多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性分析
——以長(zhǎng)江中游城市群為例

鐘業(yè)喜， 吳思雨， 吳青青

(江西師范大學(xué)1.地理與環(huán)境學(xué)院，2.江西經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究院，江西 南昌 330022)

由于自然與人為災(zāi)害的頻發(fā)，韌性概念逐漸受到關(guān)注[1]?！绊g性”(Resilience)源于拉丁詞“resilio”，意為一個(gè)系統(tǒng)在外部干擾后仍能維持自身的穩(wěn)定和核心功能不受破壞的能力[2]。1973年，霍林將韌性引入生態(tài)學(xué)[3]，此后在地理學(xué)與城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。隨著韌性理論與實(shí)證研究的陸續(xù)進(jìn)行，有關(guān)“區(qū)域韌性”的理論構(gòu)建與實(shí)證分析已成為研究熱潮[4][5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于經(jīng)濟(jì)[6]、生態(tài)[7]、社會(huì)[8]和工程[9]等多視角對(duì)區(qū)域韌性展開(kāi)了豐富的研究，結(jié)果表明城市網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)影響區(qū)域韌性[4，10]。城市網(wǎng)絡(luò)是城市在流動(dòng)空間作用下形成的具有一定功能和結(jié)構(gòu)的新型城市空間組合形式[11]，因此，研究城市網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性是對(duì)區(qū)域韌性認(rèn)知的延伸。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者在這方面的研究取得了階段性的突破。林櫻子認(rèn)為城市網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性是在面對(duì)外界干擾時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如何響應(yīng)沖擊并恢復(fù)、保持或改善原有系統(tǒng)特征與關(guān)鍵功能的能力[12]。彭翀等從區(qū)域韌性和城市網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)兩個(gè)方面對(duì)該概念進(jìn)行了補(bǔ)充說(shuō)明[13]。魏冶等從演化韌性視角對(duì)網(wǎng)絡(luò)韌性的概念進(jìn)行延伸[14]。隨著韌性理論與實(shí)踐的相繼展開(kāi)，學(xué)者們嘗試從區(qū)域?qū)用骈_(kāi)展案例研究。目前，國(guó)內(nèi)外城市網(wǎng)絡(luò)韌性的研究聚焦于經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)韌性[15]、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)韌性[16]、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)韌性[17]、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)韌性[18]和組織網(wǎng)絡(luò)韌性[19]等方面，學(xué)者們借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)計(jì)算機(jī)、供應(yīng)和組織網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性的進(jìn)行測(cè)度，研究表明網(wǎng)絡(luò)效率、傳輸性、層級(jí)性、連通性、多樣性等能夠識(shí)別網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性[20-22]。隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中斷模擬逐漸在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性分析中得到運(yùn)用。現(xiàn)有研究多采用蓄意攻擊或隨機(jī)攻擊的方法，探討無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)、小世界網(wǎng)絡(luò)等常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)模型[23-25]或特定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的總體韌性的變化、影響因素及韌性優(yōu)化策略以及主導(dǎo)性或者脆弱性節(jié)點(diǎn)失效下的網(wǎng)絡(luò)韌性[26-28]。部分學(xué)者意識(shí)到單要素城市網(wǎng)絡(luò)韌性研究忽略了城市網(wǎng)絡(luò)的多元性、復(fù)雜性和系統(tǒng)性，難以得出綜合的結(jié)論。基于此，彭翀、魏石梅等從傳輸性、聚集性、層級(jí)性和匹配性四個(gè)方面綜合分析了經(jīng)濟(jì)、信息和交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)韌性，并提出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性優(yōu)化策略[14，29]。謝永順等從層級(jí)性和匹配性兩個(gè)方面定量分析了金融、信息與創(chuàng)新多重網(wǎng)絡(luò)韌性類型、韌性演化特征以及網(wǎng)絡(luò)韌性優(yōu)化策略[2]。綜合現(xiàn)有研究來(lái)看，城市網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性研究取得了豐富的成果，但大多數(shù)研究視角相對(duì)單一，聚焦于能源、交通、金融、創(chuàng)新等某一城市屬性，對(duì)多重城市屬性網(wǎng)絡(luò)研究不足，為數(shù)不多的多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性研究均基于城市群內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，城市群外部網(wǎng)絡(luò)鮮有涉及。現(xiàn)有研究基于以電子信息、文化創(chuàng)意、快遞物流等為代表的行業(yè)或以生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、智能制造業(yè)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等為代表的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行宏觀尺度的研究，城市群尺度下的研究涉及較少。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性研究方法得到不斷的拓展，但目前仍然沒(méi)有形成統(tǒng)一的研究體系。交通、信息、企業(yè)流數(shù)據(jù)存在互補(bǔ)的關(guān)系，能夠揭示城市間經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化等多元領(lǐng)域的多層次隱性融合，更加真實(shí)、準(zhǔn)確地表征城市間聯(lián)系[30]。

基于此，本文以長(zhǎng)江中游城市群為研究對(duì)象，以經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性和基礎(chǔ)設(shè)施韌性為出發(fā)點(diǎn)，分別構(gòu)建企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、信息網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法，從層級(jí)性、匹配性、傳輸性和集聚性四個(gè)層面探索長(zhǎng)江中游城市群內(nèi)外部多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性并提出優(yōu)化路徑。

一、研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

(一)研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究范圍涉及《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》中的滬、蘇、浙、皖、湘、贛、鄂、川、渝、黔、滇11個(gè)省市總共110個(gè)地級(jí)及以上城市，其中長(zhǎng)江中游城市群28個(gè)地級(jí)市。

交通數(shù)據(jù)來(lái)源于盛名列車(chē)時(shí)刻表2019.05.05版本，并通過(guò)12306網(wǎng)上鐵路售票系統(tǒng)(https：//www.12306.cn/index/)進(jìn)行驗(yàn)證，基于城市間的列車(chē)班次構(gòu)建交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣。信息數(shù)據(jù)通過(guò)Python編程獲取2018年1～12月兩兩城市間的百度搜索指數(shù)，計(jì)算年平均關(guān)注度，由此構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣。企業(yè)數(shù)據(jù)通過(guò)“巨潮資訊網(wǎng)”(http：//www.cninfo.com.cn/cninfo-new/index)查詢各企業(yè)2018年的年度報(bào)告，對(duì)上市企業(yè)進(jìn)行篩查，剔除已經(jīng)停牌、退市以及在長(zhǎng)江中游城市群沒(méi)有子企業(yè)的母企業(yè)，基于母子企業(yè)聯(lián)系構(gòu)建企業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣。最后，借鑒程鈺等的研究成果[31]，將普鐵、高鐵和信息關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)視為同等重要，權(quán)重均為1/3，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建綜合網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣。

(二)研究方法

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬性差異直接影響區(qū)域的功能和韌性，這由網(wǎng)絡(luò)本身的屬性所決定[9，32-33]。換言之，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為表征區(qū)域網(wǎng)絡(luò)格局特征和評(píng)估區(qū)域韌性能力的重要途徑?，F(xiàn)有研究主要聚焦于區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)、網(wǎng)絡(luò)彈性和功能、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系開(kāi)展定性和定量分析，并認(rèn)為節(jié)點(diǎn)等級(jí)性和中心性、網(wǎng)絡(luò)異質(zhì)性和多樣性、網(wǎng)絡(luò)集聚性和關(guān)聯(lián)性等是影響網(wǎng)絡(luò)功能與結(jié)構(gòu)的重要因素[34-38]，本文從層級(jí)性、匹配性、傳輸性和集聚性來(lái)度量網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性。

(1)層級(jí)性

層級(jí)性主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)度分布進(jìn)行衡量，度分布斜率越大，網(wǎng)絡(luò)層級(jí)性越突出。對(duì)城市群網(wǎng)絡(luò)而言，通過(guò)借鑒位序——規(guī)模法則，將網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)度值從大到小進(jìn)行排序，然后進(jìn)行冪律曲線擬合，公式如下：

Kh=C(Kh*)a

ln(Kh)=ln(c)+(Kh*)

式中：Kh表示節(jié)點(diǎn)h的度；Kh*表示節(jié)點(diǎn)h在網(wǎng)絡(luò)中的位序；C為常數(shù)；a表示斜率。

(2)匹配性

式中：Ki是節(jié)點(diǎn)h的相鄰節(jié)點(diǎn)i的度；v是節(jié)點(diǎn)h所有相鄰節(jié)點(diǎn)的集合；D為常數(shù)；b是度關(guān)聯(lián)系數(shù)。若b>0，那么該網(wǎng)絡(luò)具有同配性；若b<0，那么該網(wǎng)絡(luò)具有異配性。

(3)傳輸性

傳輸性通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度指標(biāo)來(lái)進(jìn)行評(píng)估。如果平均路徑較長(zhǎng)，那么各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素流在網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的傳遞和擴(kuò)散不足，節(jié)點(diǎn)難以在面對(duì)外界干擾時(shí)及時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)韌性受損[40]。本文運(yùn)用學(xué)術(shù)界運(yùn)用廣泛的Dijkstar算法來(lái)計(jì)算平均最短路徑。其公式如下：

式中：L是網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度；n是節(jié)點(diǎn)數(shù)；dij是從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的距離。

(4)集聚性

網(wǎng)絡(luò)集聚程度一般通過(guò)平均聚類系數(shù)和局部聚類系數(shù)來(lái)度量。聚集程度較高的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)抱團(tuán)化現(xiàn)象嚴(yán)重，但也容易嚴(yán)重限制集團(tuán)外部的聯(lián)系，并可能因此誘發(fā)區(qū)域鎖定效應(yīng)和過(guò)度根植性現(xiàn)象的產(chǎn)生，最終降低網(wǎng)絡(luò)彈性[41]。

局部聚類系數(shù)是描述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)聚集程度的參數(shù)，節(jié)點(diǎn)i的聚類系數(shù)定義為：節(jié)點(diǎn)i的鄰居之間所實(shí)際具有的邊數(shù)與所有可能有的邊數(shù)的比值，即：

Ci=2Ei/Ki(Ki-1)

式中：ki是節(jié)點(diǎn)i的度，即節(jié)點(diǎn)i的相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)量；Ei是節(jié)點(diǎn)i鄰居間實(shí)際產(chǎn)生的連接數(shù)量。平均聚類系數(shù)一般通過(guò)所有節(jié)點(diǎn)局部聚類系數(shù)的平均值來(lái)計(jì)算，其公式如下：

二、長(zhǎng)江中游城市群多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性分析

(一)多要素網(wǎng)絡(luò)層級(jí)性差異顯著，極化效應(yīng)較為明顯

內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的度分布擬合曲線斜率a差異較大，介于[-0.3～1.4]，內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)層級(jí)性差異顯著，處于核心城市帶動(dòng)能力壯大發(fā)育階段的城市群。具體而言，交通、信息、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)度分布擬合曲線斜率a分別為-0.2531、-0.5701、-1.3245(圖1)，說(shuō)明企業(yè)網(wǎng)絡(luò)層級(jí)性更高，核心城市地位突出，網(wǎng)絡(luò)極化效應(yīng)明顯，大部分的企業(yè)聯(lián)系發(fā)生在少部分的城市之間，交通網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)扁平化特征。根據(jù)k均值聚類將中心度進(jìn)行聚類分析，企業(yè)、信息和交通網(wǎng)絡(luò)中心度值分別大于20、3219和48的可以當(dāng)作核心城市，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)核心城市包括武漢、長(zhǎng)沙和南昌，占總聯(lián)系量的39.8%；信息網(wǎng)絡(luò)核心城市包括武漢、南昌、長(zhǎng)沙和宜昌，占總聯(lián)系量的31.4%；交通網(wǎng)絡(luò)核心城市包括武漢、宜昌、長(zhǎng)沙、株洲、衡陽(yáng)、南昌、鷹潭和上饒8個(gè)城市，占總聯(lián)系量的46.9%，可見(jiàn)省會(huì)城市在企業(yè)和信息網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主導(dǎo)位置，既能向周邊城市產(chǎn)生強(qiáng)大的輻射，又能對(duì)周邊城市產(chǎn)生巨大的集聚效應(yīng)，與其他城市產(chǎn)生鮮明的對(duì)比(表1)。與信息網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，交通流作用下的城市網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系更加密切，城市之間相對(duì)均衡，沒(méi)有集聚與擴(kuò)散能力特別突出的城市。

圖1 長(zhǎng)江中游城市群內(nèi)部多要素聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)度分布

外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的度分布擬合曲線斜率a差異較大，介于[-2.1～-0.7]，層級(jí)性差異顯著(圖2)。具體而言，高鐵、普鐵、綜合、信息網(wǎng)絡(luò)度分布擬合曲線斜率a分別為-2.055、-1.627、-0.929、-0.7839，高鐵>普鐵>綜合>信息，說(shuō)明外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)中交通流視角下的城市間相互作用極化效應(yīng)明顯，少部分城市在交通網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮主導(dǎo)作用，大部分城市在交通網(wǎng)絡(luò)中處于被支配地位，交通網(wǎng)絡(luò)還有待完善，信息流作用下的城市網(wǎng)絡(luò)相對(duì)扁平化，所有城市在網(wǎng)絡(luò)中的地位相對(duì)平等，沒(méi)有形成首位度較高的核心城市，這也說(shuō)明信息流能夠有效突破地理距離的限制，在城市之間廣泛流動(dòng)。

表1 內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)聚類分析結(jié)果

圖2 長(zhǎng)江中游城市群外部多要素聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)度分布

(二)同配性和異配性網(wǎng)絡(luò)同在

內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)在匹配性上存在顯著分異，交通和信息網(wǎng)絡(luò)具有異配性特征，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)同配性特征明顯。具體而言，信息、交通、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)度關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為-27、-4.272、0.415(圖3)，說(shuō)明信息和交通網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)扁平化趨勢(shì)突出，尤其是信息網(wǎng)絡(luò)，對(duì)單個(gè)城市的中心度而言，與相鄰節(jié)點(diǎn)城市存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，度值高的城市與度值低的城市間也存在較強(qiáng)的聯(lián)系，城市聯(lián)系呈多元化和異質(zhì)性趨勢(shì)。這容易削弱高層級(jí)性所帶來(lái)的強(qiáng)烈的路徑鎖定和路徑依賴等潛在的危險(xiǎn)，同時(shí)能夠弱化核心節(jié)點(diǎn)城市、邊緣節(jié)點(diǎn)城市間的高效連接和密切聯(lián)系，當(dāng)受到外界干擾時(shí)有利于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)做出適應(yīng)性的調(diào)整，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。相對(duì)于交通和信息網(wǎng)絡(luò)而言，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中心化趨勢(shì)明顯，高度值的節(jié)點(diǎn)城市傾向于與同等地位的節(jié)點(diǎn)城市產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，高高集聚特征明顯，城市間的聯(lián)系路徑單一，同質(zhì)化趨勢(shì)明顯，呈現(xiàn)“富人俱樂(lè)部”現(xiàn)象，少數(shù)節(jié)點(diǎn)城市在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮強(qiáng)樞紐地位，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)韌性，當(dāng)受到嚴(yán)重的外界沖擊時(shí)，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)力不足。

圖3 長(zhǎng)江中游城市群多要素內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)度關(guān)聯(lián)

外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)中綜合、普鐵、信息網(wǎng)絡(luò)為異配性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，高鐵網(wǎng)絡(luò)為同配性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖4)。具體而言，綜合(-0.341)>普鐵(-0.0732)>信息(-0.03)，表明綜合網(wǎng)絡(luò)中城市節(jié)點(diǎn)之間存在多元化的聯(lián)系路徑，聯(lián)系自由靈活，能夠較好地應(yīng)對(duì)外界產(chǎn)生的干擾，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點(diǎn)缺失時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)還是能夠具有良好的連通性。普鐵網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)雖然沒(méi)有綜合網(wǎng)絡(luò)抗干擾的自適應(yīng)能力強(qiáng)，但也能夠較好地應(yīng)對(duì)外界產(chǎn)生的沖擊。高鐵網(wǎng)絡(luò)度關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.0461，表明網(wǎng)絡(luò)為度正關(guān)聯(lián)，同質(zhì)抱團(tuán)現(xiàn)象嚴(yán)重，核心節(jié)點(diǎn)城市的寡頭結(jié)構(gòu)與外圍結(jié)構(gòu)之間的橋接作用較弱，高度值與高度值之間的聯(lián)系強(qiáng)，沒(méi)有發(fā)揮核心節(jié)點(diǎn)的輻射帶動(dòng)作用，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松散，大部分節(jié)點(diǎn)游離于網(wǎng)絡(luò)邊緣，不利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性的提高。

圖4 長(zhǎng)江中游城市群多要素外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)度關(guān)聯(lián)

(三)網(wǎng)絡(luò)整體傳輸效率較高，要素流動(dòng)較暢通

在網(wǎng)絡(luò)傳輸性方面，從網(wǎng)絡(luò)傳輸速度來(lái)看，內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度小于1，表明內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的路徑傳輸效率較高，各要素在城市之間的中轉(zhuǎn)不會(huì)超過(guò)1個(gè)節(jié)點(diǎn)城市。交通、信息、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度分別為0.918、1、0.645，信息網(wǎng)絡(luò)平均路徑最長(zhǎng)，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)平均路徑最短，說(shuō)明企業(yè)網(wǎng)絡(luò)在長(zhǎng)江中游城市群中的擴(kuò)散能力相對(duì)較強(qiáng)，這可能與企業(yè)聯(lián)系路徑數(shù)量相對(duì)較少存在密切的關(guān)系，信息和交通要素流作用下的城市間的相互聯(lián)系的傳輸效率不及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，“流”要素向外流通的成本相對(duì)更高，需要加強(qiáng)交通和信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為城市間人口流動(dòng)、經(jīng)貿(mào)來(lái)往、物流配送等提供良好的條件，減少經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。

外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的平均路徑整體較低，均低于1，表明多要素外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸效率高，各要素流在城市之間能夠比較自由地流通。普鐵、高鐵、信息和綜合網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度分別為0.85、0.96、0.63和0.74，說(shuō)明長(zhǎng)江中游城市群與長(zhǎng)三角城市群、成渝城市群、云貴在交通和信息方面聯(lián)系暢通，長(zhǎng)江中游城市群在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中起到了承東啟西的作用，地理位置的優(yōu)越性得到充分的發(fā)揮。

(四)網(wǎng)絡(luò)集聚程度不一，呈現(xiàn)兩極分化趨勢(shì)

內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)集聚程度低于外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，受外部擾動(dòng)程度較小。內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的平均聚類系數(shù)介于[1-2.4]，交通、企業(yè)和信息網(wǎng)絡(luò)平均聚類系數(shù)分別為1.265、2.373、1，可見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)中大部分節(jié)點(diǎn)城市與其相連節(jié)點(diǎn)城市間存在聯(lián)系并形成小團(tuán)體，其中企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中城市抱團(tuán)現(xiàn)象最為明顯，信息和交通網(wǎng)絡(luò)城市間不存在明顯的抱團(tuán)趨勢(shì)。信息網(wǎng)絡(luò)平均路徑最長(zhǎng)，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)平均路徑最短，說(shuō)明企業(yè)網(wǎng)絡(luò)在長(zhǎng)江中游城市群中的擴(kuò)散存在明顯的路徑依賴和路徑鎖定特征，這可能與企業(yè)聯(lián)系路徑數(shù)量相對(duì)較少存在密切的關(guān)系，信息和交通要素流作用下的城市間的相互聯(lián)系的傳輸效率不及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的平均聚類系數(shù)介于[1.6-2.1]之間，普鐵網(wǎng)絡(luò)、高鐵網(wǎng)絡(luò)、信息網(wǎng)絡(luò)和綜合網(wǎng)絡(luò)平均聚類系數(shù)分別為2.07、2.099、1.618、1.618，普鐵和高鐵網(wǎng)絡(luò)中相鄰城市間的抱團(tuán)趨勢(shì)明顯強(qiáng)于信息網(wǎng)絡(luò)和綜合網(wǎng)絡(luò)。從韌性角度看，一方面，核心城市群整體的聚集程度高有利于小團(tuán)體成員間相互信任；另一方面，核心城市的相鄰城市聯(lián)系稀疏，有利于周邊城市的介入，從而使網(wǎng)絡(luò)具有應(yīng)對(duì)干擾的“魯棒性”[14]。

表2 多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性計(jì)算結(jié)果

三、多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形態(tài)模式分析

內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，交通呈多核心-邊緣組團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖5-a)。交通網(wǎng)絡(luò)主要形成以武漢、長(zhǎng)沙、南昌為核心，周邊城市為邊緣的多核心-邊緣組團(tuán)網(wǎng)絡(luò)，包括武漢都市圈、長(zhǎng)株潭城市群和環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群三大凝聚子群，通過(guò)Ucinet中的“網(wǎng)絡(luò)-凝聚力-密度-組密度”分析模塊計(jì)算組間密度發(fā)現(xiàn)，各子群內(nèi)部的密度明顯高于子群之間的密度，說(shuō)明各要素網(wǎng)絡(luò)中子群內(nèi)部聯(lián)系緊密，子群之間聯(lián)系不足(表3)。信息呈多核心均衡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖5-b)。通過(guò)Ucinet中的“網(wǎng)絡(luò)-凝聚力-密度-總密度” 分析模塊計(jì)算信息網(wǎng)絡(luò)整體密度發(fā)現(xiàn)，信息網(wǎng)絡(luò)總密度值為1，接近1(最大值)，理論上28個(gè)城市對(duì)存在756對(duì)有效聯(lián)系，實(shí)際上存在756對(duì)聯(lián)系，且50%以上的城市對(duì)之間的聯(lián)系量高于平均聯(lián)系量，說(shuō)明長(zhǎng)江中游城市群內(nèi)部各城市間建立了良好的聯(lián)系，沒(méi)有明顯的核心-邊緣結(jié)構(gòu)，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用。企業(yè)呈三角放射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖5-c)。長(zhǎng)江中游城市群內(nèi)部母子企業(yè)聯(lián)系主要集中在武漢、長(zhǎng)沙和南昌三大省會(huì)，占總聯(lián)系量的39.8%，其中長(zhǎng)沙與南昌的聯(lián)系最強(qiáng)，還有上饒、宜昌、鷹潭、萍鄉(xiāng)等少部分城市與省會(huì)城市存在母子企業(yè)聯(lián)系，少數(shù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主導(dǎo)地位，第五層級(jí)的13個(gè)城市(接近城市數(shù)量的1/2)的聯(lián)系總量不足總體的1/5，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)處于孤立狀態(tài)，“燈下黑”現(xiàn)象嚴(yán)重，“孤島”效應(yīng)明顯。

表3 多要素內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)組間密度

外部網(wǎng)絡(luò)中，高鐵呈點(diǎn)-軸分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖5-d)。主要形成以滬昆高鐵、漢滬蓉高鐵、京廣高鐵為一級(jí)軸線和以昌贛高鐵、昌九、九景衢高鐵等為二級(jí)軸線連接沿線周邊城市的點(diǎn)軸分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一級(jí)軸線在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮主導(dǎo)作用，一級(jí)軸線沿線節(jié)點(diǎn)城市聯(lián)系量占總聯(lián)系量的93.8%，滬昆高鐵、漢滬蓉高鐵、京廣高鐵沿線城市聯(lián)系量占總聯(lián)系量的比重分別為66.3%、17.8%、22.3%，滬昆高鐵串聯(lián)的城市最多，成為高鐵網(wǎng)絡(luò)中最重要的聯(lián)系通道；二級(jí)軸線為補(bǔ)充，形成“廊道”效應(yīng)顯著的分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。普鐵呈軸-輻交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖5-e)。主要形成以京九、京廣兩大南北干線和滬杭-浙贛-湘黔-貴昆這一東西干線為骨干，以武漢、南昌、長(zhǎng)沙、株洲、九江、上饒等交通樞紐或者門(mén)戶型城市為核心向周邊地區(qū)擴(kuò)散的軸輻交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。三大骨干鐵路線沿線城市聯(lián)系量占總聯(lián)系量的84.1%，滬杭-浙贛-湘黔-貴昆、京九、京廣沿線城市聯(lián)系量占總聯(lián)系量的比重分別為56.7%、27.7%、28.2%，滬杭-浙贛-湘黔-貴昆沿線節(jié)點(diǎn)城市最多，成為普鐵網(wǎng)絡(luò)中最重要的聯(lián)系通道。信息呈全域圈層等級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖5-f)。通過(guò)Ucinet中的“網(wǎng)絡(luò)-凝聚力-密度-總密度” 分析模塊發(fā)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)總密度值為1，說(shuō)明長(zhǎng)江中游城市群與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶信息聯(lián)系密切，其中省會(huì)城市間聯(lián)系密切，長(zhǎng)江中游城市群與上海、杭州、蘇州、合肥、重慶、成都、昆明和貴陽(yáng)八個(gè)中心城市的聯(lián)系量接近總體的1/3，等級(jí)效應(yīng)明顯，省會(huì)與地方中心之間次之，地方中心之間再次之，但長(zhǎng)江中游城市群與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的城市均存在聯(lián)系，理論上應(yīng)形成2016對(duì)聯(lián)系，實(shí)際存在2016對(duì)有效聯(lián)系，城市關(guān)聯(lián)性好。綜合呈多鏈扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖5-g)。在高鐵、普鐵和信息的綜合作用下，既體現(xiàn)高鐵網(wǎng)絡(luò)的“廊道”特征，又能反映普鐵網(wǎng)絡(luò)的軸輻特點(diǎn)，還能說(shuō)明信息網(wǎng)絡(luò)的圈層等級(jí)情況，形成了多核心的多鏈扁平網(wǎng)絡(luò)。

圖5 多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形態(tài)

四、多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性優(yōu)化策略

(一)突出核心，弱化邊緣，優(yōu)化全局

長(zhǎng)江中游城市群主要形成以武漢、長(zhǎng)沙和南昌為核心的倒三角發(fā)展格局，核心城市在城市群中居于主導(dǎo)地位，需要進(jìn)一步優(yōu)化總體格局，提升區(qū)域一體化水平。第一，做大做強(qiáng)核心城市，提高省會(huì)城市的首位度，突出核心城市的輻射帶動(dòng)作用，提升核心城市對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素的集聚擴(kuò)散能力，重點(diǎn)發(fā)展九江、上饒、岳陽(yáng)等區(qū)域性中心城市，將其培育成區(qū)域新的增長(zhǎng)極，帶動(dòng)全域發(fā)展，增強(qiáng)區(qū)域之間的互動(dòng)。第二是處理好核心-邊緣關(guān)系，撫州、景德鎮(zhèn)、婁底、益陽(yáng)、黃岡、咸寧等邊緣城市需要明確城市發(fā)展定位，在產(chǎn)業(yè)、貿(mào)易、交通、金融等方面加強(qiáng)與核心城市之間的聯(lián)系，成為核心城市的重要腹地，形成分工明確、結(jié)構(gòu)合理的城市合作。第三，發(fā)揮門(mén)戶城市的樞紐作用，推動(dòng)跨區(qū)域的合作。大力推動(dòng)咸寧-九江-岳陽(yáng)、九江-安慶-黃石、上饒-衢州等跨省域組團(tuán)發(fā)展，推動(dòng)上饒、衡陽(yáng)、宜昌分別作為東向?qū)娱L(zhǎng)三角、西南向接連云貴、西向聯(lián)動(dòng)成渝的重要節(jié)點(diǎn)，發(fā)揮長(zhǎng)江中游城市群承東啟西的區(qū)位優(yōu)勢(shì)?？傮w上，長(zhǎng)江中游城市群多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性的優(yōu)化在于通過(guò)發(fā)揮核心子群的協(xié)同效應(yīng)帶動(dòng)周邊城市融入其中，形成不同層級(jí)的密切關(guān)聯(lián)的城市組團(tuán)，發(fā)揮門(mén)戶城市的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)跨區(qū)域的交流合作，形成核心突出、邊緣弱化的整體格局。

(二)因地制宜，差異發(fā)展

武漢都市圈、長(zhǎng)株潭城市群和環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群是長(zhǎng)江中游城市群的重要組成部分，三大子群對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性的提升至關(guān)重要，需要結(jié)合城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)組團(tuán)發(fā)展。武漢都市圈一核獨(dú)大的結(jié)構(gòu)不利于網(wǎng)絡(luò)韌性的提升，需要結(jié)合城市的發(fā)展定位來(lái)引導(dǎo)城市發(fā)展，將城市的部分職能向周邊地區(qū)轉(zhuǎn)移，強(qiáng)化周邊城市功能的多樣化和專業(yè)化，通過(guò)企業(yè)投資、基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通、人員流動(dòng)等加強(qiáng)城市間的聯(lián)系，形成相對(duì)均衡的結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)株潭城市群多核結(jié)構(gòu)利于維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性，需要進(jìn)一步加強(qiáng)長(zhǎng)沙、株洲、湘潭與周邊城市的耦合，尤其是重視與常德、衡陽(yáng)等邊緣性城市的耦合，形成以長(zhǎng)株潭為三角核心向周邊擴(kuò)散的圈層放射狀發(fā)展格局。環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群中增長(zhǎng)極能力不足，應(yīng)該增強(qiáng)南昌綜合實(shí)力，加強(qiáng)昌撫、昌九、昌贛聯(lián)系，培育區(qū)域性中心城市，形成新余-宜春-萍鄉(xiāng)、景德鎮(zhèn)-上饒區(qū)域發(fā)展組團(tuán)，構(gòu)建等級(jí)結(jié)構(gòu)合理的城市體系。充分發(fā)揮區(qū)域中心城市的涓滴效應(yīng)和空間溢出效應(yīng)，發(fā)展壯大各地區(qū)的優(yōu)勢(shì)和特色產(chǎn)業(yè)，形成因地制宜、差異發(fā)展，協(xié)同進(jìn)步的發(fā)展思路。

(三)多要素全方位寬領(lǐng)域高質(zhì)量流動(dòng)

長(zhǎng)江中游城市群內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)傳輸效率有待提高，可以從以下幾個(gè)方面取得突破，為多要素的流動(dòng)提供良好的環(huán)境。一是完善交通體系。整體推進(jìn)高速公路、航運(yùn)、鐵路、航空等綜合立體交通走廊建設(shè)，提高海、鐵、路、空多式聯(lián)運(yùn)效率。依托沿江、滬昆、京九、二廣“兩橫三縱”重點(diǎn)發(fā)展軸線，將黃岡、益陽(yáng)、吉安等邊緣城市納入交通骨架建設(shè)范圍，形成以京廣線和浙贛湘黔線為骨架的“田”字型聯(lián)系通道[42]。此外還需依托“一帶一路”建設(shè)，完善和構(gòu)建多方位對(duì)外交流大通道。二是加強(qiáng)企業(yè)跨區(qū)域合作。首先建立良好的企業(yè)分工與協(xié)作體系，例如浙江吉利、安徽奇瑞、江西江鈴、湖北東風(fēng)、重慶長(zhǎng)安等通過(guò)合理的分工與合作，加強(qiáng)城市間的橫向與縱向聯(lián)系。其次打造產(chǎn)業(yè)集群，以沿江國(guó)家級(jí)、省級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)為載體，以大型企業(yè)為骨干，打造電子信息、高端裝備、汽車(chē)、家電、紡織服裝等優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)集群。最后根據(jù)資源稟賦、生態(tài)環(huán)境容量和主題功能定位，支持和鼓勵(lì)開(kāi)展產(chǎn)業(yè)園區(qū)戰(zhàn)略合作，建立產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移跨區(qū)域合作機(jī)制，以中上游地區(qū)國(guó)家級(jí)、省級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)為載體，建設(shè)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)和加工貿(mào)易梯度轉(zhuǎn)移承接地，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同合作、聯(lián)動(dòng)發(fā)展。三是信息交流。首先通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)中心等重大通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為城市間的交流提供良好的硬件環(huán)境。其次，根據(jù)不同城市的功能屬性(旅游城市、歷史文化名城、候鳥(niǎo)城市等)打造城市名片，提升知名度和吸引力，提高地方中心在網(wǎng)絡(luò)中的地位，使網(wǎng)絡(luò)連接路徑更加靈活化和多樣化。最后強(qiáng)化成都、重慶、昆明、武漢、長(zhǎng)沙、南昌、合肥、蘇州、上海等中心城市及其組群的核心地位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)科創(chuàng)中心、國(guó)家級(jí)產(chǎn)業(yè)園、大學(xué)城、研發(fā)基地等信息共享，鞏固和強(qiáng)化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的組織形式。

圖6 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性優(yōu)化思路

五、結(jié)論與討論

不同要素流作用下的城市網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)外部干擾時(shí)會(huì)做出不同的適應(yīng)性轉(zhuǎn)變，同一要素流在城市群內(nèi)部與城市群外部之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)外部干擾時(shí)也會(huì)有不同的適應(yīng)性變化，基于此，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層級(jí)性、匹配性、傳輸性、集聚性四個(gè)方面測(cè)度交通、信息、企業(yè)流作用下的長(zhǎng)江中游城市群內(nèi)、外部城市聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性，結(jié)果如下：

多要素聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)層級(jí)性和匹配性差異顯著，處于核心城市帶動(dòng)能力壯大發(fā)育階段的城市群。就層級(jí)性而言，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，企業(yè)>信息>交通；外部網(wǎng)絡(luò)中，高鐵>普鐵>綜合>信息。就匹配性而言，在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，交通和信息網(wǎng)絡(luò)屬于異配性網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性好；企業(yè)網(wǎng)絡(luò)屬于同配性網(wǎng)絡(luò)，韌性不足；在外部網(wǎng)絡(luò)中，普鐵、信息和綜合網(wǎng)絡(luò)屬于異配網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)性能力強(qiáng)；高鐵屬于同配網(wǎng)絡(luò)，韌性不足。就傳輸性而言，內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低于外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，主要是因?yàn)橥獠柯?lián)系網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)有向非封閉式聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，而內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無(wú)向封閉式聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致內(nèi)部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率低于城市群外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)。就集聚性而言，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)>交通>信息，外部網(wǎng)絡(luò)中高鐵>普鐵>綜合>信息，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中抱團(tuán)現(xiàn)象和依附現(xiàn)象明顯弱于外部，受外部擾動(dòng)程度較小。

多要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組織形態(tài)多樣。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，交通呈多核心-邊緣組團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有城市群空間格局高度一致，信息呈多核心均衡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，企業(yè)呈以武漢、長(zhǎng)沙和南昌為三角向外放射的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。外部網(wǎng)絡(luò)中，交通網(wǎng)絡(luò)依托京九、京廣、滬昆、沿江等鐵路干線，高鐵依托京廣、滬昆和漢滬蓉高鐵干線呈點(diǎn)-軸分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，普鐵依托京九、京廣、滬杭、浙贛-湘黔-貴昆線呈軸-輻交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，信息受城市等級(jí)的影響，呈全域圈層等級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合網(wǎng)絡(luò)受高鐵、普鐵和信息的影響呈多鏈扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為此，從突出核心，弱化邊緣，優(yōu)化全局、因地制宜，差異發(fā)展、多要素全方位寬領(lǐng)域高質(zhì)量流動(dòng)三個(gè)角度提出優(yōu)化路徑。

本研究從多要素視角分析了長(zhǎng)江中游城市群靜態(tài)的內(nèi)外部聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性，結(jié)果表明不同要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)韌性差異顯著，且組織形式不同，其韌性影響因素是復(fù)雜多樣的。未來(lái)還需要結(jié)合知識(shí)創(chuàng)新、人口流動(dòng)、物流貿(mào)易等數(shù)據(jù)，基于動(dòng)態(tài)演化視角從更小尺度對(duì)長(zhǎng)江中游城市群多要素網(wǎng)絡(luò)的演化韌性、功能韌性和拓?fù)漤g性進(jìn)行精細(xì)化的探究。