基于高鐵視角下的遼寧省城市輻射能力現狀分析

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.東北財經大學 投資工程管理學院，遼寧 大連 116025)

隨著科學技術的進步，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絡中各個城市之間的通達狀況和聯系難易程度的關鍵性要素，能體現地區經濟的發展.社會網絡分析法是通過各個城市之間的聯系程度來構建矩陣關系模型，并從矩陣關系中探究其對整個網絡的影響，是研究各個城市之間關系的重要指標.高鐵建設縮減時空成本，減輕鐵路運輸的壓力，增強和完善運輸系統，產生“時空收斂”效應，促進地區經濟向好發展，同時高速鐵路的建設也會產生高鐵發展不均衡、環境污染、票價高上座率低等環境和社會問題.對于高鐵的研究早期集中于歐洲和日本等地區，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，我國對高鐵建設的研究逐漸增多，并發展迅速，謝雙玉等人運用網絡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、史坤博以百度指數作為聯系強度的依據，用社會網絡分析的方法研究省域之間的網絡格局和層級結構[3]，李賢文、白建軍、唐尚紅提出“節點成本”的網絡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、楊安娜通過構建“時間—距離”模型，利用天津市的軌道交通道路網，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]，初楠臣等人構建了城際高鐵聯系強度模型，結合社會網絡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對關中平原城市群核心區域的可達性趨勢及其影響[7].

遼寧省高鐵網絡處于東北三省的最南端，是加強東北與中國各地聯系的重要路徑，是東北通往中國各地區的橋梁，對支撐東北三省的網絡格局已經經濟做出了重要的貢獻.目前關于高鐵建設的研究主要集中于可達性、中心性、與旅游相結合等方面，可達性和中心性相結合的研究較少.基于此，本文通過社會網絡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，對遼寧省的現狀高鐵進行比較分析和研究，揭示高鐵對經濟發展的重要作用和意義，為遼寧省的高鐵建設完善提供依據.

1 研究區與數據來源

1.1 研究區概況

遼寧省下設14個地級市，共有59個市轄區，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，東側毗鄰日本韓國，南臨黃海、渤海，西側與河北和內蒙古接壤，海陸位置優越，港口貿易發達，是東北地區與外界聯系的重要樞紐.遼寧省平地勢從北向南降低，東西兩側高于中部地區，東西兩側地形有一定的起伏，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，總人口為4 351.7萬人，因此，遼寧省高鐵的建設與開通對東北的發展具有十分重要的意義.

1.2 研究數據

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，因此在做可達性數據時剔除了撫順市，中心性由于撫順有一定數據數值因此保留了.本文的社會經濟數據來源于《2018年遼寧省統計年鑒》.

2 研究方法

2.1 可達性

可達性是測算區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，因此采用加權平均旅行時間和可達性指數對其進行分析.

2.1.1 加權平均旅行時間

由于遼寧省各城市的發展狀況不同，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濟指標來分析，使其研究結果與實際更相符.城市的加權平均旅行時間與高鐵的可達性呈反比，公式如下：

(1)

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

2.1.2 可達性指數

可達性指數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表示城市的數量，當可達性指數大于1時，說明該城市的可達性水平較差，當可達性指數小于1時，說明該城市的可達性水平較高.

2.2 社會網絡分析法

社會網絡分析法的中心性是用于分析高鐵網絡視角下的各個市之間的聯系以及各個市之間的集聚和擴散能力.

2.2.1 網絡密度

使用ucient來計算遼寧省的網絡密度.網絡密度可以分析各城市之間的聯系強度，一個地區網絡密度越大，表明該地區內各城市網絡節點之間的聯系越密切，聯系強度越高.

2.2.2 節點中心性

衡量各城市節點對外直接的聯系能力.一個城市節點的點入度越高，說明該城市對其他城市有更多的直接聯系能力，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

反映在網絡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絡子結構分析方法，讓復雜的網絡由繁變簡單，更能看清其中的關系和結構.高鐵聯系越密切同質性越強，更容易形成凝聚子群.

3 研究結果與分析

3.1 可達性分析

3.1.1 加權平均旅行時間

計算得出各城市平均加權旅行時間為1.410 h，其中鞍山平均加權旅行時間為0.807 h，朝陽平均加權旅行時間為2.349 h，兩市相差為1.542 h，各市加權平均旅行時間差距較大.鞍山、遼陽、沈陽的平均加權旅行時間在前三位，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.平均加權旅行時間以沈陽、鞍山、遼陽為中心向四周遞減，呈現出“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].大連經濟發展較好，但因為三面環海，又是遼寧的始發站和終點站，大連高鐵的樞紐能力較弱，沒有與經濟的發展相匹配.

表1 遼寧省各市加權平均旅行時間及可達性指數

3.1.2 可達性指數

在加權平均旅行時間的基礎上計算的可達性指數，鞍山的可達性指數最小為0.572，朝陽的可達性指數最大為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).可達性指數和加權平均旅行間呈現顯著的正相關.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，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，經濟發展稍慢.從空間分布來看，可達性水平高的城市，交通基礎設施占地面積大，經濟發展水平高，吸引要素集聚，可達性水平差的城市，經濟發展較差，大量的要素資源流出，容易產生強者恒強，弱者恒弱的“馬太效應”.

3.2 社會網絡分析

3.2.1 網絡密度

網絡密度越大，(network density)，是網絡中實際存在的邊數與可容納邊數上線的比值，是網絡中線路總長度與面積的比.網絡密度是從宏觀的角度刻畫網絡中各節點間相互連接的密集程度.網絡密度越大，說明網絡中高鐵節點聯系越緊密[9]，道路的高鐵聯系程度越密切.遼寧省高鐵網絡的密度為0.725 3，標準差為0.446 4，高鐵城市的聯系較為緊密，標準差不大，高鐵的離散程度較小，遼寧省內高鐵聯系較強，便于要素的流動，很大程度上減少了距離衰減效應，產生“時空收斂”效應.聚類系數為0.848，達到較好的程度，遼寧省內要素流動充分，結構洞少[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，對外聯系能力較弱，一定程度上限制了要素流入流出，其余城市節點聯系相對較好(圖1).

圖1 遼寧省高鐵網絡密度結構圖

3.2.2 節點中心度

遼寧省高鐵城市節點中心度的點入度和點出度成正相關，各城市的中心度相差較大，省內有一定集聚和擴散能力，沈陽市穩居第一，大連由于地理位置三面環海是重要的港口城市，也是遼寧省高鐵的終點站和始發站，城市間的聯系能力較弱，但也穩居前三，高鐵中心城市地位穩固，高鐵對內對外的聯系能力強.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域，節點中心度以沈陽為中心，沈陽—大連高鐵線向兩側遞減，高鐵在城市間的聯系上有一定的集聚擴散作用.受地理位置因素的影響，外圍城市的省內聯系能力相對較弱(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域，接近中心度呈現沈陽—鞍山—大連為中心向東西兩側遞減的格局，東部與南部的要素聯系密切，高鐵聯系的實力更強(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，控制著省內要素的輸入和輸出，大連雖然是始發和終點城市，但因為其良好的經濟能力和位于大連—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，呈現出一定的“核心—邊緣”趨勢(表2).

3.2.5 凝聚子群

地理區位和高鐵線路導向性是構建凝聚子群的關鍵性因素，空間距離過大會制約城市的發展.凝聚子群能反應省內城市的組團和集聚擴散現象，用ucient-network-concor算法將遼寧省的凝聚子群分為四個部分，兩個關系對，兩個子群，沈陽—鐵嶺、朝陽—盤錦關系對，遼陽—鞍山—營口—大連和本溪—錦州—丹東—葫蘆島子群，關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的時空距離，使城際間的高鐵聯系更為緊密.關系對和子群產生小團體，團體內的聯系強，加速要素流動.省內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，帶動周圍地區的發展，東西兩側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，加速了區域交通一體化的發展，推動經濟的發展(圖2).

圖2 遼寧省高鐵網絡凝聚子群

4 結論與展望

(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，選取日高鐵數據頻次作為主要的研究依據進行探究.為了使可達性的使用更加合理，采用了加權平均旅行時間和可達性指數，避免因為數據選取的缺失而造成結果偏頗.遼寧省高鐵可達性主要以沈陽—鞍山—遼陽經濟圈為中心向東西兩側遞減，呈現“核心-邊緣”的格局，在哈大高鐵發展的帶動下會形成“核心-多廊道”的格局，有利于推動高鐵城市經濟的發展.

(2)高鐵的建設有一定的時空壓縮效應，能夠最大化的節約時間資源，通過構建日高鐵頻次矩陣，結合社會網絡分析方法，對遼寧省各市發展及交通便捷程度進行探討，遼寧省高鐵的網絡密度較好，中心性以沈陽為中心呈現“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站，對整個遼寧省的經濟發展起到至關重要的作用.

(3)在選取城市質量指標時看出，可達性和中心性較好的城市經濟發展狀況也較好，合理利用各個城市的資源和要素，實現資源要素最大化最合理的流動.拓展同城效應，拉動內需，加速城市化.高鐵對經濟的發展一方面有促進促進作用，高鐵會帶動沿線地區的發展，增加周邊城市的就業，一定程度上緩解就業困難的問題，另一方面高鐵在建設過程中會產生環境污染等城市問題.本文數據使用高鐵頻次矩陣是城市網絡單一的維度，如何科學構建多維度的城市網絡聯系是今后研究需要關注的地方.