交通可达性与经济发展水平的耦合协调度分析——以四川省为例

吴宜耽; 孙宏; 张培文

doi:10.16503/j.cnki.2095-9931.2021.05.003

交通运输研究 >

2021 , Vol. 7 >Issue 5: 19 - 26

DOI: https://doi.org/10.16503/j.cnki.2095-9931.2021.05.003

交通可达性与经济发展水平的耦合协调度分析——以四川省为例

吴宜耽 ^,¹ ,
孙宏 ² ,
张培文 ^,¹

展开

1.中国民用航空飞行学院机场工程与运输管理学院,四川广汉 618307
2.中国民用航空飞行学院飞行技术与飞行安全科研基地,四川广汉 618307

张培文（1985—）,男,安徽太和人,博士,副教授,研究方向为经济地理与区域发展。E-mail: zhangpeiwen@cafuc.edu.cn

吴宜耽（1996—）,女,四川成都人,硕士研究生,研究方向为经济地理与区域发展。E-mail: wuyidan513@163.com

收稿日期: 2020-10-30

网络出版日期: 2021-11-23

基金资助

国家自然科学基金项目(U1633127)

国家自然科学基金民航联合基金项目(U1733127)

四川省科技重点项目(2020YFG0449)

版权

收起

Coupling Coordination Degree Between Transport Accessibility and Economic Development Level: A Case Study of Sichuan Province

WU Yi-dan ^,¹ ,
SUN Hong ² ,
ZHANG Pei-wen ^,¹

Expand

1. School of Airport Engineering and Transportation Management, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan 618307, China
2. Scientific Base of Flying Technology and Safety, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan 618307, China

Received date: 2020-10-30

Online published: 2021-11-23

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摘要

为测度和改善四川省交通和经济发展不平衡现状,结合最短旅行时间矩阵与交通基础设施水平构建交通可达性模型,以GDP、人均可支配收入、第三产业增加值为指标构建经济规模指数模型,量化测算四川省18个地级市的交通可达性及经济发展水平,并构建耦合协调模型评估两者的作用水平。结果表明：四川省地级市经济发展水平与交通可达性具有同步趋升一致性,但也存在个别错位现象;地区分布差异明显,存在五个耦合协调发展阶段。根据研究结果,城市的经济发展水平和交通可达性可能存在一定差异性,交通中心城市不完全等同于经济中心城市。解决城市交通与经济发展不平衡问题,可基于两者的耦合协调度,优先从处于低水平耦合阶段和拮抗阶段的城市入手。

关键词： 交通可达性; 经济规模指数; 旅行时间; 交通基础设施; 耦合协调度

本文引用格式

吴宜耽 , 孙宏 , 张培文 . 交通可达性与经济发展水平的耦合协调度分析——以四川省为例[J]. 交通运输研究, 2021 , 7(5) : 19 -26 . DOI: 10.16503/j.cnki.2095-9931.2021.05.003

Abstract

In order to measure and improve the unbalanced situation of transport and economic development in Sichuan Province, a transport accessibility model was constructed based on the shortest travel time matrix and the level of transport infrastructure. Taking GDP, per capita disposable income and the added value of the tertiary industry as indicators, an economic scale index model was constructed to quantitatively measure the transport accessibility and economic development level of 18 prefecture-level cities in Sichuan Province, and a coupling coordination model was established to evaluate the action level of the two. The results show that the economic development level and transport accessibility of prefecture-level cities in Sichuan Province tend to rise synchronously, but there are also some dislocation phenomena; there are obvious differences in regional distribution, and there are five stages of coupling and coordinated development. According to the research results, there may be some differences in the economic development level and transport accessibility of cities, and the transport center city is not completely equal to the economic center city. To solve the problem of imbalance between urban transport and economic development, the coupling coordination between them could be analyzed and the cities in the low coupling stage and antagonistic stage could be given priority to.

Key words： transport accessibility; economic scale index; travel time; transport infrastructure; coupling coordination degree

0 引言

交通运输与区域经济是相互影响、相互促进、相互制约的两个系统,良好的交通运输系统能提升运输效率并降低运输成本,随之产生的聚集效应和扩散效应会促进区域内产业发展,提升区域整体经济水平,区域经济水平的提高又会反作用于交通系统,推动其建设发展^[1]。研究地区交通与区域经济的作用关系,有助于改善区域发展不平衡问题,满足新时代的区域协调发展战略需要。

部分学者利用交通可达性指标讨论交通运输与区域经济之间的关系^[2,3,4,5]。交通可达性是指经过一定的交通系统从一个节点到达另一个节点的空间位移能力,是各区域进行经济交流的基础和保障^[6]。国内学者通常采用两种方法建立可达性模型,一种基于空间阻隔模型、空间相互作用模型计算可达性,部分学者用最短旅行时间矩阵建立城市的可达性模型^[2,3,4,5]。姚一民在此基础上进行了改进,以目标城市的经济规模为权重,建立加权平均旅行时间模型^[7]。另一种通过对交通基础设施水平量化或赋值评分建立可达性模型^[8,9],但综合考虑两种模型的研究较少,单一模型不足以全面反映地区交通可达性。国外学者通常基于旅行费用和引力模型建立可达性模型^[10,11],在此基础上,Benenson^[12]、Caschili^[13]等人进一步考虑了城市间的高铁班次,在传统引力模型的基础上加入了高铁班次吸引力系数。研究视角方面,国内外的研究基本都集中在公路可达性和铁路可达性,忽略了航空运输对于地区可达性的影响。综上所述,现有研究存在一些不足：第一,大多数研究只分析了公路可达性或铁路可达性,而交通系统是一个整体,应综合考虑地区的所有主要交通方式;第二,现有研究较少综合考虑空间阻隔模型与交通基础设施水平;第三,关于实证分析的研究少有提出具体的解决措施和规划建议。

鉴于此,本文以四川省18个地级市为研究对象,综合考虑公路、铁路、航空运输方式,结合最短旅行时间矩阵与交通基础设施水平构建可达性模型,以GDP、人均可支配收入、第三产业增加值构建经济规模指数模型,将交通可达性与经济发展水平进行量化测算。在此基础上,利用耦合协调模型对四川省18个地级市的交通可达性和经济规模指数进行耦合协调度分析,并根据分析结果提出对四川省未来交通与经济发展的规划建议。

1 研究方法及数据来源

1.1 研究区域概况

四川省地处中国西部,地域辽阔,人口数量庞大且资源丰富,独特的省情使其地区资源要素分布存在很大差异。经济建设方面,多年以来四川省一直面临着成都市“一市独大”的局面,2019年成都市GDP为17 012.65 亿元,占四川省18个地级市总和的38.5%^[14]。交通建设方面,四川省仍存在区域发展不平衡问题,大多数城市的交通潜力没有得到充分开发。四川省是长江经济带的重要组成部分,研究四川省交通运输与区域经济发展的作用关系,能为改善四川省交通与经济发展不平衡现状提供理论支撑,同时也能为西部地区其他城市提供发展经验。

1.2 数据来源及处理

四川省地级市的经济数据来源于《四川统计年鉴2019》^[14]及四川省统计局;火车站及机场等级分布来源于《四川交通年鉴2019》^[15]及四川省交通运输厅相关统计资料;公路旅行距离来源于《西南地区公路里程地图册：四川省、重庆市》^[16]、《四川省交通地图册》^[17]及“国家1:100万基础地理信息数据库”;城市之间的铁路旅行时间来源于“中国铁路客户服务中心”网站（www.12306.com）;航空旅行时间来源于“携程旅行”网站（www.ctrip.com）;公路旅行时间数值为两城市中心点之间的公路旅行距离除以规定平均车速;原始经济数据通过SPSS软件进行Z-Score标准化处理和主因子分析,得到元件评分系数矩阵,再经过正值化调整和均值标准化得到社会经济规模指数值。

2 模型建立

2.1 经济规模指数模型

多数学者采用城市GDP、人口等指标计算城市的经济规模指数^[7,18],考虑到单项指标过于片面,选择三项较有代表性的经济指标：GDP、人均可支配收入、第三产业增加值作为经济规模指数

M i

的测度指标,如式（1）所示：

（1）

M i = λ 1 G i 1 n ∑ j = 1 n G j + λ 2 I i 1 n ∑ j = 1 n I j + λ 3 Z i 1 n ∑ j = 1 n Z j

式（1）中：

G i

为城市

i

的GDP（亿元）;

I i

为城市

i

的人均可支配收入（元）;

Z i

为城市

i

的第三产业增加值（亿元）;

n

为所研究城市个数（个）;

λ 1

λ 2

λ 3

分别为GDP、人均可支配收入、第三产业增加值在经济规模指数中的权重,由主成分分析法确定其具体值。

2.2 交通可达性模型

各地级市之间的对内连通程度影响物流的集疏便捷性,对外可达性影响城市对外贸易及交流的便捷性,因此影响各地级市交通可达性的主要因素可以概括为对内可达性与对外可达性^[19]。

2.2.1 对内可达性模型

四川省各地级市之间的交流联系可通过公路运输、铁路运输和航空运输实现,故以三种运输方式中的最短旅行时间建立对内可达性模型。为消除城市地理位置对可达性的影响,强化城市经济发展与交通可达性的联系,将目的地城市

j

的社会经济规模指数

M j

作为城市之间最短旅行时间的权重,建立加权旅行时间模型,如式（2）所示：

（2）

A i = ∑ j = 1 n T ij · M j ∑ j = 1 n M j

式（2）中：

A i

为城市

i

的最短加权旅行时间;

t ij 0

t ij 1

t ij 2

分别为城市

i

通过公路运输、铁路运输和航空运输到城市

j

的旅行时间（h）;

T ij

为从城市

i

到城市

j

的最短旅行时间（h）,取

T ij = min t ij 0, t ij 1, t ij 2

。

设

D i (in)

为对内可达性,其计算模型如式（3）所示：

（3）

D i (in) = 1 n ∑ j = 1 n A j / A j

2.2.2 对外可达性模型

远距离交通运输方式主要有公路运输、铁路运输、航空运输和水路运输。四川省水路运输占比较小,故基于公路运输。铁路运输和航空运输分析四川省各地级市的对外可达性。城市的公路里程数可以反映公路运输效率,利用城市的公路总里程和高速公路总里程计算公路相对评分值。交通基础设施等级能一定程度上反映城市的交通可达性,参考已有研究^[8,9]并结合四川省实际情况,对机场、火车站等级进行赋值,计算航空和铁路相对评分值,见表1。据此计算城市的航空、铁路、公路相对评分值模型,如式（4）所示。

（4）

E i 0 = e i 0 / 1 n ∑ j = 1 n e j 0 E i 1 = e i 1 / 1 n ∑ j = 1 n e j 1 E i 2 = g i 1 / 1 n ∑ j = 1 n g j 1 + g i 2 / 1 n ∑ j = 1 n g j 2 2

式（4）中：

e i 0

e i 1

分别为城市的火车站、机场等级评分累加值;

E i 0

E i 1

E i 2

分别为城市的航空、铁路、公路的相对评分值;

g i 1

g i 2

分别为城市的公路总里程（km）、高速公路总里程（km）。

表1 交通设施等级划分及赋值

交通设施	等级	赋值	交通设施	等级
机场	门户复合枢纽型机场	3.0	火车站	特等站	3.0
	门户复合枢纽型机场	3.0		一等站	2.5
	区域枢纽型机场	2.5		一等站	2.5
	区域枢纽型机场	2.5		二等站	2.0
	干线机场	2.0		三等站	1.5
	干线机场	2.0		四等站	1.0
	支线机场	1.5		四等站	1.0
	支线机场	1.5		五等站	0.5

注：机场等级由中国民用航空局根据机场旅客吞吐量数据划分;火车站等级由原铁道部根据火车站客货运量和技术作业量划分。

对外可达性模型如式（5）所示：

（5）

D i (out) = β 1 E i 0 + β 2 E i 1 + β 3 E i 2

式（5）中：

β 1

β 2

β 3

分别为火车站、机场、公路相对评分值在对外可达性中的占比,可由专家咨询法确定,在此取等权赋值,

β 1

β 2

β 3

=0.333。

2.2.3 综合交通可达性模型

综合交通可达性结合了对内可达性和对外可达性,能反映城市的整体交通水平,其计算模型如式（6）所示：

（6）

D i = θ 0 D i (in) + θ 1 D i (out)

式（6）中：

D i

为城市

i

的综合可达性,其数值越大表明整体交通水平越高;

θ 0

θ 1

分别为对内可达性和对外可达性在综合可达性中的占比,由专家咨询法确定,在此认为对内可达性与对外可达性同样重要,取

θ 0

θ 1

=0.5。

2.3 耦合模型

耦合指两个及以上的系统或运动形式经过一定的相互作用而彼此影响的现象,可描述系统或要素之间的相互作用程度。参照相关研究并考虑本研究实际^{[6, 21-22]},利用耦合度分析城市交通可达性与经济规模指数的交互作用,构建耦合度模型如下：

（7）

C i = M i D i [(M i + D i) / 2] 2

式（7）中：

C i

为城市

i

的交通可达性与经济规模指数的耦合度,

C i

越大则

M i

和

D i

耦合程度越高,即两者的联系越紧密。

由于耦合度模型只反映两者的作用程度大小,无法反映作用水平的高低,进一步引入耦合协调度模型作为耦合度模型的补充：

（8）

T i = ω 1 M i + ω 2 D i O i = C i T i

式（8）中：

T i

为城市

i

的交通可达性与经济规模指数的绝对量评价指数;

ω 1

和

ω 2

分别为经济规模指数和交通可达性的重要程度,鉴于交通运输水平和经济发展水平重要程度相当,取

ω 1

ω 2

=0.5;

O i

为城市

i

的交通可达性与经济规模指数的耦合协调指数,

O i

值越大,则交通运输水平与经济发展水平的相互作用能力越好。

3 结果分析

3.1 四川省地级市经济规模指数

将四川省2010—2018年的GDP、人均可支配收入、第三产业增加值进行Z-Score标准化,再进行主成分分析,得出3个指标的元件评分系数矩阵如表2所示。

表2 元件评分系数矩阵表

元件	评分系数
GDP	0.361
人均可支配收入	0.329
第三产业增加值	0.310
合计	1.000

注：提取方法为主体元件分析。

将以上3个指标的评分系数值代入式（1）进行计算,结果如表3所示。

表3 四川省部分地级市经济规模指数

城市	M_i	城市	M_i	城市	M_i
成都	5.903	达州	0.851	广安	0.692
绵阳	1.090	泸州	0.837	遂宁	0.685
德阳	1.010	自贡	0.781	资阳	0.639
宜宾	0.928	攀枝花	0.770	广元	0.517
南充	0.900	内江	0.739	雅安	0.498
乐山	0.861	眉山	0.725	巴中	0.457

由表3可知,成都平原地区经济发展水平落差较大,成都、绵阳、德阳、乐山排名前六,且成都的经济规模指数远高于其他地级市;眉山、遂宁、资阳排名较靠后,雅安排名仅高于巴中,经济发展落后。川东北地区经济发展水平两极分化严重,南充和达州分别排在第五和第七,经济发展水平较好;广元、广安和巴中均排在后六名中。川南地区经济发展较平均,宜宾排第四,泸州、自贡、内江排在第八、第九、第十一,属正常发展水平。攀西地区的攀枝花排第十,经济发展仍有提升空间。

3.2 交通可达性

四川省18个地级市的对内可达性

D i in

、对外可达性

D i out

、综合可达性

D i

计算结果如表4所示。分析表4可知,可达性良好的城市经济规模指数也较高,整体上两者具有同步趋升一致性。但也存在个别错位现象,如经济规模排名第十的攀枝花可达性为18个地级市排名中倒数第二,交通建设阻碍了经济发展,可达性排名第十的广元经济规模仅排名十六,经济发展滞后于交通建设。此外,各地级市的交通可达性水平落差较大,按数值将18个地级市划分为枢纽型城市、副枢纽型城市、交通便捷型城市、交通发展型城市、交通落后型城市、交通闭塞型城市（见表5）。

表4 四川省部分地级市交通可达性计算结果

城市	D_i_(in)	D_i_(out)	D_i	城市	D_i_(in)	D_i_(out)	D_i
成都	3.396	2.696	3.046^（1）	广元	1.117	0.804	0.960^（16）
南充	1.166	1.481	1.323^（5）	自贡	1.203	0.564	0.884^（9）
绵阳	1.508	1.082	1.295^（2）	广安	0.919	0.715	0.817^（13）
达州	0.969	1.431	1.200^（7）	眉山	1.262	0.259	0.761^（12）
宜宾	1.430	0.844	1.137^（4）	遂宁	0.981	0.334	0.658^（14）
泸州	1.116	1.129	1.123^（8）	资阳	1.129	0.147	0.638^（15）
乐山	1.260	0.779	1.020^（6）	雅安	0.918	0.313	0.616^（17）
德阳	1.399	0.632	1.016^（3）	攀枝花	0.361	0.770	0.566^（10）
内江	1.692	0.261	0.977^（11）	巴中	0.596	0.146	0.371^（18）

注：D_i右上角的标号为对应城市i的经济规模指数排名。

表5 四川省部分地级市交通可达性等级划分结果

城市可达性类型	可达性区间	城市
交通闭塞型城市	<0.6	巴中、攀枝花
交通落后型城市	0.6~0.8	资阳、雅安、眉山、遂宁
交通发展型城市	0.8~1.0	广安、自贡、广元、内江
交通便捷型城市	1.0~1.2	宜宾、泸州、乐山、德阳
副枢纽型城市	1.2~1.3	南充、绵阳、达州
枢纽型城市	>1.3	成都

由表5可知,四川省18个地级市的可达性水平参差不齐。川东北地区交通发展落差最大,有属于副枢纽型城市的南充,也有属于交通闭塞型城市的巴中。成都平原地区的交通发展水平落差也较大,成都属于四川的枢纽型城市,对内可达性和对外可达性都排在第一,且数值远高于其他城市;绵阳和德阳分别属于副枢纽型城市和交通便捷型城市,但遂宁、眉山、资阳、雅安均属于交通落后型城市。川南地区交通发展水平趋于平均,泸州市和宜宾市属于交通便捷型城市,可达性较好;内江和自贡属于交通发展型城市,地区整体可达性水平相差不大。攀西地区的攀枝花市属于交通闭塞型城市,可达性水平仅优于巴中,交通水平亟待改善。

3.3 耦合协调度

四川省18个地级市交通可达性与经济规模指数的耦合度

C i

、绝对量评价指数

T i

和耦合协调度

O i

计算结果如表6所示。

表6 四川省部分地级市交通可达性与经济规模指数耦合协调度计算结果

城市	C_i	T_i	O_i	城市	C_i	T_i	O_i
成都	0.948	4.475	4.240	自贡	0.998	0.832	0.831
绵阳	0.996	1.193	1.188	广安	0.997	0.754	0.752
南充	0.982	1.112	1.091	眉山	1.000	0.743	0.743
宜宾	0.995	1.032	1.027	广元	0.954	0.739	0.705
德阳	1.000	1.013	1.013	遂宁	1.000	0.671	0.671
达州	0.985	1.025	1.010	资阳	0.988	0.668	0.660
泸州	0.989	0.980	0.969	攀枝花	0.980	0.609	0.596
乐山	0.996	0.940	0.937	雅安	0.994	0.557	0.554
内江	0.990	0.858	0.850	巴中	0.995	0.414	0.412

由表6可知,四川省18个地级市的交通可达性与经济规模指数的耦合度都较高,即交通运输与经济发展水平有极密切的关联性,但可达性与经济规模指数的耦合协调度落差较大。参考已有研究^{[6, 20-21]}并根据数据特点,将耦合协调度发展阶段划分为高水平耦合协调、较高水平耦合协调、磨合阶段、拮抗阶段、低水平耦合协调7个阶段,如表7所示。

表7 四川省部分地级市耦合协调度划分结果

耦合协调度发展阶段	耦合协调度分布区间	城市
低水平耦合协调阶段	0.4~0.6	巴中、雅安、攀枝花
拮抗阶段	0.6~0.8	资阳、遂宁、眉山、广元、广安
磨合阶段	0.8~1.0	泸州、乐山、自贡、内江
较高水平耦合协调阶段	1.0~1.2	达州、宜宾、德阳、南充、绵阳
高水平耦合协调阶段	>1.2	成都

3.4 发展建议

根据研究结果,对四川省各地区交通和经济发展规划提出如下建议。

（1）成都平原地区

成都是四川省的交通枢纽中心和经济中心,虹吸作用显著,但溢出效应不明显,未来建议实施必要的功能疏解和资源外移,促使成都产生溢出效应,辐射带动中小城市发展。绵阳的交通可达性和经济规模仅次于成都,未来可将绵阳作为成都平原地区的副中心发展,分担成都的城市负担。德阳是我国重大技术装备制造基地,未来应在保持原有优势的基础上继续提升现有交通运输业水平,满足制造业的发展需求。对处于磨合阶段的乐山,应引导交通基础设施适应区域经济发展,帮助其顺利度过磨合期。对处于拮抗阶段的遂宁、资阳、眉山,未来应加大交通基础设施建设力度,并以政策促进其产业结构优化和经济增长。应将唯一处于低水平耦合协调阶段的雅安作为重点扶持对象,完善其交通基础建设,促使交通与经济尽快进入良性互动。

（2）川东北地区

目前川东北地区交通可达性与经济发展水平的耦合协调度落差较大,巴中仍处于低水平耦合协调阶段,应首先注重其发展需要。巴中属于交通闭塞型城市,可达性在地级市中最差,应从改善公共交通建设水平开始,促进巴中的交通与扶贫、旅游、乡村振兴融合,推动交通建设与经济共同发展。

（3）川南地区

对处于较高水平耦合协调阶段的宜宾,应在现有基础上稳步发展。对处于磨合阶段的内江、自贡、泸州,应加以政策引导,促使它们尽快进入较高水平耦合阶段。

（4）攀西地区

攀枝花国有经济发达,由于地形限制仍属于交通闭塞型城市,交通严重阻碍了经济发展和未来规划进程,故未来应尽量克服地形条件限制,解决交通问题,释放被抑制的经济潜力。

4 结论

本文综合考虑公路、铁路、航空运输方式,结合最短旅行时间矩阵与交通基础设施水平构建可达性模型,研究了四川省18个地级市的城市经济发展水平和交通可达性及其耦合作用水平,得出以下结论：

（1）四川省地级市经济发展水平与交通可达性分布不均衡,地区差异明显。川东北地区与成都平原地区经济发展水平与交通建设水平两极分化较严重,川南地区经济发展水平与交通建设水平分布较均衡,攀西地区的攀枝花经济处于平均水平,但交通较闭塞。

（2）四川省地级市交通可达性与经济发展水平具有同步趋升一致性,但也存在个别错位现象,表现为城市交通建设滞后于经济发展或经济发展滞后于交通建设。

（3）四川省地级市交通可达性与经济规模的耦合协调度落差较大,地区差异显著。成都平原地区和川东北地区耦合协调度两极分化严重。川南地区整体水平较好且趋于平均,攀西地区的攀枝花市处于低水平耦合阶段。

（4）解决四川省发展不平衡的问题可从交通可达性与经济规模处于低水平耦合阶段和拮抗阶段的城市入手,对处于磨合阶段的城市的交通与经济发展进行适当引导。

本文以四川省18个地级市为研究对象,综合考虑公路、铁路、航空运输方式,结合最短旅行时间矩阵与交通基础设施水平构建可达性模型,弥补了现有可达性模型的不足。在此基础上,利用耦合协调模型对四川省18个地级市的交通可达性和经济规模指数进行耦合协调度分析,并根据分析结果提出对四川省未来交通与经济发展的规划建议,以期为改善四川省交通与经济发展不平衡现状提供理论支撑,同时也能为西部地区其他城市提供发展经验。但本文仅研究了四川省18个地级市的交通可达性和经济发展水平在固定时间节点上的作用水平,未考虑其时间演化关系,进一步研究中可结合多年的面板数据考虑其演化过程。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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