沿海副省級(jí)城市交通發(fā)展水平評(píng)價(jià)

王琳，陳秀嶺，許云飛

(山東交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250031)

0 引言

大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)沿海副省級(jí)城市同為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展城市，其交通發(fā)展水平對(duì)引領(lǐng)和帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展有重要影響[1]。5個(gè)城市不僅具有類似的政策優(yōu)勢(shì)，在聯(lián)通國(guó)內(nèi)、對(duì)接國(guó)際等方面也有相似的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。在此類城市的交通強(qiáng)市建設(shè)過(guò)程中，有必要通過(guò)“評(píng)價(jià)、比較、分析”來(lái)明確某城市在同類城市中的發(fā)展定位，及其與高水平城市之間的差距，從而找出城市交通建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。本文在“交通強(qiáng)國(guó)”建設(shè)背景下，依托“青島交通強(qiáng)市建設(shè)”項(xiàng)目，對(duì)包含青島市在內(nèi)的5個(gè)沿海副省級(jí)城市的交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，以明確青島市在同一類別城市中交通發(fā)展的優(yōu)勢(shì)及短板。

研究者采用了多種方法對(duì)城市交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中綜合評(píng)價(jià)方面應(yīng)用最多的方法主要有層次分析法、德爾菲法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、數(shù)據(jù)包絡(luò)法、灰色關(guān)聯(lián)度法等[2-4]。文獻(xiàn)[5-6]運(yùn)用層次分析法和數(shù)據(jù)包絡(luò)法對(duì)城市客運(yùn)交通進(jìn)行評(píng)價(jià)研究；張矢宇等[7]基于主層次分析和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析對(duì)城市生態(tài)交通發(fā)展進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)[8-9]運(yùn)用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)城市交通系統(tǒng)進(jìn)行研究；唐攀[10]運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法和可拓物元評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)交通系統(tǒng)的綠色發(fā)展?fàn)顩r；邱實(shí)等[11]利用德爾菲法與模糊評(píng)價(jià)法對(duì)城市軌道交通的商業(yè)定位進(jìn)行評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)[12-13]通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析法評(píng)價(jià)交通發(fā)展水平。不同評(píng)價(jià)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同評(píng)價(jià)情景。層次分析法[14-15]是通過(guò)構(gòu)建包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層的指標(biāo)體系，將定性分析轉(zhuǎn)換為定量分析的一種綜合性評(píng)價(jià)方法，通常與德爾菲法相結(jié)合用于指標(biāo)權(quán)重的確定，計(jì)算過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。模糊評(píng)價(jià)法[16]則是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論將定性轉(zhuǎn)換為定量的一種評(píng)價(jià)方法，能較好地判別模糊、不確定問(wèn)題，但其多目標(biāo)評(píng)價(jià)模型相對(duì)復(fù)雜。本文綜合比較各評(píng)價(jià)方法，基于易操作性、客觀性等原則，選擇灰色關(guān)聯(lián)聚類法對(duì)大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)城市的交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

以大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)沿海副省級(jí)城市為研究對(duì)象，對(duì)其交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定5個(gè)同類、同級(jí)城市的交通發(fā)展位次。結(jié)合時(shí)代發(fā)展背景，基于綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通的基本特征[17]，“交通強(qiáng)國(guó)”的基本內(nèi)涵[18-20]，及對(duì)交通發(fā)展水平的研究[21-22]，本文著重從公路交通、鐵路交通、港口交通、民航交通、城市交通5個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建原則

為了能夠更加客觀、準(zhǔn)確的對(duì)此類城市的交通發(fā)展水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，必須明確構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)遵循的原則。

1)綜合性。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)全面覆蓋城市交通、公路交通、鐵路交通、民航交通、港口交通5個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，考慮到每個(gè)指標(biāo)所反映內(nèi)容的單一性，所選指標(biāo)應(yīng)具有典型代表性。

2)科學(xué)性。指標(biāo)體系應(yīng)能夠科學(xué)反映所評(píng)價(jià)城市的交通發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在進(jìn)行每個(gè)指標(biāo)選擇時(shí)，需要對(duì)其內(nèi)涵進(jìn)行深入探討，必須具有完備的科學(xué)理論基礎(chǔ)，從而達(dá)到支撐所評(píng)價(jià)內(nèi)容的效果。

3)客觀性。根據(jù)沿海副省級(jí)城市的特點(diǎn)，構(gòu)建專屬的交通發(fā)展水平的特色指標(biāo)體系。同時(shí)盡可能摒棄面積、人口等非交通類因素對(duì)城市交通發(fā)展水平評(píng)價(jià)的影響。

4)可操作性。選取的指標(biāo)應(yīng)具有充分的可操作性。指標(biāo)的選擇應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單，且容易采集。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1)全市面積人口除數(shù)與建成區(qū)面積人口除數(shù)

不同城市在進(jìn)行交通綜合發(fā)展水平的橫向?qū)Ρ葧r(shí)，比較結(jié)果會(huì)不同程度的受到城市人口規(guī)模、面積規(guī)模等客觀因素的影響。因此，在對(duì)同類型城市的交通發(fā)展水平比對(duì)時(shí)，應(yīng)盡量去除此類客觀因素的影響。

利用幾何平均法分別得到全市面積人口除數(shù)與建成區(qū)面積人口除數(shù)

Pq=(AqN)1/2,

(1)

Pj=(AjN)1/2,

(2)

式中：Aq、Aj分別為全市面積與全市建成區(qū)面積，N為全市常住人口數(shù)。

用交通指標(biāo)分別除以相應(yīng)的Pq或Pj，以排除人口、面積因素的干擾。例如：公路里程、客貨運(yùn)輸量等全市范圍的交通統(tǒng)計(jì)量除以Pq，城市交通類大部分評(píng)價(jià)指標(biāo)除以Pj，分別得到排除人口、面積因素干擾的新的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2)公路當(dāng)量里程

城市的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展情況是反映交通發(fā)展水平的重要方面，其中，公路里程是反映公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平的重要指標(biāo)之一，但各級(jí)公路總里程不能準(zhǔn)確地反映出城市的公路建設(shè)規(guī)模和實(shí)力，因此，用等級(jí)公路平均通行能力的折算系數(shù)αc對(duì)公路里程進(jìn)行二級(jí)當(dāng)量里程換算，有：

s=∑lcαc,

(3)

式中：s為公路二級(jí)當(dāng)量里程；c為公路等級(jí)，取值按照各等級(jí)公路通行能力的平均值[23]計(jì)算；lc為c級(jí)公路里程。

αc如表1所示。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

對(duì)大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)城市分別從總支撐及城市交通、公路交通、鐵路交通、民航交通、港口交通5種交通方式共6個(gè)層面選取合適的指標(biāo)構(gòu)建交通發(fā)展水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表2所示。

2 評(píng)價(jià)方法

灰色聚類是根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)矩陣或白化權(quán)函數(shù)將一些觀測(cè)指標(biāo)或觀測(cè)對(duì)象劃分成若干個(gè)可定義類別的方法[24]。根據(jù)聚類方法的不同又分為灰色關(guān)聯(lián)聚類和灰色白化函數(shù)聚類等，前者主要用于同類因素的歸并，后者主要用于檢驗(yàn)研究對(duì)象是否歸屬于預(yù)設(shè)的不同類別?？紤]到本文主要是對(duì)不同城市交通發(fā)展水平的評(píng)價(jià)，涉及指標(biāo)眾多，無(wú)法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象(5個(gè)城市)提前進(jìn)行類別預(yù)設(shè)，故選用能將系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化的灰色關(guān)聯(lián)聚類法進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

本研究不采用以往對(duì)評(píng)價(jià)變量進(jìn)行聚類的思路，而對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行聚類，以便在對(duì)城市交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)的同時(shí)，找出發(fā)展水平類似的城市并將其歸為一類，即對(duì)5個(gè)類似城市的交通發(fā)展水平進(jìn)行分級(jí)定位評(píng)價(jià)。

2.1 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

在進(jìn)行評(píng)價(jià)分析時(shí)，由于各指標(biāo)的單位、數(shù)量級(jí)等不同，無(wú)法進(jìn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)的直接計(jì)算。因此，考慮到指標(biāo)數(shù)據(jù)的可比性與綜合性，需要對(duì)所得指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理。選用線性比例變換法對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

效益指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值

pij=xij/xjmax,

(4)

式中：xij為第i個(gè)城市第j個(gè)指標(biāo)的原指標(biāo)值，xjmax為指標(biāo)j對(duì)應(yīng)的最大值。

成本指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值

pij′=xjmin/xij,

(5)

式中xjmin為指標(biāo)j對(duì)應(yīng)的最小值。

2.2 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度

根據(jù)所構(gòu)建的指標(biāo)體系，以各交通發(fā)展指標(biāo)的最佳值(依據(jù)指標(biāo)的屬性確定最佳值為最大值或最小值)構(gòu)成一個(gè)虛擬的“最佳城市”作為基準(zhǔn)，計(jì)算被評(píng)價(jià)各城市各指標(biāo)與最佳值的關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)度越大，說(shuō)明被評(píng)價(jià)城市與“最佳城市”越接近，其交通發(fā)展越好。之后將計(jì)算結(jié)果按關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，進(jìn)而對(duì)被評(píng)價(jià)各城市的交通發(fā)展優(yōu)劣進(jìn)行初步定位。

假設(shè)城市Si的交通發(fā)展水平指標(biāo)序列為Xi={xi1，xi2，…,xij}(i=1，2，…，5;j=1，2，…，24)(注：xij為經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理之后的指標(biāo)值)，“最佳城市”對(duì)應(yīng)的指標(biāo)序列為X0={x0j|x0j=maxi(xij)，則Xi對(duì)于X0在指標(biāo)k處的關(guān)聯(lián)度系數(shù)[25]為：

(6)

式中：x0k為指標(biāo)k對(duì)應(yīng)的最大值；xik為第i個(gè)城市第k個(gè)指標(biāo)的值；ρ為分辨系數(shù)，ρ=0.5。

則Xi對(duì)于X0的關(guān)聯(lián)度

(7)

式中n=24。

2.3 聚類分析

在灰色關(guān)聯(lián)度分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步算出不同城市間的關(guān)聯(lián)度差異，通過(guò)灰色相似關(guān)系矩陣找到各個(gè)城市之間的親疏關(guān)系和“最大樹”，并依據(jù)所選臨界值λ進(jìn)行同類別結(jié)果的聚類，并通過(guò)譜系圖對(duì)聚類分析結(jié)果進(jìn)行表征，最后通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的聚類分析對(duì)評(píng)價(jià)城市的交通進(jìn)行排序。

設(shè)關(guān)聯(lián)度集為R={γi|i=1，2，…，5}，則各分析對(duì)象間的關(guān)聯(lián)度差異矩陣

(8)

式中：eii′為γi相對(duì)于γi′的差異系數(shù)，eii′=|γi-γi′|/γi；i、i′=1,2，…，5。

差異性距離矩陣

(9)

式中：dii′為差異距離，dii′=eii′+ei′i。

相似關(guān)系矩陣

(10)

通過(guò)對(duì)稱矩陣Rg與臨界值λ即可得到5個(gè)不同城市的聚類結(jié)果。

3 具體評(píng)價(jià)

3.1 計(jì)算面積人口除數(shù)

根據(jù)各城市2016年統(tǒng)計(jì)年鑒等官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，查找5個(gè)城市的人口數(shù)、人均GDP、城市總面積、城市建成區(qū)面積的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 5個(gè)城市的有關(guān)數(shù)據(jù)

應(yīng)用式(1)(2)及表3對(duì)大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)城市的Pq和Pj進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表4所示。由表4可知：深圳Pq與Pj排名相差較大，而其他城市兩者的位次為相同或相近?？梢娚钲谙鄬?duì)于其他4個(gè)城市而言，城市化程度、社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力等都相對(duì)超前。

表4 2016年5個(gè)城市的Pq與Pj

3.2 計(jì)算關(guān)聯(lián)度及關(guān)聯(lián)度系數(shù)

由式(6)計(jì)算得到5個(gè)城市二級(jí)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，如表5所示。由式(7)計(jì)算得到大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)城市的關(guān)聯(lián)度分別為0.572、0.597、0.533、0.701、0.777，即5個(gè)城市的交通發(fā)展水平由高到低依次為：深圳、廈門、青島、大連、寧波。

表5 二級(jí)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

3.3 灰色關(guān)聯(lián)聚類分析結(jié)果

由表5得到大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)城市在交通發(fā)展水平方面的關(guān)聯(lián)度集R=(0.572，0.597，0.533，0.701，0.777)，利用式(8)～(10)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)聚類分析，得到灰色相似關(guān)系矩陣

(11)

圖1 灰色聚類譜系圖

式(11)中最靠近主對(duì)角線的對(duì)角線構(gòu)成聚類的“最大樹”(0.889，0.706，0.281，0.733)，即：大連與青島的相似關(guān)系值為0.889，青島與寧波的相似關(guān)系值為0.706，寧波與廈門的相似關(guān)系值為0.281，廈門與深圳的相似關(guān)系值為0.733，得如圖1所示的聚類譜系圖。

如圖1所示，當(dāng)取λ=0.73時(shí)，5個(gè)城市分為3類，分別為交通發(fā)展水平高的深圳和廈門，交通發(fā)展水平較高的青島和大連，以及交通發(fā)展水平相對(duì)較弱的寧波。

3.4 基于一級(jí)指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度分析

關(guān)聯(lián)聚類分析結(jié)果展示了5個(gè)沿海城市交通發(fā)展的綜合水平，但綜合評(píng)價(jià)結(jié)果不能明確每個(gè)城市自身發(fā)展的優(yōu)勢(shì)與短板，以及該城市未來(lái)交通發(fā)展的方向。據(jù)此，針對(duì)表2中一級(jí)指標(biāo)A1～A6分別利用灰色關(guān)聯(lián)度法計(jì)算5個(gè)城市的灰色關(guān)聯(lián)度集。即將表5中A1對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo){x1，x2，x3，x4}為一組，通過(guò)式(7)計(jì)算5個(gè)城市在總支撐下的灰色關(guān)聯(lián)度集R1=(0.562，0.373，0.415，0.805，0.761)。同理可得5個(gè)城市分別在城市交通、公路交通、民航交通、港口交通、鐵路交通下的灰色關(guān)聯(lián)度集分別為：R2=(0.697，0.625，0.649，0.788，0.915)，R3=(0.591，0.688，0.546，0.698，0.735)，R4=(0.407，0.460，0.519，0.630，0.668)，R5=(0.648，0.761，0.538，0.645，0.651)，R6=(0.410，0.689，0.469，0.540，0.669)。根據(jù)集合A1～A6繪制5個(gè)城市在一級(jí)指標(biāo)下的雷達(dá)圖如圖2所示。由圖2可明顯看出各個(gè)城市在一級(jí)指標(biāo)總支撐、城市交通、公路交通、民航交通、港口交通、鐵路交通下的優(yōu)勢(shì)與短板。

圖2 各類交通關(guān)聯(lián)度雷達(dá)圖

以青島市為例，從R1～R6中可得到青島市在總支撐、城市交通、公路交通、民航交通、港口交通、鐵路交通6個(gè)方面的關(guān)聯(lián)度分別為0.373，0.625，0.688，0.460，0.761，0.689。

1)從各類交通的發(fā)展來(lái)看:青島市在公路、港口、鐵路(未考慮高鐵)交通方面發(fā)展較優(yōu)，位于5個(gè)副省級(jí)城市的前列，但青島在民航交通、城市交通方面相對(duì)落后于其他城市。在由客貨總運(yùn)量、客貨總周轉(zhuǎn)量表征的總支撐方面，青島市落后于其他城市，且與廈門、深圳還有較大的差距。

2)從城市交通來(lái)看:青島地鐵發(fā)展較晚，且從高德大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看青島市在擁堵指數(shù)、公交綜合指數(shù)方面排名仍然靠后。從鐵路交通來(lái)看:未來(lái)隨著山東省運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及“公轉(zhuǎn)鐵”、“鐵水聯(lián)運(yùn)”的發(fā)展，青島市在鐵路貨運(yùn)方面的優(yōu)勢(shì)仍會(huì)持續(xù)，且本評(píng)價(jià)基于2016年的數(shù)據(jù)，在2018年濟(jì)青高鐵開通及山東高鐵網(wǎng)絡(luò)逐漸完善后，相應(yīng)的評(píng)價(jià)位次可能會(huì)發(fā)生一定變化。從民航交通來(lái)看:當(dāng)前青島市機(jī)場(chǎng)建設(shè)及機(jī)場(chǎng)吞吐量均落后于深圳、廈門，但預(yù)計(jì)在青島新機(jī)場(chǎng)建成及投入使用后，青島市民航實(shí)力會(huì)有較大的提升。從港口交通來(lái)看：青島市港口的萬(wàn)t級(jí)以上泊位占比在5個(gè)城市中排名第一，但水路運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量、集裝箱吞吐量等其他指標(biāo)排名均相對(duì)靠后，未來(lái)隨著青島自動(dòng)化碼頭優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮及多式聯(lián)運(yùn)的發(fā)展，其港口資源優(yōu)勢(shì)將得到進(jìn)一步發(fā)揮。

4 結(jié)論

1)大連、青島、寧波、廈門、深圳5個(gè)沿海副省級(jí)城市在總支撐、城市交通、公路交通、鐵路交通、民航交通、港口交通6個(gè)方面的綜合交通發(fā)展水平由高到低依次為深圳、廈門、青島、大連、寧波。

2)青島市在港口交通、鐵路(未考慮高鐵)交通方面發(fā)展具有優(yōu)勢(shì)，但在民航交通、城市交通方面相對(duì)落后于其他城市。在由客貨總運(yùn)量、客貨總周轉(zhuǎn)量表征的總支撐方面落后于其他城市，且與廈門、深圳還有較大的差距。