交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)度分析

李明星，趙金寶，徐月娟，劉文靜，姜嘉偉

(山東理工大學(xué) 交通與車輛工程學(xué)院，山東 淄博 255049)

隨著我國高速鐵路與高速公路的建設(shè)與發(fā)展，山東省的高鐵網(wǎng)與公路網(wǎng)布局愈發(fā)密集。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展一體化中，交通運(yùn)輸一體化是首要因素，同時也是影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展的基本條件。研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與交通可達(dá)性的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，有助于改善城市發(fā)展不平衡問題。經(jīng)濟(jì)與交通的關(guān)系歷來是各學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一，常運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)評價[1]、灰色關(guān)聯(lián)[2]、閾值回歸[3]、引力模型、熵權(quán)法[4]等模型與方法探究交通與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系。就研究對象而言，部分學(xué)者主要集中于研究交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間差異性規(guī)律，分別從國家、城市群[5-7]、省域[8-10]、單一城市[11-12]等層次研究兩者的相互關(guān)系。在交通可達(dá)性方面，國外學(xué)者Hansen[13]首次提出可達(dá)性是評價交通網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)綜合性指標(biāo)。就研究方法而言，大體可分為兩種，一種是基于空間視角，借助大數(shù)據(jù)平臺，結(jié)合各城市節(jié)點(diǎn)的最短旅行時間等構(gòu)建交通可達(dá)性模型。徐鳳等[5]和姚一民[14]利用權(quán)重法，建立加權(quán)平均旅行時間模型；程鈺等[15]針對濟(jì)南都市圈路網(wǎng)問題以縣域?yàn)橐暯?，提出將加?quán)平均旅行時間指標(biāo)與路線系數(shù)結(jié)合，構(gòu)建交通可達(dá)性模型。另一種是利用權(quán)重法對交通設(shè)施賦值評分以及量化各交通指標(biāo)建立交通可達(dá)性體系。于尚坤等[10]選取高速公路里程、公路密度、客貨運(yùn)量等5項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建可達(dá)性評價指標(biāo)體系；李健霆等[11]通過研究站點(diǎn)可達(dá)性、網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性及可達(dá)性變化率構(gòu)建湖南省長沙市的可達(dá)性評價體系；劉傳明等[16]通過校核可達(dá)性測算和投入產(chǎn)出比分析區(qū)域交通可達(dá)性。

總結(jié)現(xiàn)有成果，多以單一模型為主，綜合考慮兩種交通可達(dá)性方法的研究較少；經(jīng)濟(jì)和交通指標(biāo)系數(shù)多采用熵值法、AHP層次分析法等確定，其權(quán)重值僅考慮數(shù)據(jù)大小，不能反映數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系；關(guān)于實(shí)證分析的研究缺乏綜合系統(tǒng)的評價方法和規(guī)劃建議。

本文以山東省16個地市為例，以地區(qū)生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)增加值、人均可支配收入、人均消費(fèi)支出、衛(wèi)生機(jī)構(gòu)基數(shù)、高?；鶖?shù)等6項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)構(gòu)建經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)模型，利用主成分分析法確定各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)權(quán)重?；诠?、鐵路、航空、水路4種運(yùn)輸方式，綜合考慮市域內(nèi)通達(dá)性和省際間通達(dá)性，結(jié)合加權(quán)平均旅行時間建立市域內(nèi)交通可達(dá)性模型；選取交通基礎(chǔ)設(shè)施等級、公路相對評分值、運(yùn)輸能力等5項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建省際間交通可達(dá)性模型，通過客觀賦權(quán)法確定各交通指標(biāo)系數(shù)。利用交通與經(jīng)濟(jì)的耦合協(xié)調(diào)模型，研究交通可達(dá)性與區(qū)域經(jīng)濟(jì)間的相互作用關(guān)系，并根據(jù)研究結(jié)果提出合理性規(guī)劃建議。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

山東省地處黃河下游,東臨渤海、黃海,西北與遼東半島隔海相望，自北向南依次與河北、河南、安徽、江蘇四省接壤。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2021年山東省的GDP總量為83 095.9 億元,首次突破8 萬億大關(guān),位居全國第三，全省居民人均可支配收入35 705元。山東省鐵路營運(yùn)里程6 881 km,居全國第5位；公路通車總里程達(dá)28.68 萬km,居全國第2位；全省共有29座在建高鐵車站，四通八達(dá)的綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)正在加快構(gòu)建。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文數(shù)據(jù)來源于山東省、廣東省、江蘇省三省的《統(tǒng)計(jì)年鑒2021》及各地市的統(tǒng)計(jì)年鑒、三省的《交通年鑒2021》、12306網(wǎng)站、各機(jī)場官網(wǎng)等關(guān)于交通及經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)。利用ArcGIS 10.2軟件進(jìn)行數(shù)字化和拓?fù)涮幚?；公路、鐵路旅行時間來源于百度地圖和高德地圖；原始經(jīng)濟(jì)和交通數(shù)據(jù)經(jīng)過量化處理后，分別利用主成分分析法、客觀賦權(quán)法，得到各指標(biāo)評分系數(shù)。

2 模型建立

2.1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平模型

為充分反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)的整體水平，本文考慮到地區(qū)醫(yī)療條件、教學(xué)條件等能較好地反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平，選取GDP、人均消費(fèi)支出、衛(wèi)生機(jī)構(gòu)基數(shù)、高?；鶖?shù)等6項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，作為經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)f(xi)的測度指標(biāo)，計(jì)算公式為

(1)

式中：f(xi)為i市的經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)；Xij為i市第j項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；n為城市個數(shù)，n=16；m為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)個數(shù)，m=6；aj為在經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)中的權(quán)重，其值由主成分分析法確定。

2.2 交通可達(dá)性模型

交通可達(dá)性是指在交通網(wǎng)絡(luò)中從某一節(jié)點(diǎn)到達(dá)其他節(jié)點(diǎn)的便捷程度，市域內(nèi)的通達(dá)性反映聚集程度，有助于加強(qiáng)核心城區(qū)的輻射作用，影響物流集疏的時效性，省際間的通達(dá)性反映對外貿(mào)易、經(jīng)濟(jì)交流的便捷性，因此綜合交通可達(dá)性可以分為市域內(nèi)可達(dá)性與省際間可達(dá)性。

2.2.1 市域內(nèi)交通可達(dá)性模型

山東省內(nèi)的交通方式主要依賴公路和鐵路，故針對這兩種交通方式的最短旅行時間，以經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)f(xi)為權(quán)重構(gòu)建市域內(nèi)可達(dá)性模型。計(jì)算公式為

(2)

式中：Mi為城市i的最短加權(quán)旅行時間；Ti為城市i到達(dá)其他節(jié)點(diǎn)的最短旅行時間(h)，如表1所示。

表1 山東省各地市最短旅行時間 單位：h

(3)

2.2.2 省際間交通可達(dá)性模型

山東沿海港口泊位數(shù)有597個，總運(yùn)輸能力達(dá)8.6億t，民航機(jī)場12座，飛國內(nèi)、國際航線共670余條，水路、航空的交通便捷性不容忽視。故結(jié)合公路、鐵路、水路、航空4種交通方式，采用交通基礎(chǔ)設(shè)施等級、公路相對評分值、運(yùn)輸能力等5項(xiàng)指標(biāo)綜合評價省際間的可達(dá)性。交通基礎(chǔ)設(shè)施包括機(jī)場、火車站、港口；公路相對評分值由公路、高速公路總里程決定；運(yùn)輸能力由含公路、鐵路、航空和水路等4種交通方式的客貨運(yùn)量決定。參考文獻(xiàn)[17]并根據(jù)客貨運(yùn)量和技術(shù)作業(yè)量等，分別對機(jī)場、火車站、港口劃分等級并計(jì)算其相對評分值(見表2)。

表2 交通設(shè)施等級劃分及賦值

(4)

表3 對外通達(dá)性指標(biāo)評分系數(shù)

注：提取方法為客觀賦權(quán)法。

2.2.3 綜合交通可達(dá)性模型

綜合交通可達(dá)性結(jié)合了市域內(nèi)可達(dá)性和省際間可達(dá)性，能反映城市的整體交通水平，其計(jì)算公式為

(5)

式中：g(yi)為城市i的綜合可達(dá)性指數(shù)，其值越大表明整體交通水平越高，反之越低；b1、b2分別為市域內(nèi)可達(dá)性和省際間可達(dá)性在綜合可達(dá)性中的系數(shù)，由層次分析法確定，取b1=b2=0.5。

2.3 耦合模型

耦合反映兩個及以上的模塊之間相互依賴的程度[18]。參照相關(guān)研究[19]，利用耦合度分析交通可達(dá)性與經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)的相互關(guān)系，構(gòu)建耦合度模型，其計(jì)算公式為

(6)

式中，Ci為城市i的交通可達(dá)性與經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)的耦合度，Ci越大說明f(xi)和g(yi)交互關(guān)系越緊密。作為補(bǔ)充，引入耦合協(xié)調(diào)度模型，可進(jìn)一步反映交互作用水平的程度，其計(jì)算公式為

(7)

式中：w1和w2分別為f(xi)和g(yi)的系數(shù)，在此認(rèn)為，兩者的重要程度相當(dāng)，取w1=w2=0.5；Di為城市i的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)，其值越大，說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與交通運(yùn)輸?shù)慕换プ饔迷胶谩?/p>

3 結(jié)果分析

3.1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)f(xi)

將山東省16個地市6項(xiàng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模指標(biāo)量化處理，指標(biāo)權(quán)重由主成分分析確定，得出經(jīng)濟(jì)規(guī)模系數(shù)矩陣如表4所示。KMO和巴特利特檢驗(yàn)結(jié)果大于0.8，表示各指標(biāo)之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。

表4 經(jīng)濟(jì)規(guī)模指標(biāo)評分系數(shù)

注：提取方法為主成分分析法。

將上述經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的權(quán)重值代入經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)模型計(jì)算，得出山東省各地市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平關(guān)系圖(見圖1)。

圖1 山東省各地市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平關(guān)系圖

由圖1可知，山東各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落差較大，形成了魯東沿海經(jīng)濟(jì)圈以青島為中心、魯中地區(qū)以濟(jì)南為中心向四周輻射的狀態(tài)，排名前五的地市為青島、濟(jì)南、煙臺、濰坊、東營，聊城、棗莊、日照排名后三。日照是交通制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的典型城市，相比于具有相同市域面積、地理優(yōu)勢的威海，兩者的經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)差距明顯。主要原因是日照城區(qū)之間缺乏足夠的擴(kuò)展空間，僅有的東港區(qū)與嵐山區(qū)無法連片發(fā)展，城市核心區(qū)域的主干道較短，且日照作為國內(nèi)吞吐量前十的煤炭和鐵礦石大港，缺少足夠可用的港口腹地，因而加強(qiáng)交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件。淄博、濟(jì)寧、臨沂等地經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍有足夠的提升空間。

3.2 交通可達(dá)性指數(shù)g(yi)

表5 山東省各地市交通可達(dá)性計(jì)算結(jié)果

圖2中交通可達(dá)性系數(shù)大于1的城市有青島、煙臺、濟(jì)南等地，同時三地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模也位居山東省前列。可見，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與交通可達(dá)性呈正相關(guān)。山東省各地市的整體可達(dá)性水平參差不齊，存在個別錯位現(xiàn)象。交通基礎(chǔ)建設(shè)滯后城市如淄博、東營，交通建設(shè)嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展；交通基礎(chǔ)建設(shè)超前城市菏澤，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后于交通基礎(chǔ)建設(shè)。

圖2 山東省各地市交通可達(dá)性關(guān)系圖

3.3 耦合協(xié)調(diào)度

山東省16個地市交通可達(dá)性與經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)的耦合度Ci和耦合協(xié)調(diào)度Di計(jì)算結(jié)果如表6所示，f(xi)、g(yi)、Ci三者的關(guān)系如圖3所示。

表6 山東省各地市交通可達(dá)性與經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果

由圖3可知，山東省16個地市的交通可達(dá)性指數(shù)與經(jīng)濟(jì)規(guī)模指數(shù)的耦合度趨于1，說明兩者具有較強(qiáng)的相互關(guān)系。但兩者的耦合協(xié)調(diào)度相差較大，根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，得出山東省交通與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度關(guān)系(見圖4)。

圖3 綜合交通可達(dá)性與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平耦合關(guān)系圖

圖4 山東省交通與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度關(guān)系圖

由圖4可知，山東省各地區(qū)交通與經(jīng)濟(jì)的耦合協(xié)調(diào)度多集中在0.6～0.8，處于高水平耦合的城市較少，東西部發(fā)展相對失衡。

3.4 發(fā)展建議

對標(biāo)GDP位居全國前兩名的廣東省、江蘇省，山東省GDP位居全國第三名，但與南方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)明顯不同，山東遠(yuǎn)離中國的經(jīng)濟(jì)中心，與長三角、珠三角等超級城市群的交通可達(dá)性低[20]，且環(huán)渤海城市群分散，像濟(jì)南、青島等核心城市對周邊城市的虹吸作用小，不能抱團(tuán)發(fā)展。現(xiàn)將3個省份的耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展階段劃分為5個階段(見表7—表9)。

表7 山東省各地市耦合協(xié)調(diào)度劃分結(jié)果

表8 廣東省各地市耦合協(xié)調(diào)度劃分結(jié)果

表9 江蘇省各地市耦合協(xié)調(diào)度劃分結(jié)果

由表7可以看出，現(xiàn)階段，山東省7個城市仍處于拮抗階段，整體水平不高，差異性顯著。對標(biāo)廣東省和江蘇省，兩省的耦合協(xié)調(diào)度集中分布在磨合階段和高水平耦合協(xié)調(diào)階段，分析兩省的主要優(yōu)勢為國家級綜合交通樞紐城市多，交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以多支點(diǎn)城市為源，呈現(xiàn)出“核心-外圍”的圈層式輻射分布格局，城市間聯(lián)系緊密。

相較于粵蘇兩省，山東省在高鐵建設(shè)方面仍存在較大差距。截至2020年底，山東、廣東、江蘇3個省份中已通高鐵的城市在省內(nèi)城市總數(shù)中的占比分別為81.3%、95.2%、100%，江蘇省、廣東省的高鐵通車率遠(yuǎn)超山東省，可見山東省交通基礎(chǔ)建設(shè)滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平[21]?；诖耍綎|省要加快高速鐵路建設(shè)、完善高速公路網(wǎng)絡(luò)布局，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施品質(zhì)化，同時借鑒粵蘇兩省對于自身特點(diǎn)需求、發(fā)展機(jī)遇關(guān)鍵點(diǎn)和未來趨勢的把握能力，在建設(shè)交通強(qiáng)省的進(jìn)程中保證基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)高效，領(lǐng)先發(fā)展。

山東省可將青島作為軌道上的新支點(diǎn)，以點(diǎn)帶面輻射全省，加快東營、菏澤以及聊城三市的高鐵建設(shè)。加快打造綜合交通客運(yùn)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)省會、膠東、魯南三大經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)1小時通達(dá)、省內(nèi)各地2小時通達(dá)、與全國主要城市3小時通達(dá)。

基于交通可達(dá)性計(jì)算結(jié)果，重點(diǎn)建設(shè)淄博、日照、東營三地的綜合交通基礎(chǔ)設(shè)施，著力完善臨沂、聊城、泰安等地對內(nèi)交通發(fā)展不平衡問題。

根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果分析，突出建設(shè)低水平耦合階段和拮抗階段城市。對于交通滯后城市，如淄博、東營等地，應(yīng)改善城市公共交通、加快鐵路網(wǎng)建設(shè)、強(qiáng)化與核心城市的交通聯(lián)系。對于處在磨合階段的城市應(yīng)完善相關(guān)交通政策，盡快進(jìn)入高水平耦合階段。

4 結(jié)束語

本文以山東省16個地市研究對象，結(jié)合公路、鐵路、航空、水路運(yùn)輸方式，利用主成分分析法和客觀賦權(quán)法分別確定經(jīng)濟(jì)規(guī)模和交通可達(dá)性指標(biāo)系數(shù)，綜合考慮不同數(shù)據(jù)間的相關(guān)性。針對各市的耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果，分別對處于不同階段的地區(qū)提出合理的規(guī)劃建議，促進(jìn)山東省綜合交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展一體化的進(jìn)程。但本文僅在空間尺度上分析了山東省各地市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模和交通可達(dá)性的相關(guān)性，下一步可以基于時空角度綜合分析，為山東省的全面發(fā)展提出合理化建議。