鄉村振興視角下縣域城鄉道路客運一體化發展水平研究

朱興林，劉泓君，姚 亮

(新疆農業大學 交通與物流工程學院，烏魯木齊 830052)

黨的十九大報告中首次提出鄉村振興戰略，實施鄉村振興戰略是破解鄉村發展不充分、城鄉發展不平衡等歷史難題的重大決策部署，是新時代“三農”工作的總抓手[1]。城鄉道路客運是鄉村居民日常出行的重要載體，為了建立統一、開放、協調發展的城鄉客運體系，交通運輸部先后出臺了關于城鄉道路客運一體化發展的相關文件和措施。新疆地域遼闊，公路運輸在新疆綜合運輸體系中的主導地位以及長期存在的城鄉二元體制制約了新疆城鄉道路旅客運輸整體水平的提升，大力發展新疆縣域城鄉道路客運一體化將助力鄉村振興戰略實施。因此，加強新疆縣域城鄉道路客運一體化發展水平現狀研究，對解決鄉村居民出行“最先和最后一公里”具有十分重要的理論和現實意義。

多年來，國內學者對城鄉道路客運一體化發展研究較多，尤其在城鄉客運一體化評價方面。唐清[2]、沈繼雪[3]利用傳統的“四階段法”對城鄉客流需求進行預測，為城鄉公交一體化線網規劃提供了依據；苗李麗[4]采用文獻研究法、調查研究法等方法，針對城鄉一體化提出了一系列建議；盧旭[5]、郭志剛[6]、華雯婷[7]等采用模糊理論分別對城鄉客運一體化的發展水平、城鄉客運一體化與社會經濟發展的適應性進行評價；童健等[8]從基礎設施建設、組織運營、發展方式等方面，提出基于灰色關聯法的城鄉道路客運一體化發展評價；孫秀婷[9]基于物元理論、DEMATEL法實現城鄉道路客運一體化的綜合評價。綜上所述，目前城鄉客運一體化發展研究的重點在于對城鄉客運一體化實施能力、實施效果、運營能力、發展能力等進行綜合評價，通過構建綜合評價指標體系，采用模糊評價法、物元理論、灰色關聯法等來實現。

國外學者比較重視城鄉道路客運一體化發展策略研究。SOHAIL M等[10-11]提出政府應將公共交通放置在市場經濟背景下自由發展，適當放松對城鄉公共交通的監管，政府應從社會學和福利學的角度考慮加強城鄉公共交通管理職能；SOLECKA K[12]通過研究波蘭和歐盟公共交通一體化發展提出建議：實施一體化的財政收費制度，交通基礎設施在公共交通站點上實現互聯互通，運營服務方面向乘客提供完善的路線信息、時刻表、換乘方式等。

縱觀已有研究成果，大多數文獻缺乏對具體城市，尤其是縣域城市城鄉客運一體化發展水平評價，且城鄉客運一體化發展水平數據方面佐證更匱乏。基于此，本文在借鑒前期學者研究成果基礎上，充分考慮新疆縣域城鄉客運一體化發展水平，構建縣域城鄉道路客運一體化適應性發展水平指標體系，利用相關數據，采用因子分析法和K-means聚類算法對縣域城鄉客運一體化發展水平進行聚類，劃分發展水平等級并進行綜合評價；借助ArcGIS軟件對縣域城鄉道路客運一體化空間發展差異化水平做進一步解析，以期為新疆縣域城鄉道路客運一體化健康發展提供理論參考和科學依據。

1 評價指標體系構建

科學合理地構建指標體系是對縣域城鄉道路客運一體化發展水平進行客觀評價的前提和基礎。在評價指標選取過程中除應注重從多個角度分析，充分考慮縣域城鄉道路客運一體化發展水平特征、未來發展趨勢外，還應遵循系統性、可比性、適用性等原則[13]。

根據2019年交通運輸部發布的《關于開展城鄉道路客運一體化發展水平評價有關工作的通知》[14]中已有的評價指標體系，結合新疆縣域城鄉道路客運一體化發展環境調研結果，從基礎設施發展水平、信息服務一體化發展水平、管理監督一體化發展水平、發展政策一體化發展水平、基礎設施建設一體化發展水平等5個方面進行指標體系構建，如表1所示。

表1 縣域城鄉道路客運一體化發展水平評價指標體系

2 評價方法

針對評價指標較多且復雜等諸多問題，本文利用因子分析法對其進行降維，提取隱含變量，即公因子，將分析過程簡化。K-means聚類算法適用于對樣本較少的數據進行聚類，本文運用K-means算法對因子指標變化后的數據進行聚類分析，使城鄉道路客運一體化發展水平相近的縣域聚為一類，從而對各縣域發展水平進行綜合評價。

2.1 因子分析法

因子分析法(Factor Analysis)最早由心理學家Chales Spearman在1904年提出的，是一種通過具體指標的相關關系抽取若干個抽象因子的分析方法。其數學模型為

(1)

將式(1)整理成矩陣形式：

(2)

式中：x1，x2，…，xp為p個原有變量，是均值為0、標準差為1的標準化變量；F1，F2，…，Fm為公因子；ε1，ε2，…，εp為特殊因子，僅與變量xi有關；aij為載荷系數，是第i個原有變量在第j個因子變量上的負荷。

對式(2)進行整理：

X=AF+ε

(3)

式中：F為公因子矩陣；A為因子載荷矩陣；ε為特殊因子矩陣，實際分析中可忽略不計。

具體計算流程如下：

1) 建立樣本矩陣X。

(4)

2) 求解相關系數特征值和貢獻率。通過特征方程|λI-R|=0，求得相關系數矩陣R的特征值λ1，λ2，…，λn，以及特征向量μ1，μ2，…，μn。計算公式為

(5)

3) 確定公共因子。根據特征值大于1和累計貢獻率大于80%的原則確定公因子的個數，根據各公因子所包含的指標對其進行命名。

4) 計算公因子得分和各縣域城鄉公交一體化發展綜合得分。首先采用最大方差法將因子載荷矩陣進行旋轉，然后采用Bartlett估計法計算各公因子得分。結合各個公因子的貢獻率在累計貢獻率中所占的比例(即權重)，最終得到各縣域城鄉公交一體化發展水平綜合得分。

2.2 K-means聚類算法

K-means聚類算法是根據給定的樣本集之間的距離大小，將樣本集劃分為k個簇(類)，使得同一聚類中樣本相似度高，即將n個樣本的數據xj(j=1，2，…，n)分為k個類別Gi(i=1，2，…，k)，求得每類的聚類中心ci，使得目標函數值最小。用d(xj-ci)表示Gi中樣本數據xj到其聚類中心ci的距離，目標函數可以表示為

(6)

K-means聚類算法基本思路如下：①在數據集中隨機初始化k個聚類中心點；②通過度量每個樣本與k個聚類中心的距離，再將各樣本分配到距離中心最近的簇中；③重新計算求出每個簇內樣本的平均值(質心)，作為新的聚類中心；④迭代步驟②和③，直至聚類中心點位移量小于預設值或迭代次數達到預設值為止。

2.3 聚類檢驗

為驗證聚類算法參數的合理性和聚類效果的有效性，本文采用輪廓系數法和誤差平方和法對聚類結果進行檢驗。

1) 輪廓系數。輪廓系數(Silhouette Coefficient，簡稱SC)由Peter J. Rousseeuw在1986年提出的，其目的是用來評價聚類效果。

(7)

式中：S(i)為輪廓系數；a(i)為i向量到同一簇內其他點不相似程度的平均值；b(i)為i向量到其他簇的平均不相似程度的最小值。

輪廓系數的取值范圍為[-1，1]，當b(i)?a(i)時，輪廓系數無限趨近于1，此時聚類效果最好，反之聚類效果最差。

2) 誤差平方和法。誤差平方和法(Sum of Squared Errors，簡稱SSE)表示每個簇的質點與簇內樣本點的距離的平方和，計算公式為

(8)

式中：Ci為第i個簇；i是Ci中的樣本點；mi為Ci的質心，即Ci中所有樣本的均值；p為增量樣本；SE為所有樣本的聚類誤差平方和，用于評價聚類效果的優劣。

3 實例分析

3.1 數據來源

根據2019年課題組對新疆縣域城鄉道路客運一體化現狀發展水平調研結果，本文對全疆各縣域(不包括新疆生產建設兵團)進行綜合評價，涉及縣域共計67個。調查數據結果如表2所示(限于篇幅，僅列出部分縣域數據)。

表2 新疆縣域城鄉道路客運一體化發展水平現狀調查數據

3.2 適用性檢驗

在進行因子分析之前，首先對表2中指標X1，X2，…，X17數據進行Kaiser-Meyer-Olkin(KMO)和Bartlett球形檢驗，判斷該數據是否適合做因子分析，檢驗結果如表3所示。

表3 KMO和Bartlett球形檢驗結果

由表3可知，KMO檢驗值為0.764>0.7，Bartlett球形檢驗中p值為0.000<0.05，拒絕Bartlett球形檢驗的原假設，數據適合做因子分析。

3.3 公因子確定

根據式(5)對相關系數的特征值和貢獻率進行計算，初始特征值大于1的有5個成分，如表4所示。

表4 相關系數的特征值和貢獻率

由表4可知，前5個成分的累計貢獻率達到了91.147%>80%，說明選取5個公因子對原始變量的解釋性較強。采用最大方差法對因子載荷成分矩陣進行旋轉，如表5所示。

表5 旋轉載荷矩陣

由表5可以看出，第1公因子在指標X3，X4，X5，X15，X16，X17上的載荷較高，將其命名為基礎設施發展因子(F1)。第2公因子在指標X10，X11，X12，X13，X14上載荷較高，將其命名為政策與監管一體化發展因子(F2)。第3公因子在指標X6，X7，X8上載荷較高，將其命名為出行信息服務一體化發展因子(F3)。第4公因子在指標X1，X2上載荷較高，將其命名為出行條件因子(F4)。第5公因子在指標X9上載荷較高，將其命名為運營安全因子(F5)。

利用SPSS19.0數據分析軟件對各公因子和綜合發展得分進行計算，結果如表6所示。

表6 公因子及綜合發展得分

3.4 聚類簇數確定

利用SPSS19.0數據分析軟件對數據進行預處理，即對公因子及綜合發展得分原始數據標準化，使得每個變量的方差的大小相等。根據選取參與評價的縣域數量和K-means聚類算法中k值選取方法，確定k的取值范圍為3～5。為盡可能減少出現局部最優情況發生，聚類的迭代次數確定為20，計算k的取值范圍為3～5時輪廓系數(SC)和誤差平方和(SSE)的值。計算結果如圖1和圖2所示。

由圖1所示，當k=2時，SC值最大，即最佳聚類數為2，但從圖2的SSE分布可以看出，當k=2時，SSE值較大，需將k=2排除。考慮輪廓系數次之對應的k值，即k=4時，SSE已處于一個較低的水平，因此聚類簇數k=4。

圖1 輪廓系數

圖2 誤差平方和分布

4 結果與分析

4.1 城鄉客運一體化發展水平等級劃分

根據聚類簇數k=4，可將城鄉道路客運一體化發展水平依次劃分為A，B，C和D 4個等級。在此基礎上，運用K-means聚類算法，通過SPSS數據統計分析軟件計算獲得城鄉客運一體化發展水平等級劃分標準，如表7所示。A，B，C和D類地區分別對應為高水平地區、較高水平地區、較低水平地區和低水平地區。

表7 縣域城鄉客運一體化發展水平等級劃分標準

4.2 縣域城鄉客運一體化空間發展水平差異分析

新疆縣域城鄉道路客運一體化空間總體發展水平如圖3所示。

圖3 縣域城鄉道路客運一體化空間總體發展水平差異

由圖3可知，新疆縣域城鄉道路客運一體化空間發展水平格局整體呈現“北強南弱”之勢。

1) 處于A類地區縣域主要有奇臺縣、鄯善縣、呼圖壁縣等7個縣域，其經濟發展良好，交通基礎設施較為完善，城鄉公交線路網密度合理，信息化發展水平較好，城鄉道路客運一體化發展水平均處于高水平地區。

2) 處于B類地區縣域主要有烏魯木齊縣、伊吾縣、溫泉縣等18個縣域，其中，南疆(新疆天山以南)縣域6個，北疆(新疆天山以北)縣域12個。此類地區主要分布于鐵路、高速公路等交通干線地帶，有利于支撐城鄉道路客運一體化的發展。建制村的通達率和通暢率、城鄉公交線路網密度已達到較好發展水平，同時積極推進信息服務一體化發展模式，總體發展水平處于良好地區。

3) 處于C類地區縣域主要有輪臺縣、和碩縣、額敏縣等30個縣域。此類地區中各縣域城鄉道路客運一體化發展綜合得分相近，集聚度較高。由于受區位與經濟發展水平影響，此類地區城鄉客運一體化發展水平較A，B類地區低。

4) 處于D類地區縣域主要有民豐縣、策勒縣、和田縣等12個縣域。受地理、地形與自然環境的影響，此類地區氣候惡劣，地廣人稀，村落主要是根據河流、綠洲以及公路干線的分布而形成，建制村通達率和通暢率均較低，交通基礎設施建設相對滯后，城鄉道路客運一體化發展水平均為低水平。

綜合以上分析，新疆縣域城鄉道路客運一體化發展水平在A，B，C和D 4個等級中所占比例分別為10.44%，26.87%，44.78%和17.91%，高水平地區所占比較小，僅為10.44%；有62.69%縣域客運發展水平均處于較低水平以下，縣域城鄉道路客運一體化總體發展水平偏低。

4.3 基于公因子指標的空間發展水平差異分析

本文采用ArcGIS10.2軟件，基于公因子指標進一步探究新疆各縣域城鄉客運一體化空間發展水平格局(圖4)。

圖4 基于公因子指標的縣域城鄉道路客運一體化空間發展水平差異

1) 基礎設施發展方面。高水平發展地區主要分布于以天山北坡城市群一帶為核心的呼圖壁、吉木薩爾、奇臺等縣域，該區域城鄉路網等級結構較完善，鄉村道路硬化率較高，客運站點覆蓋率較高；較高水平地區主要位于南北疆縱軸方向上的交通干線區域，受鐵路以及高速公路輻射作用的影響，周邊縣域具備一定程度的基礎發展水平；較低水平及以下水平縣域主要以南疆地區為主，少量分布于北疆邊境，其中南疆基礎設施發展水平較弱的縣域主要分布于塔克拉瑪干沙漠周邊地區。

2) 政策與監管一體化方面。新疆各縣域城鄉道路客運發展政策一體化水平呈現南北疆分異的趨勢，僅有瑪納斯縣、呼圖壁縣、木壘縣等烏魯木齊市周邊區域的政策一體化處于高水平；較高水平地區主要集中在北疆縣域及南疆個別縣域；南疆地區政策監管普遍較弱，如：柯坪縣、阿克陶縣等。

3) 出行信息服務一體化方面。位于烏魯木齊市周邊的呼圖壁縣、鄯善縣等縣域客運信息服務一體化發展水平高，以西部昭蘇縣為中心的部分縣域及新疆東南部若羌縣、且末縣等縣域發展水平較低，其余分布于南北疆的各縣域大多處于較高發展水平。

4) 出行條件方面。出行條件包括建制村通達率與通暢率兩個方面。近年來，隨著新疆道路交通基礎設施建設加快，新疆南北軸及東西軸方向上的交通干線一帶，各縣域的通達率與通暢率均已達到90%以上，甚至有些縣域達100%，處于高水平發展地區；較低水平以下主要分布于塔克拉瑪干沙漠東部及新疆西南部邊境。

5) 運營安全方面。受經濟社會發展水平、地形及氣候條件影響，南疆地區車輛運營安全性普遍低于北疆。

4.4 建議

根據以上新疆縣域城鄉道路客運一體化發展水平評價結果，參考國內外城鄉客運發展模式成功經驗，本著“因地制宜”原則，本文提出適宜新疆縣域城鄉客運一體化發展模式的建議。

1) “全域公交化”模式。該模式是將農村客運班線改造為典型的城市公交，它借鑒了城市公交大部分運營特征，與城市公交具有高度相似性，是城鄉客運一體化發展的高級模式。它適合于經濟發展水平好、城鎮化水平高、道路基礎設施完善、城鄉客運一體化發展水平高、已基本實現客運網絡全覆蓋縣域。此模式適宜于新疆A類地區。該區域需要進一步完善城鄉公交一體化的軟硬件設施、優化客運資源配置、提高客運網絡服務水平。

2) “全面一體化”模式。該模式是城鄉客運一體化發展的中級模式，具有城市公交與農村客運班線的一些屬性。它適合于經濟發展水平相對較好、城鎮化水平相對較高、城鄉客運一體化發展水平較高的縣域，且已有一定的客流強度和客運網絡，此模式適宜于新疆B類地區。該區域需要逐步推進客運模式的轉型，提升城鄉之間換乘效率，培育公交化客流，實現農村客運班線公交化改造。

3) “基本一體化”模式。該模式是城鄉客運一體化發展的初級模式，與城市公交運營具有很大差別，類似于農村客運班線，主要以提高農村客運網絡覆蓋的深度、廣度和通達為目標。它適合于經濟發展相對滯后、通行條件差、地廣人稀、城鄉客運發展水平低的縣域，以普通客運班線為主，同時輔以其他靈活的客運經營模式，如區域經營模式、特色班車經營模式等。此模式適宜于新疆C類、D類地區。

5 結論

1) 根據國家相關文件，結合新疆縣域城鄉道路客運一體化發展環境調研結果，從基礎設施發展水平、信息服務一體化、管理監督一體化、發展政策一體化、基礎設施建設一體化等5個方面，構建新疆縣域城鄉道路客運一體化適應性發展水平指標體系。

2) 建立基于因子分析法與K-means算法相結合的縣域城鄉道路客運一體化發展水平評價模型，據此對新疆各縣域客運發展水平進行實證分析。依據聚類分析結果，提出將新疆縣域發展水平由高到低依次劃分為高水平、較高水平、較低水平和低水平4個等級，各等級所占比例分別為10.44%，26.87%，44.78%和17.91%，新疆縣域城鄉道路客運一體化發展水平總體偏低。

3) 通過提取客運發展水平公因子，利用ArcGIS軟件進一步揭示新疆縣域城鄉道路客運一體化空間發展水平特征，總體發展水平呈現“北強南弱”的空間發展格局。在此基礎上，依據評價結果提出適應于新疆縣域城鄉客運一體化發展模式。