济南都市圈综合交通运输与区域经济耦合测度分析

郭亚娟，宋子玉，李泽文

山东交通学院 交通与物流工程学院，山东 济南 250357

0 引言

目前，山东省基本形成了三大城市群：济南都市圈、鲁南城市带和山东半岛城市群，其中济南都市圈是以省会城市济南为核心、辐射周边5个卫星城市(淄博、泰安、滨州、德州、聊城)的重要经济圈[1-4]。交通运输业是支撑城市群经济联动发展的基础性产业，研究交通运输与区域经济之间的关系对济南都市圈的发展具有重要意义。

区域经济增长促进生产要素增加，大量生产要素的积累需要发达的综合交通运输系统支撑，因此不断完善综合交通运输系统能够加速各区域间生产要素的流动，拉动区域经济发展。综合交通运输与区域经济间具有密不可分的关系，二者间发展不平衡会严重制约城市群综合实力的提升。研究综合交通运输与区域经济的耦合协调测度模型，可以准确辨识限制性发展要素，合理评估二者间的适应性发展水平。

研究交通运输与经济间的测度关系主要包括定性关系分析、评价指标选取以及模型构建等。在定性关系分析方面，李胜利等[5]利用山东省各地市的经济数据和高速公路流量数据进行相关性分析，认为地区社会经济指标与交通流量参数间存在紧密关联性；何学才[6]揭示了多元化交通运输与区域经济发展间的相互影响机理，提出了多元交通运输促进区域经济发展的对策。在指标选取方面，王俊超[7]从交通运输的资源、规模及区域经济的规模、效益和结构等方面选取指标，研究了长三角城市群交通运输与区域经济的耦合关系；徐凤等[8]在江苏省交通运输与经济发展的相关数据中选取了社会消费零售总额和固定资产投资占国内生产总值比重等经济类指标，及不同运输方式的客运量、货运量和二者周转量、交通基础设施建设投资等交通类指标。对于交通运输与区域经济的关系模型构建研究，刘海旭等[9]利用耦合测度模型研究了交通可达性与县域经济发展水平间的交互作用关系；叶昌友等[10]基于空间面板模型研究了交通运输业发展与区域经济增长的关系；周博等[11]利用耦合协调度模型分析了广东省交通优势度与区域经济发展水平的关系，针对不同的协调类型提出良性发展对策；钟洋等[12]针对长江中游城市群构建了交通优势度与区域经济发展水平的耦合测度模型；段贺娜[13]采用向量自回归模型，从省域、地级市2个层面研究区域经济与公路交通发展水平的耦合协调关系。上述研究大多集中分析单一交通运输方式与区域经济间的协调关系，忽略了综合交通运输系统中交通方式的多样性及交通结构的动态演变性。

本文对多种交通方式构成的综合交通运输系统与区域经济间的耦合发展关系展开研究，通过引入交通贡献率参数，得到改进耦合协调测度模型，计算耦合协调测度得分，客观评估济南都市圈综合交通运输与区域经济间的协调发展水平，为制定二者一体化发展对策提供理论依据。

1 综合交通运输与区域经济耦合发展评价指标体系

通过分析综合交通运输与区域经济发展的特性，构建综合交通运输与区域经济耦合发展指标体系。公路、铁路和航空是综合交通运输系统主要的交通运输方式[14-15]，将综合交通运输系统分为公路运输、铁路运输及航空运输3个子系统进行研究。交通运输子系统的指标从需求规模和供给规模2个维度展开，其中需求规模包括客运量、客运周转量、货运量和货运周转量；供给规模主要考虑通车里程、路网密度等。区域经济系统是涉及人类活动诸多复杂因素的庞大系统，选取经济规模与社会规模2方面评估系统的发展水平，其中经济规模包含地区生产总值、城镇人均可支配收入、三次产业构成；社会规模包含总人口与人口密度。构建的综合交通运输与区域经济耦合发展评价指标体系如表1所示。

表1 综合交通运输与区域经济耦合发展评价指标体系

2 综合交通运输与区域经济耦合协调测度模型

交通运输系统包含多种结构比例关系动态变化的交通运输方式，它们之间相互补充[16-18]，单一的交通运输方式无法表征整个综合交通运输系统。通过引入不同交通方式的贡献率，量化评估城市群交通运输方式的结构动态权重关系，在协调发展指数评价模型的基础上，提出改进的综合交通运输与区域经济耦合协调测度模型。

2.1协调发展指数评价模型

耦合是指2个系统或多个系统间相互作用、相互影响、相互关联的过程，现有研究成果多采用协调发展指数评价模型进行测度[19-22]。模型中涉及的协调度是度量子系统间的协调发展程度，发展度是度量系统演化过程或某一要素的发展程度，协调发展指数越高表明耦合度越高，相互作用越强，系统间的发展趋势越同步。

2.1.1 协调度

协调度是根据2个或多个关联系统的相对指标得分计算得到，多个系统的协调度

(1)

式中：sk、sl为第k个系统和第l个系统间的相对指标得分，m为系统数量。

为计算交通运输子系统与区域经济系统间的耦合协调度，式(1)可简化为2个系统的协调度计算公式：

ri=1-|sei-sie|,i∈{1,2,3}，

2.1.2 发展度

第i个交通运输子系统与区域经济系统间的发展度

Di=wsiesie+wseisei,i∈{1,2,3}，

式中：wsie为第i个交通运输子系统相对指标得分的权重，wsei为区域经济系统相对指标得分的权重。

2.1.3 协调发展指数

第i个交通运输子系统与区域经济系统间的协调发展指数

2.2 交通贡献率

为反映不同交通方式在综合交通运输系统中的比例，引入交通贡献率参数。选择不同交通运输子系统的需求规模共性指标，构建交通贡献率计算模型。

公路贡献率

铁路贡献率

航空贡献率

2.3 改进的耦合协调测度模型

利用协调发展指数与交通贡献率，得到考虑交通贡献率的第i个交通运输子系统与经济系统间的耦合协调发展指数

Wi=ZiQi,i∈{1,2,3}。

考虑交通贡献率的综合交通运输系统与经济系统间的耦合协调发展指数

Wc=W1+W2+W3。

2.4 评价等级

为直观反映综合交通运输与区域经济的耦合发展关系，采用耦合协调发展指数的10等级评价划分方法[23-26]，如表2所示。

表2 耦合协调发展指数的10等级评价划分

3 实例分析

3.1 研究对象

济南都市圈具有复杂的交通运输网络特征，将济南都市圈中济南、淄博、泰安、滨州、德州、聊城6个城市作为研究对象，由各地市2014—2020年统计年鉴中获取综合交通运输与区域经济耦合发展指标体系原始数据。

3.2 交通运输子系统与区域经济系统间的协调发展指数

利用不同交通运输系统的供给规模数据、区域经济系统的经济规模与社会规模数据，分别计算公路运输子系统、铁路运输子系统及航空运输子系统与区域经济系统间的协调发展指数Z1、Z2和Z3，如表3所示。

表3 交通运输子系统与区域经济系统间的协调发展指数

表4 济南都市圈2014—2020年的交通贡献率

由表3可知：公路、铁路和航空3种运输子系统与区域经济系统间均从失调向耦合协调发展；2019年公路运输与区域经济发展达到耦合协调状态，早于铁路运输与航空运输。

3.3 综合交通运输系统与区域经济系统间的协调发展指数

3.3.1 济南都市圈交通贡献率

交通运输需求规模数据能准确反应不同运输方式间的交通结构比例关系。利用交通贡献率计算模型，分别得到济南都市圈2014—2020年公路、铁路、航空贡献率Q1、Q2及Q3，如表4所示。由表4可知：2014—2019年交通运输方式以公路和铁路为主，航空为辅；2020年受新冠肺炎疫情影响，3种交通贡献率较之前年份变化较大，公路与铁路的客、货运总量大幅降低，航空的客、货运总量稳定发展。

3.3.2 改进的综合交通运输与区域经济间的耦合协调发展指数

基于改进的耦合协调测度模型，计算得到公路、铁路、航空交通运输子系统与区域经济间的耦合协调发展指数及综合交通运输与区域经济间的耦合协调发展指数，如表5所示。

表5 改进的综合交通运输与区域经济间的耦合协调发展指数

由表5可知：1)济南都市圈综合交通运输与区域经济间的耦合协调发展指数整体呈上升趋势，2014—2015年耦合协调水平较低，2016—2019年耦合协调水平有所提高，2020年达到勉强协调；2)济南都市圈综合交通运输与区域经济间的交互促进作用有所增强，但因二者自身发展水平不高，仍未达到彼此相适应的耦合共生阶段。

根据分析数据建议济南都市圈进一步提升综合交通运输系统一体化水平，加强不同交通运输方式间的融合与联动，引导济南都市圈各城市运输资源整合，提升区域经济社会发展水平，有效缩短交通运输与区域经济间的差异，形成良性共振的发展大局。

4 结语

通过分析综合交通运输与区域经济间的作用关系，建立了济南都市圈综合交通运输与区域经济耦合发展评价指标体系，基于交通需求规模数据，得到不同交通运输方式的贡献率，构建改进的耦合协调测度模型，以济南都市圈为例分析了综合交通运输系统与区域经济系统间的协调发展水平。

2019年初济南和莱芜实现了行政区域合并，在统计济南都市圈交通运输与区域经济数据的过程中发现，统计研究对象发生变化后，未来研究工作亟需解决行政区域调整导致评价指标统计标准前后不一致的问题，后续可通过延长时间窗口的方法获取交通运输与区域经济的耦合发展预测，进而为城市群交通运输与区域经济的耦合发展规划提供精确的数据支持。