內地機場航空物流輻射范圍及格局演變研究

李玉民，劉 陽，王顯舜

(鄭州大學 管理工程學院，河南 鄭州 450001)

0 引言

航空物流在國民經(jīng)濟發(fā)展中扮演著重要角色，航空物流產(chǎn)業(yè)被稱作全球貿易與電商的驅動器，2017年空運貨物的價值占到全球貿易金額的34.6%。作為可以提供全球范圍物流運輸?shù)慕煌ǚ绞?，航空物流對全球?jīng)濟的貢獻占全球GDP的8%[1-2]。機場航空物流輻射范圍，又被稱作機場物流腹地，指的是位于機場周圍為機場提供航空貨運量，并且可以促進機場航空物流發(fā)展的最大地理范圍和地域。機場作為航空物流發(fā)展的重要依托，航空物流需求預測、航空公司貨運航線規(guī)劃等決策都與機場航空物流輻射范圍密切相關[3]。目前，已有學者對機場與其所依附城市間的關系、機場航空物流發(fā)展影響因素、機場航空客運服務范圍及可達性進行了一些研究[2,4-6]：①以往研究主要關注航空客運服務范圍，缺少有關航空物流輻射范圍的研究；②缺少考慮區(qū)域內機場的相互競爭力；③以往研究對象多為單個或小范圍區(qū)域內機場，缺乏全國格局下機場輻射范圍的劃分及動態(tài)格局演變研究。

合理測定內地各大機場航空物流輻射范圍是科學規(guī)劃內地機場布局和航空貨運網(wǎng)絡布局的理論基礎和重要前提。在范圍測定的基礎上對近年來范圍格局演變進行研究有利于揭示不同地區(qū)間產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展程度與發(fā)展速度差異，對區(qū)域經(jīng)濟和航空物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展都有著重要的現(xiàn)實意義[2]。基于以上分析，將內地航空物流競爭力較強的機場作為研究對象，選取2007、2012、2017年3個年份為研究時間節(jié)點，構建綜合評價指標體系，采用主成分分析法對所選19個機場3 a的航空物流綜合實力進行評價，利用基于斷裂點模型的加權Voronoi圖法對機場航空物流輻射范圍進行劃分界定并進一步分析其演變規(guī)律，探索影響機場航空物流格局演變的因素，為制定機場物流相關規(guī)劃提供理論依據(jù)，為區(qū)域經(jīng)濟和航空物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策參考。

1 研究對象、方法和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究對象

研究對象包括19個機場：三大門戶復合樞紐機場——北京首都機場(IATA代碼：PEK)、上海浦東/虹橋機場(PVG/SHA)、廣州白云機場(CAN)；8大區(qū)域性樞紐機場——重慶江北機場(CKG)、成都雙流機場(CTU)、武漢天河機場(WUH)、鄭州新鄭機場(CGO)、沈陽桃仙機場(SHE)、西安咸陽機場(XIY)、昆明長水機場(KMG)、烏魯木齊地窩堡機場(URC)；此外還選取了8個具有較強航空物流實力的機場，分別為深圳寶安機場(SZX)、杭州蕭山機場(HGH)、廈門高崎機場(XMN)、南京祿口機場(NKG)、天津濱海機場(TSN)、青島流亭機場(TAO)、大連周水子機場(DLC)、海口美蘭機場(HAK)。這19個機場的貨郵吞吐量集中度高達85%以上，同時也是近10 a內地航空貨郵吞吐總量排名前20的機場(筆者將上海浦東和虹橋機場視為一個對象，研究對象實際為19個)，代表了我國內地航空物流發(fā)展的最高水平。

1.2 研究方法

1.2.1 主成分分析法

主成分分析法可以將多個指標轉化為少數(shù)不相關的綜合性指標，在不損失指標價值的情況下對數(shù)據(jù)進行結構簡化，可以克服主觀賦值法客觀性不足的缺點。擬采用主成分分析法對19個機場的航空物流綜合實力進行評價。

1.2.2 基于斷裂點模型的加權Voronoi圖法

空間輻射范圍測定通常采用的方法有引力模型法、斷裂點法以及Wilson模型法等，但這些方法均無法完善地解決廣區(qū)域多發(fā)生點的范圍劃分問題[2,4-5]?；跀U展斷裂點模型的加權Voronoi圖法具有傳統(tǒng)模型所不具備的劃分不連續(xù)性問題能力，能夠有效解決廣區(qū)域多發(fā)生點范圍劃分問題[6]，故選用此方法對機場航空物流輻射范圍進行測定。

(1)斷裂點模型。斷裂點模型是在“零售引力規(guī)律”基礎上研究得出的理論[5]。將斷裂點模型應用到本文機場航空物流輻射范圍研究中，其公式為

(1)

式中：Di、Dj為相鄰兩機場i、j到斷裂點的距離；dij和dji表示兩機場間歐氏距離；Qi、Qj分別為兩機場的規(guī)模。為能更好地反映出機場航空物流發(fā)展水平與潛力，采用機場航空物流綜合實力對其進行評價，以綜合實力代表機場規(guī)模。

設ai、aj為機場i、j的航空物流輻射范圍擴張速度，由于dij=dji，則由式(1)可得

(2)

則可知相鄰兩機場航空物流輻射范圍擴張速度與其航空物流綜合實力的平方根成正比，那么相鄰兩機場航空物流輻射范圍可以看作是以自身航空物流綜合實力的平方根為權重不斷擴張形成的。

(2)加權Voronoi圖。Voronoi圖是一種重要的空間分析工具，功能為剖分平面空間[7]。設平面上一個點集S={p1,p2,p3,…,pn},n∈[3,+∞)，且任意兩點不共位、四點不共圓，d為兩點間的歐氏距離，x為區(qū)域內任意點，則有:

Ti={x:d(x,pi)

(3)

即在凸多邊形Ti中，任意內點x到凸多邊形發(fā)生點pi的距離都小于x到其他發(fā)生點pj的距離。

國外學者之后進行了拓展，提出了加權Voronoi圖理論[8-9]。加權Voronoi圖將空間中不同發(fā)生點的權重引入模型中，其定義式為：

(4)

式中：Vn(pi,λi)代表發(fā)生點pi所在的空間區(qū)域；λi、λj為pi、pj的權重(i=1,2,3,…,n)。

綜合以上分析，筆者提出將斷裂點模型和加權Voronoi圖結合，以機場航空物流綜合實力的平方根為權重，Vn(pi,Qi)代表機場在Voronoi圖中的航空物流輻射范圍空間區(qū)域，則機場航空物流輻射范圍劃分模型可表示為

(5)

1.3 數(shù)據(jù)來源

機場相關指標數(shù)據(jù)來源于中國民用航空局全國機場生產(chǎn)統(tǒng)計公報、各機場官方網(wǎng)站和相關規(guī)劃；機場所在城市相關指標數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》及相應城市的統(tǒng)計年鑒、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

2 機場航空物流綜合實力評價

2.1 指標體系構建

結合航空物流特點，從機場所在城市社會經(jīng)濟環(huán)境、周邊交通運輸條件、機場規(guī)模及物流水平方面選取12個指標構建機場航空物流綜合實力評價指標體系[4-6,10]，具體如表1所示。

表1 機場航空物流綜合實力評價指標體系Table 1 The factors of comprehensive strength evaluation for aviation logistics of airport

2.2 綜合實力評價

運用SPSS 22.0軟件對指標數(shù)據(jù)進行標準化處理，然后進行主成分分析。為更直觀地反映各機場綜合實力，對直接計算出的數(shù)值進行轉換，使其變?yōu)檎?。為確保原得分的大小排序不變，對原得分在[1,10]上進行變換[11]：

(6)

表2 各機場航空物流綜合實力得分與排名Table 2 The score of comprehensive strength and the ranking of aviation logistics of each airport

航空物流綜合實力不僅可以反映機場的發(fā)展勢頭，同時也反映出機場所在城市及地區(qū)的經(jīng)濟實力與發(fā)展?jié)摿?。由?可知，內地機場在航空物流發(fā)展方面具有顯著的地域分布不均衡特征，2007—2017年間綜合實力相對較強的機場大多分布在東南沿海地區(qū)，也有個別在中西部地區(qū)，東北地區(qū)機場綜合實力相對較弱，總體呈現(xiàn)出“東南高，西北低”的分布規(guī)律。

3 航空物流輻射范圍與格局演變分析

通過Arcgis10.2軟件計算并劃分2007、2012、2017年內地各機場的航空物流輻射范圍，可以得到具體劃分及格局演變情況。

通過像素填充法對分區(qū)加權Voronoi圖面積進行計算[12]，得到各機場航空物流輻射范圍面積及其占陸地國土空間的比重，具體結果及變化趨勢如表3所示。

3.1 輻射范圍分析

按2017年機場的航空物流輻射范圍大小可將機場分為4類：

Ⅰ類機場的航空物流輻射范圍較廣，該類機場占陸地國土面積的比重均在5%以上，包括北京首都機場、烏魯木齊地窩堡機場、成都雙流機場、廣州白云機場、沈陽桃仙機場和西安咸陽機場。

Ⅱ類機場的航空物流輻射范圍中等，占陸地國土面積1%～5%，該類包括重慶江北機場、鄭州新鄭機場、杭州蕭山機場、武漢天河機場、昆明長水機場、南京祿口機場和廈門高崎機場。

Ⅲ類機場雖然航空物流綜合實力很強，但是航空物流輻射范圍較小，該類包括上海浦東/虹橋機場和深圳寶安機場。以上海浦東/虹橋機場為例進行說明，其航空物流綜合實力雖位于內地首位，但輻射區(qū)域卻相對較小，分析認為，導致該現(xiàn)象主要有兩方面原因：首先，長三角地區(qū)機場密度較大，區(qū)域內存在許多航空物流實力強勁的機場，一定程度上限制了上海浦東/虹橋機場在內地的物流輻射范圍擴張[2]；其次，上海位于東部沿海地區(qū)，加權Voronoi圖法暫時無法測量其輻射范圍在陸地空間以外的部分。深圳寶安機場原因與此類似，不再進行單獨說明。

Ⅳ類機場的航空物流綜合實力較弱，航空物流輻射范圍較小，包括青島流亭機場、天津濱海機場、大連周水子機場和海口美蘭機場。

通過機場綜合分析可知，機場航空物流輻射范圍與其綜合實力密切相關，但并不完全是正相關關系，如東南沿海地區(qū)多數(shù)機場的綜合實力并不弱，但輻射范圍卻相對較小，說明除航空物流綜合實力外，輻射范圍還受到機場地理區(qū)位、所處區(qū)域機場密度及周圍機場競爭關系的影響。

3.2 格局演變與趨勢分析

通過對比2007、2012、2017年物流輻射范圍及表3輻射范圍占比變化可以發(fā)現(xiàn)，內地機場的航空物流輻射范圍格局近年來總體上變化并不顯著，但局部地區(qū)存在較為明顯的變化。

表3 各機場2007、2012、2017年航空物流輻射范圍占內地陸地國土空間比重Table 3 The proportion of the radiation range of aviation logistics to land area in 2007, 2012, 2017

2007年以來，鄭州新鄭機場、武漢天河機場、成都雙流機場、重慶江北機場、西安咸陽機場、烏魯木齊地窩堡機場、青島流亭機場的航空物流輻射范圍呈現(xiàn)不斷擴張的趨勢。其中鄭州新鄭機場是內地航空物流輻射范圍擴張速度最快的機場，其輻射范圍在近10 a間擴張了約50%。

而上海浦東/虹橋機場、北京首都機場、廣州白云機場、天津濱海機場、昆明長水機場、廈門高崎機場、南京祿口機場的航空物流輻射范圍則呈現(xiàn)縮小狀態(tài)。這些輻射范圍呈現(xiàn)縮小狀態(tài)的機場中不乏我國內地航空物流發(fā)展中的“領頭羊”，由于近10 a來它們的航空物流發(fā)展速度慢慢地被周圍地區(qū)機場超越，導致其航空物流輻射范圍不斷縮小。此外，通過3個時間點的對比發(fā)現(xiàn)，近年來深圳寶安機場、?？诿捞m機場、大連周水子機場、沈陽桃仙機場、杭州蕭山機場的航空物流輻射范圍雖有些許擴張或收縮趨勢，但總體上幾乎無變化。

通過對這些機場區(qū)位及變化趨勢進行綜合分析發(fā)現(xiàn)，航空物流輻射范圍呈擴張態(tài)勢的機場多數(shù)位于我國中西部地區(qū)，而東南沿海、華北、東北地區(qū)機場航空物流發(fā)展速度相對中西部地區(qū)較為緩慢，這些地區(qū)機場航空物流輻射范圍多呈現(xiàn)收縮或者變化不明顯的狀態(tài)。

3.3 格局演變影響因素分析

在機場航空物流綜合實力測算中，通過對因子荷載矩陣與主成分貢獻率分析發(fā)現(xiàn)，2007年對機場航空物流綜合實力影響最大的三因素分別為機場航空貨郵吞吐量、貨運周轉量與高速公路密度；2012年影響最大的三因素變化為機場航空貨郵吞吐量、高速公路密度、進出口總額；2017年影響最大的三因素又變化為進出口總額、GDP、機場航空貨郵吞吐量。這說明機場航空物流發(fā)展的核心影響因素已逐漸由起初機場的自身航空物流基礎條件、周邊交通網(wǎng)絡狀況轉變?yōu)闄C場所依附城市的整體經(jīng)濟與外向型產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

中西部地區(qū)航空物流發(fā)展態(tài)勢良好，是因為近年來隨著“一帶一路”、西部大開發(fā)及長江經(jīng)濟帶等國家重大戰(zhàn)略的提出和實施，中西部地區(qū)的區(qū)位和政策優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，中西部經(jīng)濟發(fā)展迎來黃金時期。與此同時，近10 a來我國內地機場的航空物流貨運已深度融入全球產(chǎn)業(yè)鏈與供應鏈之中，作為內陸地區(qū)對外開放的橋頭堡，中西部地區(qū)機場及其周邊區(qū)域的外向型、航空親和性產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快。而東南沿海地區(qū)、華北地區(qū)及東北地區(qū)的大多數(shù)城市2007—2017年處于產(chǎn)業(yè)轉型、企業(yè)轉移時期，這些地區(qū)的整體發(fā)展速度與發(fā)展穩(wěn)定性稍落后于中西部地區(qū)，導致機場航空物流輻射范圍也隨之呈現(xiàn)出相對穩(wěn)定或縮小的態(tài)勢。

4 結論

(1)我國內地機場在航空物流發(fā)展方面具有顯著的地域分布不均衡特征，綜合實力相對較強的機場大多分布在東南沿海地區(qū)，個別在中西部地區(qū)，而東北地區(qū)機場綜合實力相對較弱，總體呈現(xiàn)出“東南高，西北低”的分布規(guī)律。

(2)我國內地機場按航空物流輻射范圍面積可劃分為4類，其中北京首都機場、烏魯木齊地窩堡機場、成都雙流機場、廣州白云機場、沈陽桃仙機場和西安咸陽機場的航空物流輻射范圍最廣。

(3)2007—2017年中西部地區(qū)大部分機場的航空物流輻射范圍呈現(xiàn)擴張趨勢；而東南沿海地區(qū)、華北地區(qū)、東北地區(qū)的機場航空物流發(fā)展速度與發(fā)展穩(wěn)定性稍落后于中西部地區(qū)，大部分機場的航空物流輻射范圍相對穩(wěn)定或縮小。

(4)機場所在城市整體經(jīng)濟與外向型產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平逐漸成為影響我國內地機場航空物流發(fā)展的關鍵因素，同時也在時刻影響著內地機場航空物流輻射范圍格局的變化。

(5)機場航空物流輻射范圍的大小與自身航空物流綜合實力的強弱并不完全成正相關，輻射范圍還受到機場自身地理區(qū)位、所在地區(qū)機場密度和周圍機場發(fā)展情況的影響。

此外，采用基于斷裂點模型的加權Voronoi圖法劃分得到機場航空物流輻射范圍，從方法的應用角度來看合理性較強，但該方法暫時無法測定機場航空物流輻射范圍在陸地國土空間以外的部分，得到的輻射范圍有時并不完全反映機場的實際情況，有待進一步研究與完善。