山东省省会经济圈高铁可达性测度与空间联系

孙义荣,来逢波,黄玉娟

(山东交通学院 山东省交通运输与区域发展研究中心，济南 250357)

山东省省会经济圈(以下称省会经济圈)是以省会城市济南为核心，与周边泰安、淄博、德州、聊城、滨州、东营6个地级市组成城市群区域。近年来，山东省政府明确提出省会经济圈将构建“一心两圈层，一带两枢轴”的发展格局，除此之外，《山东省贯彻〈交通强国建设纲要〉的实施意见》中指出分三个阶段推进交通强省建设，推动“123”客运通达网构建。随着省会经济圈交通布局和信息化建设的不断完善，高铁的开通打破了原有区域发展状态，重塑了经济活动格局。

从检索文献来看，国内外学者大都从航空、铁路和公路等宏观层面及城市内部交通对区域可达性和经济兼容性开展研究，研究包括区域产业结构[1-4]、经济增长溢出[5-7]与区域空间优化等，Jakub等[8]考察了在捷克修建高速铁路而带来的交通可达性潜在变化。Matan等[9]认为增加高质量公共交通系统可以改善城郊可达性不足问题。朱文涛等[10]认为高铁开通促进了可达性的改善，提高了周边城市制造业的集聚能力。初楠臣等[11]发现环渤海高铁的布局使沿线城市的通达性提高，呈现出“核心-边缘”格局。刘柏伶等[12]研究表明兰新高铁的开通加快了沿线城市旅游市场的发展。张璇等[13]认为高铁开通促进了京津冀地区的通达度，进而影响了当地旅游业。罗建等[14]认为轨道交通产业有较强的调节能力，对地区国民经济的增长有拉动作用。

在研究方法上，Huang等[15]利用基尼系数评估了高铁可达性与城市GDP的区域差异。Ahlfedt等[16]运用DID法研究分析了开通高铁后的经济增长情况。Nir等[17]利用空间句法分析从地方到国家多个地理尺度的道路网络空间可达性。Xu等[18]通过优化引力模型探究沪昆高铁对沿线经济的影响。姚震宇等[19]采用差分回归模型研究了高铁开通对人口流动等相关性经济要素集聚能力影响。郭鑫颖等[20]采用加权平均旅行时间、可达性系数研究高铁建设对城市可达性的时空演变特征。曹佳聪等[21]利用径向基函数(RBF)神经网络模型，对空间耦合协调态势进行拟合验证和预测。唐可月等[22]利用双重差分法研究哈大高铁等五大高铁线路开通对站点城市和区域经济的影响。

综上所述，文中在传统可达性的基础上，增加途外时间的影响，能更好地从微观层次分析辖区内部的通达性，改变以往研究城际可达性站点到站点的分析方法，优化计算结果；其次，从途外和全程可达性两方面为切入，利用引力模型和ArcGIS可视化分析，更直观地反映出高铁开设对区域空间经济格局的影响情况，并落实到地图上，进而深入剖析高铁对省会经济圈城市群带来的具体效应，旨在为区域发展和交通网络的布局提供具有现实意义和战略性的指导意见。

1 模型方法与数据来源

文中使用可达性模型，利用途外可达性和全程可达性来反应高铁站点开设对区域间或区域内部的通达水平；采用引力模型计算出辖区之间的经济联系强度来表征辖区间的相互作用情况；计算经济联系总量反映某一辖区对外流的总和，数值越大经济地位越明显。

1.1 可达性模型

1.2 空间经济结构模型

1)引力模型

式中：Eij为辖区i与辖区j之间的经济联系强度；Qi，Qj分别为i辖区与j辖区的城市质量，是城市社会经济发展与居民生活质量的综合反映；Pi为辖区i的常住人口数量，万人；Gi为辖区i的国民生产总值，亿元。Tij为i辖区至j辖区之间的通行最短时间，min。

2)经济联系总量

(6)

式中：Ei为该辖区在整个研究区域内经济网络中的所占数量，n为研究区域内样本辖区数量。

1.3 数据来源

研究使用的相关数据分别由高德地图、百度地图以及12306官网等搜索获取，各县(市、区)的常住人口数及国民生产总值来自对应年份的《统计年鉴》或《政府统计公报》以及第七次人口普查数据。

截至2021年底，全省的高铁运营里程已经达到2 319 km。其中，济青高铁、石济客专、京沪高铁和胶济客专4条线路在省会经济圈城市群设站，随着省会经济圈城市群内4条高铁线路先后开通，区域内部空间格局发生了质的改变。系统梳理省会经济圈内15个高铁站点，其设站分布如图1所示。

图1 山东省会经济圈高铁站分布情况

从分布情况看，高铁站点大都设置在核心城市，如济南市、德州市及淄博市，其中以济南市设站最多，以图1中的15个高铁站点作为研究对象，分析高速铁路开设对省会经济圈空间格局的影响。

2 高铁站点对省会经济圈城市群可达性分析

利用可达性算式(1)～(3)分别计算出58个县(市、区)乘坐公共交通、私人交通以及两者的加权平均交通可达性水平。同时，核算出辖区之间的全程可达性。

2.1 高铁站点到达辖区中心途外可达性分布情况

根据实际需要绘制出可达性与常住人口分布散点及省会经济圈各县(市、区)的途外可达性雷达分布(见图2～3)。

由图2～3并查询数据计算结果可以看出，省会经济圈高铁站点针对县(市、区)的途外可达性水平分布情况特征有以下方面。

图2 省会经济圈途外可达性与常住人口分布情况

1)高铁站点的建设地点不均且覆盖率不足，结合图1发现，站点大都集中在济南市、德州市和淄博市，所以3个地级市除个别偏远县(市、区)外，其途外可达性大都在1 h以内，其他地区途外可达性普遍较差。由于高铁的“廊道”效应，高速铁路途经县(市、区)可达性较好。此外，高铁影响还呈现“点-面”效应，以济南市为中心，德州市和淄博市作为次中心，根据直线距离的衰减原则，距离中心节点越近的县(市、区)可达性越好。

2)途外可达性与县(市、区)人口数的关联度不大，但人口数少的县(市、区)相比人口数多的县(市、区)公共交通的配置率普遍偏低；私人交通的可达性普遍高于公共交通的可达性。大部分县(市、区)的综合交通可达性都能控制在3 h内，仅有13.79%的可达性水平超过3 h，从人口数量上看大中型县(市、区)的途外可达性分布较为集中，大都控制在2 h内。

3)在大中型县(市、区)中，如东平县、莱芜区、滨城区、东昌府区等多个县(市、区)人口均超过60万人，而综合交通可达性水平却很低，途外时间都超过2 h。从城市发展看，作为城区的滨城区、莱芜区和东昌府区理应在下一步规划高铁站点，突破城市发展瓶颈；从便民角度看，新泰市与东昌府区常住人口都超过百万，为缓解交通压力，在高铁站点规划上也应提上日程，为就业人口的输送及城镇化率的提升提供支撑。

综上所述，省会经济圈城市群高铁站点覆盖率低、高铁站点设置偏远以及公共交通配置率低3个因素是导致途外可达性水平差的主要原因。当下高铁线路规划还无法满足人们的出行要求，诸多辖区出行不便情况依然存在。

2.2 高铁对省会经济圈城市群全程可达性分析

全程可达性即辖区中心至辖区中心的通达性。根据高铁开通前后辖区间全程可达性计算结果(数据表格如有需要可联系作者)，分析得出以下特点。

1)开通高铁后，4条高铁线路所设站的县(市、区)之间全程可达性均达到3 h以内，到达主要城市中心的通达时间也基本控制在2 h以内，没有开通高铁站点的县(市、区)之间，尤其是跨地级市的县(市、区)之间全程可达性都在3 h以上，高铁开通在一定程度上使全程可达性有效改善。

2)开通高铁的县(市、区)之间与开通前相比，可达性有所改善的占64%，而全程可达性改善度超过1 h的点对仅占32%。其中，甚至出现开通高铁后反而全程可达性降低的情况，可达性改善出现负值。途外可达性影响全程可达性，这些情况多数是由于高铁站点建设远离城区，加之许多县(市、区)公共交通配备率较低导致，如辖区到齐河站、禹城东站等途外时间超过1 h，如平原站公共交通的配备不足，导致高铁站点没有公共交通方式到达城区。

图3 省会经济圈各县(市、区)途外可达性分布

3)开通高铁的地级市之间全程可达性改善程度一般，但各地级城市中心到达济南城区的可达性改善程度普遍较高，这主要是由于济南市作为核心城市，高铁设站时周边公共交通便利且配置率高所致。其次，开通高铁的县(市、区)到主要地级市中心方面，除邹平市到达济南城区的可达性大幅改善，其他县(市、区)到各城市中心的全程可达性改善程度较差，改善度也有负值的出现，以禹城市-德州城区、临淄区-淄博区和章丘区-济南城区最为明显，改善度分别为-10、-16和-8。

综上所述，在不考虑途外时间的情况下，高铁确实大幅度改善了区域之间的可达性，而在考虑途外时间的情况下，高铁的建设对于省会经济圈辖区间全程可达性改善度明显不足。所以，无论是出行时间还是出行成本，在居民出行方面尤其是短途出行，选择高铁到城区没有选择普通列车出行合适。当下仍需不断改善公共交通的通达性，以及在后续高铁站点选址上应综合考虑城区中心的距离。

3 基于高铁可达性的省会经济圈城市空间联系分析

在可达性计算结果的基础上，从国民经济和常住人口等方面进一步分析高铁设站对省会经济圈区域空间的塑造情况。从省会经济圈县(市、区)和各地级市两个层面，分析对比高铁开通前后空间相互作用情况。

3.1 省会经济圈经济联系强度分析

运用式(4)～(5)计算在省会经济圈开设高铁站点县(市、区)之间、地级市之间的经济联系强度Eij，如表1～2所示。

表1 省会经济圈部分开通高铁县(市、区)空间经济联系强度及变化

济南市依托自身区位优势和自身便利的公共交通，其辖区内经济联系最强。高铁的开通使交通条件不断改善，经济联系强度得以大幅提升，除少数县(市、区)点对，增长率基本都大于100%，以章丘-邹平、邹平-张店点对高铁开通前后经济联系强度增长变化最大，其原因为高铁开通前跨地级市行政区域没有普通列车通达情况，以及区域经济不断发展和人口增幅大等原因导致。综合分析计算结果，高铁开通前，经济联系较好的大都为省会经济圈内部城市县(市、区)之间或直线地理距离短的县(市、区)之间，受益于区域一体化的建设，经济联系紧密。其他未开通高铁县(市、区)，除少数直线距离短的县(市、区)和未跨越地级市行政区域的县(市、区)以外，经济联系强度变化幅度极低。

表2 省会经济圈开通高铁城市空间经济联系强度及变化

从地级城市角度看，各城市之间的经济联系强度在高铁开通前后变化显著。首先，高铁开通后，各个城市之间的经济联系强度都有了不同幅度提升，其中以济南市与德州市的经济联系强度增长最大，增长率达到530.41%；泰安市与滨州市以及淄博市和德州市的经济联系强度次之，增长率达361.38%和320.58%，这些城市的共同特点是都开通了多个高铁站点。此外，没有开设高铁的城市之间经济联系强度变化不大，甚至出现了负增长的情况，以泰安市和聊城市、淄博市和聊城市为例，其增长率分别为-12.74%、-11.76%，结合统计数据来看，3个城市没有高铁的建设，各类经济相关性要素流出严重，加之国民生产总值增长缓慢和近几年常住人口的减少，进而导致经济联系出现下滑的情况，为更直观分析省会经济圈城市之间的经济联系强度变化，利用ArcGIS 软件进行可视化处理，如图4～5所示。

图4 省会经济圈各城市高铁开通前经济联系强度分布

图5 省会经济圈各城市高铁开通后经济联系强度分布

如图4～5所示，高铁的出现打破了原有区域经济格局的平衡状态，从联系密切度来看，可达性的提高提升了城市间经济联系强度。高铁开通前济南与泰安、淄博、聊城3个城市联系紧密，与德州市、东营市较密，高铁开通后济南市与泰安、淄博、德州联系强度紧密，与聊城联系较密，济南市作为核心城市的辐射带动作用明显加强，其他开设高铁城市的辐射带动作用也有不同程度的提升，其中以德州市与其他城市的联系变化最为明显。此外，滨州与聊城、东营与泰安、东营与聊城由于高铁未开通的缘故，城市之间的联系依旧稀疏。

3.2 省会经济圈经济联系总量分析

高铁线路的开通不仅影响可达性的变化也影响着辖区空间经济格局。根据高铁的集聚效应和扩散效应，高铁开通前，受核心城市主体地位的影响，经济联系总量一般是由各中心城市的城市群作为“点”向四周发散，逐渐变少；随着高铁的修建开通，促进了高铁站周边城市群经济发展，空间经济格局由“点”逐步转变为“线”的模式，即沿高铁线的辖区城市群发展迅速，经济总量增长明显。应用公式(6)计算省会经济圈开设高铁站点的县(市、区)、各地级市的经济联系总量Ei，如表3～4所示。

表3 省会经济圈开通高铁县(市、区)空间经济联系总量

各县(市、区)经济联系愈发加强，历城、章丘、张店、德城等地的核心地位明显，向周边辖区的辐射能力日益显著。自高铁开通以来，省会经济圈的整体经济联系总量有了大幅度提升，其中，以济南市各县(市、区)提升幅度最大。高铁开通前后，经济联系总量变化很大，各个辖区的增长量大都超过了150%，其中以邹平市增长幅度最大，高达1 477.42%，加快了邹平市突破行政区划壁垒，融入以省会为核心的同城化、一体化发展进度。

表4 省会经济圈各城市空间经济联系总量

从各城市经济联系总量增长率看，省会经济圈整体经济联系总量增长率达193.77%，其中以德州市的经济联系总量增长最大，达到261.92%，其次是济南市和泰安市，增长率分别是254.64%、200.43%，聊城市和东营市增长缓慢增长率仅为17.43%、26.36%；从联系总量看，济南市经济联系总量最大，高铁开通后达649 652.88经济度，泰安市、淄博市经济联系总量分别为第二、三名。高铁的开通对经济联系总量影响明显，济南市作为省会经济圈核心无论从总量还是增长率来看都是前列，这与三个城市的可达性水平提升有很大关系。为进一步分析省会经济圈城市经济联系总量变化，将所计算的各地级市经济联系总量数据利用ArcGIS软件进行可视化处理，如图6～7所示。

图6 省会经济圈各城市高铁开通前经济联系总量分布

随着省会经济圈城市群各城市可达性水平的提高，与高铁开通前相比，高铁开通后的经济联系总量都出现大幅提升。济南作为核心城市仍然属于优势区域，经济地位依旧显著，东营市和聊城市的经济地位有所下降，其他城市的经济地位变化度不大。高铁的建设，使省会经济圈内就业人口、企业、科学技术等各类空间要素向中心城市汇聚，相对于未开通高铁的边缘城市来说，将会不断拉大与中心城市的经济差距，导致各类生产要素流出，如图7所示，以东营市、聊城市、滨州市要素流失表现最为明显，加速了区域之间发展的不平衡性和不协调性。其次，开通高铁的辖区之间极大降低了空间行政壁垒的阻隔，辖区要素流动更活跃，对于处在不同位置的辖区将会产生正向亦或者反向的空间溢出效应，与高铁开通前相比，各开通高铁的辖区之间的经济活动规模持续扩充，所以，开通高铁的辖区之间是正向经济增长效应。

图7 省会经济圈各城市高铁开通后经济联系总量分布

4 结 论

随着高速铁路的开通，增强了省会经济圈城市群各城市之间以及县(市、区)之间的联系，但通过分析可以发现，高速铁路发展现状对“一心两圈层，一带两枢轴”的发展格局以及“123”客运通达网、物流网的支撑还存在较大差距，需要进一步加大高速铁路建设力度。鉴于省会经济圈一体化带动同城化发展要求，交通运输尤其是高速铁路网络的发展至关重要。综上而言，提出如下相关建议。

1)对于辖区内通达性改善不足问题，各地级市县(市、区)应积极打造综合交通枢纽，提高公共交通的配给率，提高城市公共交通的换乘和直达效率，推动沿线县(市、区)的公路、铁路、水路等综合交通网络合理规划。构建智慧型换乘接驳站，解决交通枢纽布局分散问题，实现轨道交通、公共汽车、共享自行车、共享汽车、出租车和私家车等便捷换乘，进一步优化出行路线。

2)对于辖区间通达性改善不足问题，合理规划高铁站点的建设布局，以开通高铁的县(市、区)为基础，增加高铁网络建设率，打造高铁枢纽中心县(市、区)；以多个高铁枢纽中心县(市、区)为基础，高铁线路为轴线强化对周边区域的辐射力和影响力；各枢纽中心之间规划构建地铁、轻轨等新型高速公共交通方式，增加轨道网络密度，高速铁路与城市轨道交通相互融合、相互支撑；突破区划壁垒，增加城际公交和城际地铁规划，加快省会经济圈公共交通一体化。

3)对于辖区之间区域关联性不平衡、不协调等问题，各地区可以根据自身优势，因地制宜进行差异化发展，进一步提高区域优势，减小区域内部差距，采用交通带动产业布局形成经济带的方式，实现产业与服务集群化发展，扩大辐射效应。采用产城融合方式驱动城市建设更新和完善服务配套，从而助推城市群打破地理区划壁垒限制，实现省会经济圈各县(市、区)的资源整合和优势互补，以打造更具竞争力和发展力的区域发展新格局。