空间相互作用与城市关联网络演进__省略_20世纪90年代城际铁路客流为例_戴特奇

第!"卷第!期!##$年%月地理科学进展&’()’*++,-)*()’.&/01234!"!-24!56748!##$收稿日期"!##"9::#修订日期"!##$9#:4基金项目"国家自然科学基金资助项目$"#%;:#%$%&作者简介"戴特奇<:=>#9?!男!重庆人!硕士&主要研究方向为交通地理和区域经济&*@6A3B C6ADEFAGHI7746J4JI空间相互作用与城市关联网络演进———以我国!"世纪#"年代城际铁路客流为例戴特奇１，２，金凤君１，王姣娥１，２$:4中国科学院地理科学与资源研究所!北京:##:#:#!4中国科学院研究生院!北京:###%=%摘要"我国城市群在铁路客流空间相互作用的层次上所体现的空间分布和网络结构演化体现了城市群的重要方面&通过对:==:和!###年我国!##多个地级以上城市间铁路客流的经验性研究发现!城际铁路客流不但存在明显的距离衰减规律!而且各个主要城市群的铁路客流衰减变化规律及其网络结构有所不同!应用重力模型等方法不能较好地刻画这一变化&本研究借助’轴9辐(理念进一步从网络关联的角度考察了我国:==#年代铁路客流变化!发现存在明显的区域重组)中心极化和空间关联升级现象!并分析这些现象所体现的城市群结构变化及其背后的原因*关键词"铁路客流#空间相互作用#城市群中图分类号"KL=>"#M$:!4==:引言改革开放以来!我国经济迅速发展!在城市化过程中逐步形成了不同层次的城市关联系统!比如在相对发达地区逐步形成城市群$N7O6I 6GG32@P76DA2IH %!京津冀城市群+沪宁杭长三角城市群)珠三角城市群等,高层次的城市关联系统$城市群%是城市发展的一个重要特征!在更高的尺度上与经济空间)人口空间等宏观地域结构相关联Q$R !反映了宏观经济发展的空间格局,随着我国城市群的发展!城市群的研究逐步展开,城市群的界定是研究中首先要面对的问题,但由于数据缺乏!很难采用较为理想的数量化方法界定城市群,故常用的方法是主观考虑各个组成部分和核心城市的功能联系和整个区的一体化Q>R ,其背后的原因在于!城市群的边界无疑是渐变的!要把这种渐变的空间标定为有界的空间!本身就是一个矛盾,因此!本文试图从一个新的视角来对我国的城市群进行研究!通过对我国:==#年代铁路客流进行经验性的考察!从空间关联的角度研究城市群在:==#年代的变化及其内在机制!把对’面(的研究转换为对’点(和’线(的研究!这样不但避免城市群范围界定的问题!也避免了对’面(进行分析常常遇到的统计口径变化和可信度较低的问题,这一研究方法的基础是’点9轴(理论或’轴9辐$/NO96IC9HS2TP %(理念,城市群本质上是城市关联网络!应该更注重研究区域空间各种’流(的动态变化对城市群分布形态的影响,不同性质和层次的’流(是城市间相互作用的实质载体!集中体现城市的各种关联,其中交通J% !期戴特奇等!空间相互作用与城市关联网络演进运输是一个重要的方面"城市群的发展来于综合交通运输网络的演变"#$%&’#本文的研究对象为%((%年和!&&&年我国约!&&个城市之间的铁路客流量"其中主要的)*+数据来自多年的收集和积累#其它数据来源于历年$中国交通年鉴%&$中国城市统计年鉴%"以及相关的,&年资料汇编’-城市群与铁路旅客流空间网络从(线)或(流)的角度看"交通流所反应的交流需求是驱动交通系统发展变化的根本原因*因此需要明确(流)本身的特点"及其在空间相互作用中的地位和作用*旅客流反应了城市之间一种综合的交流"乘客的需求是客流交通系统演变的根本驱动力*客流网络可以分为递送系统+./012/345456/7,和用户吸引系统+85/39663:;61<=>456/7,"非直接路由的不便使得乘客偏好于用户吸引系统"提供直接到达服务的企业将占有潜在的市场"-’*客流网络总的发展趋势是向用户吸引系统演进*!"#客流网络特征与城市群演进公路-铁路&航空等交通运输方式在市场经济的背景下以其各自的优势承担了城市群内部与城市群之间不同性质各种层次的交流*从旅客运输平均距离看"公路&铁路和航空三种客运方式的分工非常明确*铁路的平均运距从%(?@年的%A,B7一直增加到-&&&年的CD%B7"更多反映的是我国宏观区域经济格局及城市群的空间结构演变*航空客运作为远程运输"其平均运距大于%&&&B7"反映我国经济和城市网络更高级的空间布局与相互作用*短距离运输主要由公路承担"其客运平均距离到!&&&年未超过,,B7"体现微观交流活动*其中公路运输强度的变化最为剧烈*实际上"我国铁路客运量在%((&年以前具有垄断地位"进入!&世纪(&年代后"随着高等级公路和航空业的发展"铁路客运比重不断下降"公路客运上升到了主导地位*%((%年公路旅客周转量为!@!%亿人EB7"而当年铁路仅为-#%A 亿人EB7*公路客运周转量的增加是区域内微观交流不断加强的一个表现*近距离空间相互作用绝对强度的增加体现了经济区区内联系的加强"相对强度的增加则会推动系统结构的内敛发展"因此"城市群巨系统的空间分异将更明显*同时铁路客流的绝对强度也有较大增长"%((&F!&&&年铁路旅客周转量增长了?DG*这反应了我国空间经济联系的另一个方面"说明我国区域间城际分工与联系也在加强*总的趋势是我国不同交通运输方式的分工更明确了*由于城市群分异的加强"铁路与航空客运更能体现城市群之间的相互作用*航空客流的分析已经较多"%HAI(’"铁路与航空的客源收入水平&出行目的均有明显不同"代表城际联系的不同层次"但研究相对较少*实际上进入(&年代后"经济分工和收入提高使得铁路客运网络构成的变化是明显的"%((,F-&&&年城市对交通流平均变化达%万人次"这一变化体现了我国城市空间相互作用在区域层次上的变化到底如何"需要进一步的分析*!"!铁路在城际城际旅客交流中的地位铁路客流是城际旅客运输最主要的承担者*黄海波等"C’对沪宁杭城市群旅客运输需求地理科学进展!"卷的研究表明!铁路将一直占有#$%左右的市场份额!尤其中心城市之间达到#&%"并指出我国其它城市群客流发展也存在同样的趋势!未来我国城际旅客交通的重点是铁路"但铁路运输只能在既定的线路上发生!极大地影响了铁路客流的生成"只有铁路网络比较完善时!铁路客流的空间分布才能比较系统地反映城市网络结构"我国在!$世纪’$年代形成了基本完善的铁路网络!使得铁路客流能够反映城市之间的相互作用"从铁路建设来看!我国铁路投资比例持续下降近!$年!(’’(年开始投资比例开始提高!建设速度超过(’)$年代平均水平!(’’$年代铁路建设转折性的变化使得我国铁路网络的空间构架得到极大的改善*#+"进入!$世纪’$年代以来!随着市场经济发展和经济交流的增加!铁路客流的空间分布将更趋于用户吸引系统!从而更充分地反映城市之间的相互作用和关联"中心城市#,-.$的控制力由于铁路网络在市场条件下的时空优化得以加强!主要体现铁路旅客运输%点到点&迅速发展的趋势上!这一空间组织形式更反映市场需求刺激下旅客流的生成规律!使得我国的铁路客运系统出现了向用户吸引系统演化的趋势’从运量上看!尽管旅客发送量曾有下降!但直达的列车及其运量持续增加!(’’&到!$$$年(朝发夕至&列车增加到!//对’0航空.铁路1公路图(城市群与旅客流空间网络组织2345(6708309:;8<=>?68>-18->;=@A383;B 0CD E0BB;C4;>29=<F 城际铁路客流的定量评价!"#距离衰减规律用传统重力模型拟合我国!$$多个城市之间的铁路旅客流!表$我国交通运输周转量与平均距离%&’"$(&))*+,*-./0123*4*-)&+567*-&,*%-&+)82-490)4&+:*2;<=0+&)!!期戴特奇等!空间相互作用与城市关联网络演进!"#$%&!"&"#’("#!"#为从城市"到城市#的铁路旅客流量"&"为发出城市人口"&#为到达城市人口")"#为城市"和#之间的铁路距离#采用对数线性回归模型拟合!"#!"#$"#*+!"#&"$""#&#%#"#)"#结果表明"距离系数#的绝对值变大"这说明铁路客运随距离衰减的规律增强了"铁路客流网络呈收敛的趋势#但在不同距离段铁路客流的衰减变化并非一致"在&’’!(!’’)*的区段上分配率呈增加趋势说明在主要的运距上"铁路客流并非收敛#毫无疑问"重力模型对总体情况的解释抹煞了客流网络的细微变化#表!"##"年和!$$$年铁路客流重力模型回归参数%&’(!)*+,*--./0)*-123-/45,&6.378/9*2-4/,)&.2:&--*0+*,;2/<-"##"&09!$$$+,-./为’/’’’"括号内为0检验值#对我国城市间铁路旅客流进行距离衰减分析"结果$图!%显示"城际铁路旅客运输主要发生在!&’’)*之内"在此距离内发生了123的城际铁路客流$不包含城市内%&图!铁客客运距离衰减规律4-./!5-607-890-:#:;7<-"=<66>#.>768?@-60<#A>-#BC-#<从累计率看"客流随距离衰减的规律显著存在"尤其短途$D’’)*以下%衰减速率较大&2E地理科学进展!"卷!###年与$%%$年相比衰减速率有所减弱!这与铁路客运平均运距的增加相一致"从分配率的变化看!"&&’(内分配率普遍呈下降趋势!而"&&!$!&&’(普遍呈增加趋势!表明$%%&年代我国铁路中距离的客运在增加!短距离的客运在减少"但铁路客运的主要客流依然发生在中短途"!&&’(以下的旅客发送量比例在)*+以上!如果统计所有旅客发送量!则比例在!&&&年仍然保持在,&+以上!!铁路短途运输在城市群内部旅客运输中占据优势地位"!"#旅客生成规模的定量分析铁路旅客流的-./矩阵没有包含过境交通!反映了城市本身产生交通流的#能量$!这一能量来于城市的功能%规模和区位"城市间联系和城市规模等级密切相关!我国!&&&年城市人口与其铁路旅客发送量的相关系数为&011%&样本!&&!双侧2340"&0&&&’(利用位序)规模模型&567’.2389:;<9=’可以进一步从定量角度分析一个国家或地区城市的规模结构特征"公式如下*!"#!$"$式中!"为"城市旅客流量!"是它在所有城市排序中的位次!!$和$是常数!通过经验数据的统计分析获得($通常是负值!其绝对值越大!表明运输量越集中!即枢纽的作用越强!反之!$绝对值越小!表明中小城市在运输体系中的作用越强!枢纽地位越弱(利用上述公式对我国城市铁路旅客运量进行分析!得到结果如下表(!&&&年!$较大而$绝对值较小(!$的增大反映了全国各个节点旅客运输量都在增长(而$的变化表明中心城市的主导作用逐步降低(表!铁路旅客流位序规模模型分析$%&"!’()*(++,-.’(+/01+-2’%.34+,5(6-3(0+2-*’%,07%++(.)(*80-9+:;;:%.3<===!"<中心城市旅客流空间分布规律以北京+上海%广州三大中心城市为例!其铁路客流的空间衰减规律如下图!有较为明显的距离衰减趋势!但呈现周期波动"如北京的旅客分布约,&&’(出现一个峰值!其它城市也与之类似"这主要是铁路网络的中心节点&>?@.67<.2A;’9’结构影响了铁路客流的空间分布!从而出现跳跃式递减"其原因在于中心节点&>?@’的,屏蔽$效应!这重力模型的原型是基于牛顿力学的类比!仅反应,重力累计效应$而不反应,屏蔽$作用!故这一规律在重力模型的拟合中无法得到体现!使得重力模型对铁路客流缺乏解释力-简言之!波动性来于中心节点的屏蔽性!而重力的累加性不能反映这一客观事实"!注*来源于历年.中国交通年鉴/!其口径为全国铁路客流!与本文研究对象的!&&多个城市有所区别-1"?& !期戴特奇等!空间相互作用与城市关联网络演进"城际客运网络的空间结构!"#空间层次化及其变化为了对比#$$#年和!%%%年客流网络的变化情况"我们分别将#%%万和&%万流量规模以上"做出客流网络的空间分布"从而可以考察!%世纪$%年代以来我国铁路客流网络的绝对量的变化情况’##(#从图)中可以发现我国铁路客流有明显的空间层次化趋势"城市群的空间结构在铁路客流的层次上有中心极化和区域重组的趋势#图)三大城市群中心城市铁路旅客流空间分布*+,-)./01+023+415+671+898:50+2/044;9,;5:28<8:1=5;;=76>+1+;4+9#$$#093!%%%地理科学进展!"卷#$三大城市群及其变化铁路客流规模在#%%万客流分布中!全国层次城市群中心城市有三个"北京#上海#广州$!%沈阳也出现在这一层次!但从图"&可以看到其影响范围远不如三大城市群%#’’%年代三大城市群中心城市地位呈加强趋势!尤其广州的铁路客流影响范围增长较大!对中部的控制力极大地加强了%广州和北京均为武汉铁路客流联系的主要方向!#’’#年广州和北京对武汉的铁路客流分别为#(#万和#!’万!到!%%%年则变为(#%万对#)"万!广州取得绝对优势%但三大城市群中心城市之间的铁路客流联系的绝对强度却在减弱!出现城市群在铁路空间的分异现象%从#’’%到!%%%年北京*上海的铁路旅客交流减少了!!+!不再是铁路客流网络中的&轴’!说明二者所代表的城市群在铁路空间相对独立!发生了分异%然而!注意到#’’(年到!%%%年北京与上海的航空客流却有较大的增长!增长了)"+%这又进一步说明二者之间的联系不是减弱了!而是升级了%图"#’’#"左$和!%%%"右$规模以上铁路客流的空间分布,-.$"/012-134-526-&72-898:61-30155;9.;6:38<51&8=;4;5-.912;45->;-9#’’#?3;:2@194!%%%A6-.B2@A1C 1&8=;#$%D-33-89194&C %$E D-33-89@!实际上香港是珠三角城市群的首位城市!但由于数据原因本研究并不包含香港%由于广州和香港的分工主要是面向国内和面向国际的区别!因此广州的铁路客流基本能反应珠三角在国内城市铁路网络的地位%F)!期戴特奇等!空间相互作用与城市关联网络演进总体而言"城市群及其中心城市之间的相互作用"在区域内呈加强趋势"在区域间出现升级趋势#三大城市群对比而言"上海的铁路客流主要发生在长江三角洲地区"而北京和广州的铁路客流则与更远的地域相关联#铁路客流的这种空间结构从另一个侧面说明"京津冀城市群由于拥有政治资源的特殊优势"因此其辐射影响范围较大$沪宁杭城市群作为我国城镇最密集的地区"自身网络比较发育"铁路客流收敛更为明显$珠三角城市群的经济最初起步于劳动密集型产业"所以与内地联系更为紧密"而且在这种经济模式的刺激下"铁路客流有较大的增长#!"三大城市群中心城市对其它城市群的整合作用广州对成渝城市群与全国层次的三大城市群相比"其它城市群出现了被整合的趋势"这在西部体现尤为突出#比如成渝城市群"#$$#年成渝之间旅客交流大于#%&万"成渝与其它城市的铁路旅客交流不超过’&万"铁路客流空间的内部交流明显强于与对外联系#到!&&&年紧密的内部联系渐渐被打破"成都逐步与北京%上海联系"!&&&年成都到北京和上海的旅客交流共!&#万"而重庆与广州发生的交流强度则更大"达!%%万&如图()’#这与成渝之间高速公路和航空运输的兴起有关"但是铁路作为主要的长途运输方式"对外铁路客流的大幅度增长充分说明成渝两地与外部发生了不同方向的对外联系"城市群呈现开放发展的格局#东北城市群的网络结构变化不大"但沈阳%长春和哈尔滨三个中心城市到北京的联系都加强了#这一情况出现在山东"济南作为山东区域性的铁路客流中心"各个城市与北京的联系有所加强"即济南铁路客流有被北京整合的趋势#这两个地区的铁路客流变化不如成渝城市群明显"但是趋势是一致的#!"#首位联系分析用首位联系进行定量计算*+,"分析-$$.年代我国铁路客流网络的变化"公式为!! "#/0123$"%&$%"’"&("4&%/-5!5+5(5)’#!)!"#为"城市的首位联系强度"#代表"城市的首位联系城市")为城市数量"*"和("分别表示"城市铁路旅客的发出量和到达量#图6铁路旅客流首位联系789"6:;08<1<=>18?@1AAB<9B>C?;DA8<EF8<18<#$$#1<G!&&&’%**地理科学进展!"卷计算结果如图#!中心城市"$%&#影响力加强!对网络的整合作用较大$’((’年各个城市群中心城市之间较少有首位联系!首位联系主要局限于省内交流和大区内交流$到!)))年!三大城市群的首位联系基本覆盖全国!扩展明显!改变了省内交流的特征$城市群在铁路空间的等级分化明显!尤其广州最为典型!对南方和西南城市群的首位联系有强烈的重塑作用$#结论全球化是驱动世界各国经济发展最为重要的力量之一!城市化进程与经济发展密切相关$故城市空间结构不可避免地受到经济全球化进程的强烈冲击和重塑$城市群作为一种高级的空间形态!其变化尤为显著$本文从铁路客流空间来认识我国在’(()年代全国尺度这一变化的主要趋势!得出了以下两点结论$!"#整合：全球化驱动城市群的重组全球化影响着城市的发展!在制造业%贸易和金融等方面能够融入全球经济的城市地区!其对周围地区的辐射和整合能力更强$全球化的力量将加强这些城市本地化的生产网络!在更广阔的地区充分调动和利用比较优势!同时在经济上获得更强的发散性$较高层次的城市因能较好地融入世界城市体系!取得全球性的城市地位!故能比其它城市获得相对更大的能量!对其它区域性的城市群产生了较大的冲击$在’(()年代的铁路流网络!铁路客流向中心城市集中!尤其是全球性城市!珠三角城市群是这一现象的典型代表$在’(()年代!其劳动密集型产业较好地嵌入在全球层次的经济联系网络中!为其铁路客流扩张提供了强劲的动力!使得其核心城市广州的辐射力也得到较强的增长!甚至强于北京和上海$广州对成渝城市的整合作用也强于北京对山东和东北城市群的整合作用!重庆与广州的劳动力交流导致了铁路客流的显著增长!体现了内地城市群在中心城市极化影响下发生了一定的重组$这一过程的本质是我国经济要素在市场经济的引导下更趋于合理的空间配置$!"$升级：经济发展提升空间关联等级随着经济的发展!伴随区域重组的是三大城市群之间联系的分异和升级!城市群等级化明显$三大城市群各自的影响力在铁路客流空间上明显扩展!逐步覆盖全国!但中心城市之间的铁路客流联系却有所减弱!转化为更高层次的航空客流!最具代表性的是北京和上海的交通联系变化$因此!我国部分城市的空间相互作用已经进行了升级!其背后的潜在动力是经济联系加强$部分城市群中心城市之间的联系开始进入更高级的阶段!客流逐渐从铁路转移到了航空!表现出来的铁路联系可能减弱$因此要从交通流空间研究我国城市关联系统的变化!还需要进一步的综合考察$总之!无论是铁路还是航空空间相互作用的变化!经济因素始终是其客流生成的根本动力$随着经济的发展及联系的加强!我国城市体系整体实力在’(()年代有较大的提高!在交A@ !期戴特奇等!空间相互作用与城市关联网络演进通流空间也发生了相应的变化"经济的发展诱导了空间关联的升级#经济的增长驱动了城市群内部联系在交通流空间的加强"在这一过程中$能较好地嵌入全球化网络中的城市$其空间影响范围和强度都将获得最大的增长%参考文献"#$%&’()*’+,’-%./*,0.’(-1*2,*34&5(6.7/,89.::&6’;5<=,69.;;&’(&6>6.’;756:,’?/,’.#@ABC#@@AD EF76,’:;5< G85’5F,8465H:/-I&(,5’.J E’&K*.J,:L-.’M N&:H56O P&Q&J57F&’:3>/&965<&;;,5’.J4&5(6.7/&6R!BBS-TUVSW!SX#CSAXY "!$Z56:5’G[&\&JJLY=4&5(6.7/&6&;=’.JL;,;5<]*^_.’M_;75O&N&:H56O;Y+5*6’.J5<>6.’;756:4&5(6.7/LR#@@AR UV‘W!#X#C#AUY"‘$金凤君Y我国航空客流网络发展及其地域系统研究$地理研究$!BB#$!B’#(!‘#C‘@Y"S$黄海波)何琳Y城市间旅客运输需求的研究$铁道学报$#@@@$!#’T(!TC@Y"T$齐康)段进Y城市化进程与城市群空间分析$城市规划汇刊$#@@X$#!#CSY"U$朱英明Y我国城市群区域联系发展趋势$城市问题$!BB#$#BS’U(!!!C!SY"X$陈航R张文尝Y中国交通地理$科学出版社$!BBBY"A$薛凤旋R蔡建明Y中国三大都会经济区的演变及其发展战略$地理研究$!BB‘$!!’T(!T‘#CTSBY"@$周一星R胡智勇Y从航空运输看中国城市体系的空间网络结构$地理研究$!BB!$!#’‘(!!XUC!AUY"#B$朱英明Y城市群经济空间分析$科学出版社$!BBSY"##$张文尝R金凤君R荣朝和R唐秀芳Y空间运输联系***理论研究+实证分析,预测方法$中国铁道出版社$#@@!Y!"#$%#&’($)*+,$%-(+(./)$0-*1!$*2,$2*)34-&4)5)($-67%$%)8 %(9)*5-67:%(+;8<#%&0#=>#88)(?)*@&-0%(ABBC8P=E>&K,#R!R+EN%&’()*’#R0=N4+,.5&#R!V#Y E’;:,:*:&5<4&5(6.7/,8a8,&’8&.’M N.:*6.J I&;5*68&;I&;&.68/R?=aR b&,),’(#BB#B#R?/,’.c !Y46.M*.:&a8/55JR:/&?/,’&;&=8.M&FL5<a8,&’8&;R b&,),’(#BBB‘@R?/,’.WDE8$*+,$!?,:,&;;&7&6.:&M,’;7.8&.6&85’’&8:&M:5(&:/&6^L;7.:,.J,’:&6.8:,5’;VaEW^&:H&&’:/&FY b*::/&;:*M,&;<58*;,’(5’:/&aE.6&6&J.:,Q&JL<&H,’?/,’.F.,’JL^&8.*;&5<:/&;8.6,! :L5<M.:.Y>/,;7.7&6M&.J;H,:/:/&aE,’:&6F;5<6.,J7.;;&’(&6<J5H;,’#@@B;R H/,8/,;.’,F756:.’:.;7&8:5<:/&’&:H56O;:6*8:*6&5<*6^.’.((J5F&6.:,5’;Y bL*;,’(.M.:.;&:85’;,;:,’( 5<#@@#.’M!BBB6.,J[_P7.;;&’(&6<J5H;^&:H&&’’&.6JL!BB8,:,&;R,’:&68,:L6.,J M,;:.’8&[_ P F.:6,d&;R.’M;5F&5:/&6,’M,8&;Y E:,;<5*’M:/.::/&.::&’*.:,’(:&’M&’8L5<6.,J7.;;&’(&6,; 5^Q,5*;R^*::/&(6.Q,:L F5M&J8.’’5:&d7J.,’:/&8/.’(&5Q&6:,F&Y>/&’.<*6:/&6;:*ML,;8.6! 6,&M5*:^.;&M5’:/&/*^_.’M_;75O&<6.F&H56O*’M&6H/,8/:/&&66565<(6.Q,:L F5M&J,;&d! 7J.,’&MY=’M^L.’.JL;,;5<M5F,’.’:<J5H;.’M;7.:,.J;:6*8:*6&5<<J5H;R H&<,’M:/.:7.;;&’(&6 <J5H;/.Q&.:6&’M5<75J.6,e,’(:5/*^;H/,J&:/&J,’O;^&:H&&’/*^;*7(6.M&;R.’M;5F&M6,Q&’<.8:56;<56:/&6&_56(.’,e.:,5’7658&;;5<:/&;:6*8:*6&5<*6^.’.((J5F&6.:,5’;.6&M,;8*;;&MY F)=0-*.8D 6.,J7.;;&’(&6<J5Hc*6^.’.((J5F&6.:,5’;c;7.:,.J,’:&6.8:,5’。