基于高铁视角下的辽宁省城市辐射能力现状分析

王国力， 邵宇佳， 宋 昂

(1.辽宁师范大学 地理科学学院，辽宁 大连 116029；2.东北财经大学 投资工程管理学院，辽宁 大连 116025)

随着科学技术的进步，较远距离的出行，高铁是首选.我国国家铁路局把开行时速大于250 km(含预留)、初期运行时速达到200 km的铁路称为高铁.高铁是运行时速快，设计标准高的一种高速行驶的交通工具.高铁的可达性是衡量网络中各个城市之间的通达状况和联系难易程度的关键性要素，能体现地区经济的发展.社会网络分析法是通过各个城市之间的联系程度来构建矩阵关系模型，并从矩阵关系中探究其对整个网络的影响，是研究各个城市之间关系的重要指标.高铁建设缩减时空成本，减轻铁路运输的压力，增强和完善运输系统，产生“时空收敛”效应，促进地区经济向好发展，同时高速铁路的建设也会产生高铁发展不均衡、环境污染、票价高上座率低等环境和社会问题.对于高铁的研究早期集中于欧洲和日本等地区，Sasaki K研究了日本新干线开通之后对日本可达性的影响[1],而中国开始起步较晚，甚至晚于新加坡等国家.但是最近，我国对高铁建设的研究逐渐增多，并发展迅速，谢双玉等人运用网络分析法和空间句法综合评价了武汉市A级景点的可达性并指出其中的问题，提出可行性的对策[2]，虞洋、宋周莺、史坤博以百度指数作为联系强度的依据，用社会网络分析的方法研究省域之间的网络格局和层级结构[3]，李贤文、白建军、唐尚红提出“节点成本”的网络分析方法来测算可达性指标，对有无高铁的时空成本进行分析[4]，王宇宁、杨安娜通过构建“时间—距离”模型，利用天津市的轨道交通道路网，来分析天津的轨道交通通勤圈的可行性和城市职住的合理性，并对可能的问题给予对策和建议[5]，初楠臣等人构建了城际高铁联系强度模型，结合社会网络分析研究东北高铁的格局特征和演变趋势[6]，曹小曙等人从不同视角分析了不同时期的高铁建设对关中平原城市群核心区域的可达性趋势及其影响[7].

辽宁省高铁网络处于东北三省的最南端，是加强东北与中国各地联系的重要路径，是东北通往中国各地区的桥梁，对支撑东北三省的网络格局已经经济做出了重要的贡献.目前关于高铁建设的研究主要集中于可达性、中心性、与旅游相结合等方面，可达性和中心性相结合的研究较少.基于此，本文通过社会网络分析的方法研究辽宁省高铁的中心性和可达性，

对高铁视角下的辽宁省城市的辐射和吸引能力进行分析和评价.利用Ucient、Netdraw等软件，对辽宁省的现状高铁进行比较分析和研究，揭示高铁对经济发展的重要作用和意义，为辽宁省的高铁建设完善提供依据.

1 研究区与数据来源

1.1 研究区概况

辽宁省下设14个地级市，共有59个市辖区，虽然地处东部沿海，但纬度较高，北部连接吉林和黑龙江，是东北三省的最南端，东侧毗邻日本韩国，南临黄海、渤海，西侧与河北和内蒙古接壤，海陆位置优越，港口贸易发达，是东北地区与外界联系的重要枢纽.辽宁省平地势从北向南降低，东西两侧高于中部地区，东西两侧地形有一定的起伏，中部地势起伏和缓，大体呈马蹄形向渤海倾斜.GDP总量24 909.5亿元，总人口为4 351.7万人，因此，辽宁省高铁的建设与开通对东北的发展具有十分重要的意义.

1.2 研究数据

主要是基于高铁的每日的班次来研究，选取了2018年5月16日这一天的辽宁省高铁的班次，通过12306高铁购票网查询到了高铁的班次，提取出辽宁省各市之间的频次，做出13×13的频次矩阵，由于抚顺没有高铁站点，因此在做可达性数据时剔除了抚顺市，中心性由于抚顺有一定数据数值因此保留了.本文的社会经济数据来源于《2018年辽宁省统计年鉴》.

2 研究方法

2.1 可达性

可达性是测算区域各城市之间的通达程度和交通的难易程度，时空距离对可达性的影响很大，因此采用加权平均旅行时间和可达性指数对其进行分析.

2.1.1 加权平均旅行时间

由于辽宁省各城市的发展状况不同，仅用时间和空间距离测算两个城市之间的可达性有一定的片面性，因此本文引入社会经济指标来分析，使其研究结果与实际更相符.城市的加权平均旅行时间与高铁的可达性呈反比，公式如下：

(1)

其中，Ai为加权平均旅行时间，Tij为城市i到j的最短旅行时间，Mj为城市质量，用辽宁省的人口总量，GDP和道路及交通设施用地的面积来计算.

2.1.2 可达性指数

可达性指数更直接的反应高铁对城市之间通达便捷程度的影响，公式如下；

(2)

其中，n表示城市的数量，当可达性指数大于1时，说明该城市的可达性水平较差，当可达性指数小于1时，说明该城市的可达性水平较高.

2.2 社会网络分析法

社会网络分析法的中心性是用于分析高铁网络视角下的各个市之间的联系以及各个市之间的集聚和扩散能力.

2.2.1 网络密度

使用ucient来计算辽宁省的网络密度.网络密度可以分析各城市之间的联系强度，一个地区网络密度越大，表明该地区内各城市网络节点之间的联系越密切，联系强度越高.

2.2.2 节点中心性

衡量各城市节点对外直接的联系能力.一个城市节点的点入度越高，说明该城市对其他城市有更多的直接联系能力，对其他城市的要素和资源的吸引力越好，更容易使资源和要素集聚到此.反之，点出度越高，说明该高铁城市的扩散能力越高，对周围城市的辐射能力越强.

2.2.3 接近中心性

反映在网络中某一城市与其他城市之间的接近程度，衡量一个城市的控制能力和通达情况.接近中心度高，该高铁城市的通达程度较高，有较高的吸引和辐射能力，吸引集聚大量的要素和资源，对其他城市控制能力强，同时其他城市对该高铁城市的依赖能力也较强.

2.2.4 中间中心性

一个城市的重要性既取决于其邻接城市的数量和重要程度，反映一个城市的控制能力和中介效应.中间中心性越大，说明该高铁城市对其他城市控制能力越强，中介效应越强，高铁城市的吸引和辐射能力越强.

2.2.5 凝聚子群

是一种常见的社会网络子结构分析方法，让复杂的网络由繁变简单，更能看清其中的关系和结构.高铁联系越密切同质性越强，更容易形成凝聚子群.

3 研究结果与分析

3.1 可达性分析

3.1.1 加权平均旅行时间

计算得出各城市平均加权旅行时间为1.410 h，其中鞍山平均加权旅行时间为0.807 h，朝阳平均加权旅行时间为2.349 h，两市相差为1.542 h，各市加权平均旅行时间差距较大.鞍山、辽阳、沈阳的平均加权旅行时间在前三位，到达鞍山、辽阳、沈阳最为容易(表1).沈阳市是辽宁省的省会城市，处于辽宁的核心地位，鞍山和辽阳均与沈阳相连接，地理位置优越，是重要的交通枢纽，有一定的城市吸引与辐射能力.平均加权旅行时间以沈阳、鞍山、辽阳为中心向四周递减，呈现出“中心—外围”的格局，空间上沿京哈客运专线，哈达高铁向东南、西南、北部拉伸分布的格局[8].大连经济发展较好，但因为三面环海，又是辽宁的始发站和终点站，大连高铁的枢纽能力较弱，没有与经济的发展相匹配.

表1 辽宁省各市加权平均旅行时间及可达性指数

3.1.2 可达性指数

在加权平均旅行时间的基础上计算的可达性指数，鞍山的可达性指数最小为0.572，朝阳的可达性指数最大为1.667，鞍山和朝阳的可达性差值为1.095，鞍山的可达性最好，朝阳的可达性最差(表1).可达性指数和加权平均旅行间呈现显著的正相关.可达性以沈阳—鞍山—辽阳为中心向四周递减，边缘城市的可达性水平较低，低于中心城市.沈阳、鞍山、锦州、营口、辽阳、盘锦的可达性指数小于1，可达性水平较高.大连、本溪、阜新、铁岭、朝阳、葫芦岛的可达性指数大于1，可达性水平较差，主要因为这些城市的地理位置处于边缘地区，地理位置稍差，交通的便捷程度低，到其他城市的时间成本和空间成本都较大，经济发展稍慢.从空间分布来看，可达性水平高的城市，交通基础设施占地面积大，经济发展水平高，吸引要素集聚，可达性水平差的城市，经济发展较差，大量的要素资源流出，容易产生强者恒强，弱者恒弱的“马太效应”.

3.2 社会网络分析

3.2.1 网络密度

网络密度越大，(network density)，是网络中实际存在的边数与可容纳边数上线的比值，是网络中线路总长度与面积的比.网络密度是从宏观的角度刻画网络中各节点间相互连接的密集程度.网络密度越大，说明网络中高铁节点联系越紧密[9]，道路的高铁联系程度越密切.辽宁省高铁网络的密度为0.725 3，标准差为0.446 4，高铁城市的联系较为紧密，标准差不大，高铁的离散程度较小，辽宁省内高铁联系较强，便于要素的流动，很大程度上减少了距离衰减效应，产生“时空收敛”效应.聚类系数为0.848，达到较好的程度，辽宁省内要素流动充分，结构洞少[10]，由一个城市到达另一个城市较为容易，要素流动较迅速.由于抚顺市没有高铁站点，对外联系能力较弱，一定程度上限制了要素流入流出，其余城市节点联系相对较好(图1).

图1 辽宁省高铁网络密度结构图

3.2.2 节点中心度

辽宁省高铁城市节点中心度的点入度和点出度成正相关，各城市的中心度相差较大，省内有一定集聚和扩散能力，沈阳市稳居第一，大连由于地理位置三面环海是重要的港口城市，也是辽宁省高铁的终点站和始发站，城市间的联系能力较弱，但也稳居前三，高铁中心城市地位稳固，高铁对内对外的联系能力强.沈阳、营口、铁岭、朝阳、葫芦岛的点入度大于点出度，高铁城市的集聚功能强，吸引要素向城市流动.大连、锦州、辽阳点出度大于点入度，高铁城市的扩散能力大于集聚能力，推动要素更好的扩散流动，城市的辐射作用显著.用自然断裂点法将图中划分为五个区域，节点中心度以沈阳为中心，沈阳—大连高铁线向两侧递减，高铁在城市间的联系上有一定的集聚扩散作用.受地理位置因素的影响，外围城市的省内联系能力相对较弱(表2).

3.2.3 接近中心度

辽宁省的接近中心度的格局和节点中心度的格局大体相符，抚顺没有高铁站点与其他城市相差较大，其余城市之间的区域差异相差不大.沈阳、大连、鞍山位列前三位，到其他城市的通达能力较强，高铁要素的流动能力强，受辽宁省内其他城市的控制能力弱.抚顺、辽阳、朝阳的接近中心度相对较弱，受其他城市的控制能力一定程度上较大，对其他城市的依赖程度大.营口、葫芦岛、铁岭的点入度大于点出度，要素吸引能力强，吸引大量的资源汇聚到此.锦州、辽阳的点出度大于点入度，到其他城市更加便捷，要素的扩散作用强.用自然断裂点将图划分为多个区域，接近中心度呈现沈阳—鞍山—大连为中心向东西两侧递减的格局，东部与南部的要素联系密切，高铁联系的实力更强(表2).

表2 辽宁省城市中心度

3.2.4 中间中心度

辽宁省内城市中间中心度相差不大，沈阳、大连、鞍山位于前三位处于高铁的核心地位，对其他城市的控制能力强，中介效应大，控制着省内要素的输入和输出，大连虽然是始发和终点城市，但因为其良好的经济能力和位于大连—营口、大连—鞍山的高铁线路上，在城市间高铁的要素流动上依然有一定的对其他城市的控制能力.铁岭、葫芦岛、抚顺的中间中心度最低，基本不具备对其他城市的控制能力，控制要素能力较弱.自然断裂点将图中划分为五类，中间中心度以大连—鞍山—沈阳高铁线路为中心向东西两侧递减的格局，西部略高于东部，西部的要素控制能力稍强，呈现出一定的“核心—边缘”趋势(表2).

3.2.5 凝聚子群

地理区位和高铁线路导向性是构建凝聚子群的关键性因素，空间距离过大会制约城市的发展.凝聚子群能反应省内城市的组团和集聚扩散现象，用ucient-network-concor算法将辽宁省的凝聚子群分为四个部分，两个关系对，两个子群，沈阳—铁岭、朝阳—盘锦关系对，辽阳—鞍山—营口—大连和本溪—锦州—丹东—葫芦岛子群，关系对拉近了自身与其他城市和子群的时间距离，子群能很好地压缩省内的时空距离，使城际间的高铁联系更为紧密.关系对和子群产生小团体，团体内的联系强，加速要素流动.省内的重点城市分别在北部和南部，处于交通核心位置，辐射能力强，带动周围地区的发展，东西两侧的城市为一般城市实力较弱，城市的密切程度也较弱对其他城市的控制能力不强.纵向和横向的高铁子群线路带动了要素的集聚扩散，带动了城市间的交流合作，加速了区域交通一体化的发展，推动经济的发展(图2).

图2 辽宁省高铁网络凝聚子群

4 结论与展望

(1)通过可达性和中心性来研究辽宁省高铁对城市的辐射和吸引能力，选取日高铁数据频次作为主要的研究依据进行探究.为了使可达性的使用更加合理，采用了加权平均旅行时间和可达性指数，避免因为数据选取的缺失而造成结果偏颇.辽宁省高铁可达性主要以沈阳—鞍山—辽阳经济圈为中心向东西两侧递减，呈现“核心-边缘”的格局，在哈大高铁发展的带动下会形成“核心-多廊道”的格局，有利于推动高铁城市经济的发展.

(2)高铁的建设有一定的时空压缩效应，能够最大化的节约时间资源，通过构建日高铁频次矩阵，结合社会网络分析方法，对辽宁省各市发展及交通便捷程度进行探讨，辽宁省高铁的网络密度较好，中心性以沈阳为中心呈现“核心-边缘”模式，不仅吸引资源要素集聚，还承担着中介的功能，成为资源和要素的中转站，对整个辽宁省的经济发展起到至关重要的作用.

(3)在选取城市质量指标时看出，可达性和中心性较好的城市经济发展状况也较好，合理利用各个城市的资源和要素，实现资源要素最大化最合理的流动.拓展同城效应，拉动内需，加速城市化.高铁对经济的发展一方面有促进促进作用，高铁会带动沿线地区的发展，增加周边城市的就业，一定程度上缓解就业困难的问题，另一方面高铁在建设过程中会产生环境污染等城市问题.本文数据使用高铁频次矩阵是城市网络单一的维度，如何科学构建多维度的城市网络联系是今后研究需要关注的地方.