǔ)設(shè)施占地面積大，經(jīng)濟發(fā)展水平高，吸引要素集聚，可達性水平差的城市，經(jīng)濟發(fā)展較差，大量的要素資源流出，容易產(chǎn)生強者恒強，弱者恒弱的“馬太效應”.

3.2 社會網(wǎng)絡(luò)分析

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)密度

網(wǎng)絡(luò)密度越大，(network density)，是網(wǎng)絡(luò)中實際存在的邊數(shù)與可容納邊數(shù)上線的比值，是網(wǎng)絡(luò)中線路總長度與面積的比.網(wǎng)絡(luò)密度是從宏觀的角度刻畫網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點間相互連接的密集程度.網(wǎng)絡(luò)密度越大，說明網(wǎng)絡(luò)中高鐵節(jié)點聯(lián)系越緊密[9]，道路的高鐵聯(lián)系程度越密切.遼寧省高鐵網(wǎng)絡(luò)的密度為0.725 3，標準差為0.446 4，高鐵城市的聯(lián)系較為緊密，標準差不大，高鐵的離散程度較小，遼寧省內(nèi)高鐵聯(lián)系較強，便于要素的流動，很大程度上減少了距離衰減效應，產(chǎn)生“時空收斂”效應.聚類系數(shù)為0.848，達到較好的程度，遼寧省內(nèi)要素流動充分，結(jié)構(gòu)洞少[10]，由一個城市到達另一個城市較為容易，要素流動較迅速.由于撫順市沒有高鐵站點，對外聯(lián)系能力較弱，一定程度上限制了要素流入流出，其余城市節(jié)點聯(lián)系相對較好(圖1).

圖1 遼寧省高鐵網(wǎng)絡(luò)密度結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 節(jié)點中心度

遼寧省高鐵城市節(jié)點中心度的點入度和點出度成正相關(guān)，各城市的中心度相差較大，省內(nèi)有一定集聚和擴散能力，沈陽市穩(wěn)居第一，大連由于地理位置三面環(huán)海是重要的港口城市，也是遼寧省高鐵的終點站和始發(fā)站，城市間的聯(lián)系能力較弱，但也穩(wěn)居前三，高鐵中心城市地位穩(wěn)固，高鐵對內(nèi)對外的聯(lián)系能力強.沈陽、營口、鐵嶺、朝陽、葫蘆島的點入度大于點出度，高鐵城市的集聚功能強，吸引要素向城市流動.大連、錦州、遼陽點出度大于點入度，高鐵城市的擴散能力大于集聚能力，推動要素更好的擴散流動，城市的輻射作用顯著.用自然斷裂點法將圖中劃分為五個區(qū)域，節(jié)點中心度以沈陽為中心，沈陽—大連高鐵線向兩側(cè)遞減，高鐵在城市間的聯(lián)系上有一定的集聚擴散作用.受地理位置因素的影響，外圍城市的省內(nèi)聯(lián)系能力相對較弱(表2).

3.2.3 接近中心度

遼寧省的接近中心度的格局和節(jié)點中心度的格局大體相符，撫順沒有高鐵站點與其他城市相差較大，其余城市之間的區(qū)域差異相差不大.沈陽、大連、鞍山位列前三位，到其他城市的通達能力較強，高鐵要素的流動能力強，受遼寧省內(nèi)其他城市的控制能力弱.撫順、遼陽、朝陽的接近中心度相對較弱，受其他城市的控制能力一定程度上較大，對其他城市的依賴程度大.營口、葫蘆島、鐵嶺的點入度大于點出度，要素吸引能力強，吸引大量的資源匯聚到此.錦州、遼陽的點出度大于點入度，到其他城市更加便捷，要素的擴散作用強.用自然斷裂點將圖劃分為多個區(qū)域，接近中心度呈現(xiàn)沈陽—鞍山—大連為中心向東西兩側(cè)遞減的格局，東部與南部的要素聯(lián)系密切，高鐵聯(lián)系的實力更強(表2).

表2 遼寧省城市中心度

3.2.4 中間中心度

遼寧省內(nèi)城市中間中心度相差不大，沈陽、大連、鞍山位于前三位處于高鐵的核心地位，對其他城市的控制能力強，中介效應大，控制著省內(nèi)要素的輸入和輸出，大連雖然是始發(fā)和終點城市，但因為其良好的經(jīng)濟能力和位于大連—營口、大連—鞍山的高鐵線路上，在城市間高鐵的要素流動上依然有一定的對其他城市的控制能力.鐵嶺、葫蘆島、撫順的中間中心度最低，基本不具備對其他城市的控制能力，控制要素能力較弱.自然斷裂點將圖中劃分為五類，中間中心度以大連—鞍山—沈陽高鐵線路為中心向東西兩側(cè)遞減的格局，西部略高于東部，西部的要素控制能力稍強，呈現(xiàn)出一定的“核心—邊緣”趨勢(表2).

3.2.5 凝聚子群

地理區(qū)位和高鐵線路導向性是構(gòu)建凝聚子群的關(guān)鍵性因素，空間距離過大會制約城市的發(fā)展.凝聚子群能反應省內(nèi)城市的組團和集聚擴散現(xiàn)象，用ucient-network-concor算法將遼寧省的凝聚子群分為四個部分，兩個關(guān)系對，兩個子群，沈陽—鐵嶺、朝陽—盤錦關(guān)系對，遼陽—鞍山—營口—大連和本溪—錦州—丹東—葫蘆島子群，關(guān)系對拉近了自身與其他城市和子群的時間距離，子群能很好地壓縮省內(nèi)的時空距離，使城際間的高鐵聯(lián)系更為緊密.關(guān)系對和子群產(chǎn)生小團體，團體內(nèi)的聯(lián)系強，加速要素流動.省內(nèi)的重點城市分別在北部和南部，處于交通核心位置，輻射能力強，帶動周圍地區(qū)的發(fā)展，東西兩側(cè)的城市為一般城市實力較弱，城市的密切程度也較弱對其他城市的控制能力不強.縱向和橫向的高鐵子群線路帶動了要素的集聚擴散，帶動了城市間的交流合作，加速了區(qū)域交通一體化的發(fā)展，推動經(jīng)濟的發(fā)展(圖2).

圖2 遼寧省高鐵網(wǎng)絡(luò)凝聚子群

4 結(jié)論與展望

(1)通過可達性和中心性來研究遼寧省高鐵對城市的輻射和吸引能力，選取日高鐵數(shù)據(jù)頻次作為主要的研究依據(jù)進行探究.為了使可達性的使用更加合理，采用了加權(quán)平均旅行時間和可達性指數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)選取的缺失而造成結(jié)果偏頗.遼寧省高鐵可達性主要以沈陽—鞍山—遼陽經(jīng)濟圈為中心向東西兩側(cè)遞減，呈現(xiàn)“核心-邊緣”的格局，在哈大高鐵發(fā)展的帶動下會形成“核心-多廊道”的格局，有利于推動高鐵城市經(jīng)濟的發(fā)展.

(2)高鐵的建設(shè)有一定的時空壓縮效應，能夠最大化的節(jié)約時間資源，通過構(gòu)建日高鐵頻次矩陣，結(jié)合社會網(wǎng)絡(luò)分析方法，對遼寧省各市發(fā)展及交通便捷程度進行探討，遼寧省高鐵的網(wǎng)絡(luò)密度較好，中心性以沈陽為中心呈現(xiàn)“核心-邊緣”模式，不僅吸引資源要素集聚，還承擔著中介的功能，成為資源和要素的中轉(zhuǎn)站，對整個遼寧省的經(jīng)濟發(fā)展起到至關(guān)重要的作用.

(3)在選取城市質(zhì)量指標時看出，可達性和中心性較好的城市經(jīng)濟發(fā)展狀況也較好，合理利用各個城市的資源和要素，實現(xiàn)資源要素最大化最合理的流動.拓展同城效應，拉動內(nèi)需，加速城市化.高鐵對經(jīng)濟的發(fā)展一方面有促進促進作用，高鐵會帶動沿線地區(qū)的發(fā)展，增加周邊城市的就業(yè)，一定程度上緩解就業(yè)困難的問題，另一方面高鐵在建設(shè)過程中會產(chǎn)生環(huán)境污染等城市問題.本文數(shù)據(jù)使用高鐵頻次矩陣是城市網(wǎng)絡(luò)單一的維度，如何科學構(gòu)建多維度的城市網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系是今后研究需要關(guān)注的地方.