高铁对肇庆西江流域和绥江流域经济影响研究

邹小林，秦书南

（肇庆学院 数学与统计学院，广东 肇庆 526061）

高铁对肇庆西江流域和绥江流域经济影响研究

邹小林，秦书南

（肇庆学院 数学与统计学院，广东 肇庆 526061）

本文采用度信息和引力模型分析了高铁对西江流域和绥江流域经济的影响.该方法将高铁沿线城市映射为带权无向图，采用引力模型构造权函数，作为城市节点之间的相似度函数；接着计算每个城市节点的度值变化；最后分别计算2个流域的城市度值变化和.结果显示：高铁对肇庆市绥江流域的经济影响更大.

高铁；区域经济；引力模型；度信息；可达时间

0 引言

自2004年国务院制定“中长期铁路网规划”以来,中国高铁建设进入高速发展期.2015年交通运输行业发展统计公报显示,我国高铁营业里程超过19 Mm，占全球高铁里程的60%以上,已形成覆盖全国主要城市之间的高铁通道，以及环渤海地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区的高铁客运网，“四纵四横”高速铁路网规划的大部分已得以实现.高铁缩短了城市之间、区域之间的时间距离,深深地影响了中国经济，尤其是对高铁沿线城市的影响更大.

近年来，研究高铁对经济的影响成为一个研究热点.文献[1]建立了“有-无”模型和“可达性”模型，研究高铁对沿线区域经济发展的促进作用.文献[2]采用引力模型，分析中心城市引领的区域联动发展.文献[3]采用聚类分析和多元线性回归分析等，分析武广高铁对沿线区域旅游业的影响.文献[4]采用区域可达性等研究高铁的社会效应.

2014年12月26日，贵广高铁和南广高铁肇庆段已经建成通车，肇庆进入“高铁时代”，现在从肇庆去广州有更多、更便捷的选择，而且从广州到南宁、贵阳的时间也缩短到三四个小时.从经济影响力来说，高铁对经过肇庆的西江流域和绥江流域经济的影响，哪个更大？本文尝试采用度信息和引力模型，分析贵广高铁和南广高铁对肇庆市2个区域经济发展的影响，旨在为有关决策者提供参考.

1 城市引力模型

城市引力模型[5]是研究城市经济影响力之影响范围的.1858年，卡利参照牛顿的万有引力定律提出2个地区的互动量公式：I=Pi×Pj/d2,其中:I为互动量；Pi,Pj为两地的人口；d为两地之间的距离.文献[6]依据物理学概念，将一定范围内的城市区域称为“城市场”，城市腹地称为城市影响力的“力场”，影响力的大小称为“场强”.“场强”的大小随着距离衰减而增大.场强计算公式为

式中：Sik为城市i在k点上的场强；为城市的综合规模，P表示人口数，G表示生产总值；diαk为i城市到k点的距离，本文采取高铁开通前后通行时间作为测度i和k城市间的时间距离替代空间距离;α为摩擦系数，其取值为1.

2 相似度矩阵和度

设X={x1,x2,…,xn}是数据集，采用公式(1)的改进公式作为相似度函数[7],构造X的相似度矩阵W.相似度矩阵W的第i行的元素全部相加的和就是第i行所对应顶点的度，即根据公式(2)计算第i(i=1,2,…,n)个数据的度.

3 本文算法

3.1 算法思路

首先，在贵广高铁和南广高铁沿线城市统计局的网站上收集各城市的GDP和人口数据.其次，在12306铁道部网上订票唯一官网、汽车客运站网站和百度导航上收集数据，计算任何2个城市之间在高铁开通前后的通达时间，并用通达时间替代引力模型中的空间距离.然后，根据公式(1)计算任意2个城市之间的场强，从而获得基于场强的相似度矩阵；再根据公式(2)计算第i(i=1,2,…,n)个城市的度值，最后分别计算西江流域和绥江流域在高铁开通后的度值变化和，变化和大就表示高铁对该流域的经济影响力较大.

3.2 算法步骤

本文算法步骤如下：

步骤1 根据公式(3)计算高铁开通前后的通达时间T前和T后.

其中：Th表示乘坐高铁的时间；Tp表示乘坐普通火车的时间；Tb表示乘坐大巴或者汽车的时间.

步骤2 根据公式(1)的改进公式即公式(4)，分别计算贵广高铁和南广高铁开通前后沿线城市中任意2个城市之间的场强，因此本文的相似度矩阵W=[wij].公式(4)中的Tij即时间距离替换公式(1)中的空间距离，是因为高铁速度快，减少了乘车时间，这相当于在普通火车条件下，缩短了乘车距离.

步骤3 根据公式(2)计算每一个城市的度值.

步骤4 分别计算西江流域和绥江流域城市在高铁开通前后度值的变化和，变化值大，就表明高铁的开通对该流域经济的影响大.

4 算法应用

4.1 数据来源和数据预处理

1）经济数据和人口数据，来自于各地政府公布的国民经济和社会发展统计公报.2）高铁乘车时间和普通火车乘车时间，通过中国铁路客户服务中心网站获取，网址为www.12306.cn. 3）汽车乘车时间通过汽车客运站或者百度地图网站获取，网址为http://map.baidu.com.

4）2个城市通达时间的处理方式：如果高铁或普通火车能够直达的城市，就通过中国铁路客户服务中心网站查询，获取2个城市之间抵达的最短时间作为建模的时间数据；如果高铁和普通火车不能直达但大部分路程可以乘坐高铁或者普通火车的城市，就通过中国铁路客户服务中心网站查询，获取部分路程高铁或普通火车的最短乘车时间，再加上剩余部分路程的汽车乘车时间，作为建模的时间数据；如果乘坐高铁或普通火车麻烦的城市，就通过百度地图获取汽车导航时间，将其作为建模的时间数据.

5）如果2个区域较近，如端州区与鼎湖区，在计算乘车时间时将市区内的乘车时间考虑在内，如果2个城市较远，则不考虑市区内的乘车时间.

4.2 贵广高铁、南广高铁沿线城市及两江流域的GDP与人口数

本文研究对象如下：端州区、鼎湖区，高要市、四会市，高新区、广宁县、德庆县、封开县、怀集县，南宁市、贵港市、梧州市、云浮市、肇庆市、佛山市、广州市、贵阳市、桂林市和贺州市.其中端州区、鼎湖区、高要市、德庆及封开位于西江流域，为表示方便，就将肇庆位于西江流域的市县统称为西江区域；四会市和高新区、广宁县、怀集县位于绥江流域，为表示方便，就将肇庆位于绥江流域的市县统称为绥江区域.端州区、鼎湖区和高要市作为一个整体参与讨论，记为肇庆市区.四会市与高新区作为另一个整体参与讨论，记为四会区.贵广高铁和南广高铁沿线城市在2014年的GDP和人口数分别如表1所示.根据表2显示，肇庆西江区域2014年的GDP是886.91亿元，人口是222.038 4万人；而绥江区域2014年的GDP是870.170 4亿元，人口数是209.677 6万人.由此可知，在2014年西江区域与绥江区域在GDP和人口数方面的情况相差无几.

表1 高铁沿线16个市、县和区的GDP和人口数

表2 西江区域与绥江区域的GDP和人口数

4.3 贵广高铁和南广高铁沿线城市的通行时间

在贵广高铁和南广高铁开通前，16个市、县和区两两之间的通行时间如表3所示；在贵广高铁和南广高铁开通后，16个市、县和区两两之间的通行时间如表4所示.根据本文的算法步骤1，在贵广高铁和南广高铁开通后，16个市、县和地区两两之间的通行时间缩短的情况如表5所示；广州到贵阳的通行时间减少得最多，达到978 min.

表3 高铁沿线城市在高铁开通前两两之间通行时间 min

表4 高铁沿线城市在高铁开通后两两之间通行时间 min

表5 高铁沿线城市在高铁开通前后两两通行时间差 min

表6 高铁沿线城市在高铁开通前后缩短乘车时间之和 min

16个市、县和区中每个对象与其他15个对象间的通行时间减少之和如表5所示.减少最多的城市是贵阳，达到9 007 min，远远高于其他城市，这说明贵广高铁的开通，大大减少了其他城市到贵阳的通行时间.从表6中的数据算出，西江区域减少的时间为5 149 min，绥江区域减少的时间为6 276 min，这说明绥江区域比西江区域减少的通行时间多1 127 min，绥江区域比西江区域总体上多减少21.88%的通行时间.这说明从通行时间缩短方面而言，贵广高铁和南广高铁的开通对绥江区域的影响更大.

4.4 贵广高铁和南广高铁对西江区域和绥江区域的影响

根据本文的算法步骤2，计算肇庆市区、四会区、广宁县、德庆县、封开县、怀集县、南宁市、贵港市、梧州市、云浮市、肇庆市、佛山市、广州市、贵阳市、桂林市和贺州市之间的城市引力值.高铁开通前的城市引力情况如表7所示，高铁开通后的城市引力情况如表8所示，高铁开通后，城市之间的引力变化情况如表9所示. 表9数据显示：高铁开通后，所有城市之间的场强都增大了，说明高铁的开通对沿线城市都具有一定的正影响力.

根据本文算法步骤3，计算结果如表10所示.场强增大最多的是广州，远远高于其他城市，这说明贵广高铁和南广高铁的开通，强化了广州对其他城市的影响.从表中的数据算出，西江区域的城市引力值增加了21 767.5，绥江区域的城市引力值增加了28 060.1，这说明绥江区域比西江区域与其他城市间的引力多增加6 292.6，绥江区域比西江区域总体上多增加28.91%的城市引力值.由此说明贵广高铁和南广高铁的开通对绥江区域的影响更大.

表7 高铁开通前沿线城市两两之间的引力

表8 高铁开通后沿线城市两两之间的引力

表9 高铁沿线城市在高铁开通后两两之间的引力差

表10 高铁开通后沿线城市的度值变化和

5 小结

2014年12月贵广高铁和南广高铁的开通，给肇庆的经济发展带来了新的机遇，同时也给决策者带来了新的问题.2条高铁经过肇庆，同时也经过肇庆的西江流域和绥江流域，高铁对肇庆这2个流域经济的影响，到底谁更大？本文采用度信息和引力模型，分析高铁对2个区域经济的影响.该方法将高铁沿线城市映射为带权无向图,采用引力模型构造权函数，建立相似度矩阵；接着计算每个城市节点的度值，最后分别计算2个流域的城市度值变化和.结果显示：高铁对肇庆市绥江流域经济的影响更大.

[1] 王凤学.中国高速铁路对区域经济发展影响研究[D].长春:吉林大学,2012:3-6.

[2] 郇亚丽.新形势下高铁时代到来的区域影响研究[D].上海:华东师范大学,2012:1-5.

[3] 张宇.武广髙铁对沿线区域旅游空间结构影响研究[D].上海:华东师范大学,2015:6-10.

[4] 魏文刚.高速铁路对沿线区域社会效应分析－以郑西高铁为例[D].四川:西南交通大学,2013:5-8.

[5] 维基百科.城市引力模型[EB/OL].(2014-09-16)［2016-11-20］.http://wiki.mbalib.com/wiki/城市引力模型.

[6] 邓思远.武广高铁对衡阳市发展的影响研究[D].长沙：湖南师范大学，2014:30-38．

[7] CHEN W F,FENG G C.Spectral clustering with discriminant cuts[J].Knowledge-Based Systems,2012,28:27-37.

The Economic Impact of High-Speed Railways on Zhaoqing in the West River and the Suijiang River Basin

ZOU Xiaolin,QIN Shunan

(School of Mathematics and Statistics,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)

The degree of information and gravity model are applied to analyze the economic impact of high-speed railways on Zhaoqing in the West River and the Suijiang River Basin.At first,The cities along the high-speed railways are mapped into the weighted undirected graphs and the gravitational model is applied to construct the weight function as the similarity function between urban nodes.Next the changes in the degree of node values of each city are calculated.Finally the degree values of the changes of in two basins are calculated respectively.The results show that the high-speed railways have a greater impact on the economy of Zhaoqing in the Suijiang River basin.

high-speed railways;regional economy;gravity model;degree information;reachable time

O29

A

1009-8445（2017）02-0019-07

（责任编辑：陈 静）

2016-11-21

广东省教育厅特色创新项目(CQ2014054)；广东省教学质量与教学改革工程建设项目(201550)；广东省大学生科技创新培育专项资金资助项目(2016ZX023)；肇庆市市委委托研究项目(2015223)

邹小林(l975-)，男，湖南衡阳人，肇庆学院数学与统计学院副教授，博士.