胡進(jìn)寶，孟曉雨，高衛(wèi)東

(北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，北京 100044)

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【交通運輸】

基于改進(jìn)城市引力模型的高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性研究
——以寧武高速公路為例

胡進(jìn)寶，孟曉雨，高衛(wèi)東

(北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，北京 100044)

摘要：為提高高速公路與區(qū)域社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價結(jié)果的合理性和正確性，本文通過從經(jīng)濟、社會和交通3個維度選取指標(biāo)，綜合構(gòu)建了高速公路適應(yīng)性評價指標(biāo)體系。在改進(jìn)的城市引力模型的基礎(chǔ)上，分析評價了海峽西岸經(jīng)濟區(qū)寧武高速公路的社會經(jīng)濟適應(yīng)性。實例研究結(jié)果表明，本文所構(gòu)建的評價指標(biāo)體系能夠較全面地反映高速公路建設(shè)對區(qū)域經(jīng)濟、社會和交通的影響，提出的評價理論和方法對高速公路后評價研究具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高速公路;社會經(jīng)濟;適應(yīng)性;改進(jìn)的城市引力模型;評價

高速公路作為綜合交通運輸體系的重要組成部分，具有速度快、安全性高以及運輸能力強等經(jīng)濟技術(shù)特點。高速公路的建設(shè)加強了城市間的社會經(jīng)濟聯(lián)系，促進(jìn)了區(qū)域資源的開發(fā)和重分布，極大地推動了現(xiàn)代運輸業(yè)的發(fā)展[1]。合理有效地對高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性進(jìn)行評價，不僅可以體現(xiàn)高速公路對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的拉動效應(yīng)，而且在合理優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高區(qū)域資源配置率等方面具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價作為一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，形成了一系列研究成果。2002年，賈元華[2]首先對高速公路經(jīng)濟適應(yīng)性進(jìn)行了定義，并利用系統(tǒng)工程理論，對我國高速公路建設(shè)管理過程中出現(xiàn)的經(jīng)濟適應(yīng)性問題從規(guī)劃方案適應(yīng)性、投資建設(shè)適應(yīng)性、投資效果適應(yīng)性以及管理制度適應(yīng)性等方面進(jìn)行了討論分析。2003年，周偉等[3]認(rèn)為經(jīng)典的木桶理論適用于公路交通與經(jīng)濟社會的適應(yīng)性分析，從規(guī)模、結(jié)構(gòu)、功能、布局、發(fā)展程度、投資管理體制以及法制等7個方面構(gòu)建了一般公路與經(jīng)濟發(fā)展的適應(yīng)性評價指標(biāo)體系。2009年劉奕[4]依據(jù)CAS理論，仿真建立了高速公路適應(yīng)性定量分析模型并進(jìn)行了預(yù)測和評價。許雪大等[5-7]采用DEA模型，對高速公路適應(yīng)性進(jìn)行了分析評價。錢春雷等[8-9]引入城市引力模型，分別對武漢都市圈內(nèi)的高速公路、湖北省內(nèi)的高速公路進(jìn)行了適應(yīng)性評價。許乃星等[10]從公路交通基礎(chǔ)設(shè)施、運輸服務(wù)、管理水平與信息化等方面分析了公路與經(jīng)濟發(fā)展的適應(yīng)性，并通過非線性加權(quán)綜合評價法對四川省進(jìn)行了實例分析。郭紅霞[11]建立了交通運輸系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性指標(biāo)體系，并以柳州市為例進(jìn)行了交通與經(jīng)濟協(xié)調(diào)性發(fā)展評價。程進(jìn)等[12]借鑒耦合理論，以安徽省為例建立了高速公路與經(jīng)濟協(xié)調(diào)性評價指標(biāo)體系，并對區(qū)域內(nèi)高速公路與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)性關(guān)系進(jìn)行了具體分析。洪開榮等[13]結(jié)合中部地區(qū)的經(jīng)濟社會環(huán)境狀況，建立了中部地區(qū)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)體系，分析了中部地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的制約因素。王琦[14]等建立了生態(tài)與經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)性指標(biāo)體系，引入耦合協(xié)調(diào)函數(shù)對洞庭湖區(qū)的生態(tài)與經(jīng)濟社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)性水平進(jìn)行了分析。但是以上研究側(cè)重于分析交通與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)性，所建立的指標(biāo)也難以全面地反映高速公路與經(jīng)濟社會的適應(yīng)性。

本文在高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性已有研究成果的基礎(chǔ)上，從經(jīng)濟、社會和交通3個維度分析構(gòu)建了高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價指標(biāo)體系，并采用主成分分析法對所構(gòu)建的評價體系指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化處理，然后借助于改進(jìn)的城市引力模型[8，15]，以寧武高速公路為例進(jìn)行了適應(yīng)性評價分析。

1　指標(biāo)體系構(gòu)建

高速公路的投資建設(shè)可以促進(jìn)區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展、改善區(qū)域居民出行條件，并且提高人民生活質(zhì)量。目前，我國交通運輸業(yè)的投資建設(shè)規(guī)模還未能滿足社會經(jīng)濟快速發(fā)展的要求，尤其是高速公路的建設(shè)發(fā)展明顯落后于社會經(jīng)濟的發(fā)展，而對高速公路進(jìn)行社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價可以為高速公路的規(guī)劃和建設(shè)提供合理有效的建議。因此本文主要從高速公路對社會經(jīng)濟的適應(yīng)性方面進(jìn)行評價分析。

本文依據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)的理論與方法，按照系統(tǒng)性、針對性、可比性、客觀性和準(zhǔn)確性等原則選取評價指標(biāo)，建立了高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價指標(biāo)體系。

高速公路建設(shè)不僅為直接使用者帶來經(jīng)濟效益，同時也促進(jìn)了區(qū)域內(nèi)其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高了整個區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平，從經(jīng)濟維度選取相應(yīng)的評價指標(biāo)，可以系統(tǒng)地分析高速公路建成通車后對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的促進(jìn)作用以及對當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的帶動作用等。高速公路的建設(shè)發(fā)展可以提供更便捷高效的出行選擇，有效地改善居民的出行條件，是社會文明發(fā)展的標(biāo)志之一，從社會維度選取相關(guān)指標(biāo)可以分析高速公路建成通車之后對當(dāng)?shù)鼐用裆钏?、城?zhèn)化建設(shè)等的綜合效用，體現(xiàn)了高速公路在社會維度上的適應(yīng)性。高速公路依靠其強大的通道、集散功能，將多種運輸方式有機地結(jié)合到一起，在綜合交通運輸體系中發(fā)揮著巨大的作用，從交通維度選取相關(guān)指標(biāo)可以定量地分析高速公路建設(shè)對當(dāng)?shù)乜拓涍\量、運輸結(jié)構(gòu)等的影響效用，這反映了高速公路在交通維度上的適應(yīng)性?；诖耍疚膹慕?jīng)濟、社會、交通3個維度構(gòu)建了以下的適應(yīng)性評價指標(biāo)體系。

1.1指標(biāo)預(yù)選

1.1.1恩格爾系數(shù)

恩格爾系數(shù)即生活消費總支出中食物支出所占的比例，可以有效地衡量居民生活水平的高低以及生活質(zhì)量的好壞，其計算公式為：

恩格爾系數(shù)=食品支出/生活消費總支出×100%。

(1)

1.1.2第三產(chǎn)業(yè)增加值比重

合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可以提高區(qū)域經(jīng)濟效益，促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展。在不同的經(jīng)濟發(fā)展階段應(yīng)該依據(jù)居民的生活消費水平、需求結(jié)構(gòu)、人口的基本素質(zhì)和有限的資源供給條件，對已有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，從而合理地配置生產(chǎn)要素，使各產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。一般認(rèn)為第一產(chǎn)業(yè)比重下降，而二、三產(chǎn)業(yè)比重上升是經(jīng)濟發(fā)展良好的態(tài)勢。第三產(chǎn)業(yè)增加值占比可以有效反映經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的合理性，與人民的日常社會生活和生產(chǎn)關(guān)系息息相關(guān)，計算第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的公式如下：

第三產(chǎn)業(yè)增加值比重=第三產(chǎn)業(yè)增加值/GDP。

(2)

1.1.3綜合交通運輸網(wǎng)密度

綜合交通運輸網(wǎng)密度作為綜合交通運輸體系建設(shè)的規(guī)模指標(biāo)，可以有效地反映綜合交通運輸網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模和發(fā)展水平。不同地區(qū)之間的運輸網(wǎng)規(guī)模差異性很大，在以往的研究中缺乏對綜合交通運輸網(wǎng)密度等交通維度指標(biāo)的考慮，本文通過不同地區(qū)間運輸網(wǎng)規(guī)模的橫向定量分析，可以有效評價綜合交通運輸網(wǎng)規(guī)模合理性，其計算公式為：

(3)

其中，δ為綜合交通運網(wǎng)綜合密度；A為區(qū)域土地面積/km2；P為區(qū)域總?cè)丝?萬人；Q為區(qū)域工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值/萬元；L為第i種交通運輸方式通車總里程/km；n為不同種運輸方式種類數(shù)。

1.1.4運輸網(wǎng)理論規(guī)模接近度

理論規(guī)模接近度可以反映運輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模與經(jīng)濟發(fā)展及人口的適應(yīng)程度，為了分析一定階段內(nèi)運輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模是否合理，引入國土系數(shù)理論計算這一衡量指標(biāo)：

(4)

其中，a為理論規(guī)模接近度；M為運網(wǎng)線路實際總長度/km；K為公路網(wǎng)系數(shù)；R為人口數(shù)量/萬人。

在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，本文采用文獻(xiàn)資料頻數(shù)統(tǒng)計分析法，選取出現(xiàn)頻度較高的指標(biāo)，并結(jié)合指標(biāo)選取的可操作性原則，初步建立了表1所示的高速公路適應(yīng)性評價指標(biāo)體系。

表1　高速公路適應(yīng)性評價指標(biāo)初選體系

續(xù)表1

指標(biāo)類型評價指標(biāo)名稱社會相關(guān)指標(biāo)總?cè)丝谵r(nóng)民人均純收入第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)城鄉(xiāng)居民恩格爾系數(shù)就業(yè)人數(shù)交通相關(guān)指標(biāo)運輸網(wǎng)理論規(guī)模接近度綜合交通運輸網(wǎng)密度民用汽車擁有量公路通車總里程公路旅客運輸量公路貨物運輸量

1.2指標(biāo)優(yōu)選

部分指標(biāo)之間存在較大的關(guān)聯(lián)性和重復(fù)性，這增加了適應(yīng)性評價工作的難度，而且也會影響評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低了高速公路適應(yīng)性評價的精度，所以對預(yù)選指標(biāo)進(jìn)行篩查，用少量指標(biāo)表征評價信息是一項十分必要的工作。本文采用主成分分析法對預(yù)選的評價指標(biāo)體系進(jìn)行優(yōu)化處理，最終得到了表2所示的高速公路適應(yīng)性評價指標(biāo)體系。

表2　高速公路適應(yīng)性評價指標(biāo)體系

2　適應(yīng)性評價

2.1城市引力改進(jìn)模型

高速公路的建設(shè)可以增強城市間的相互吸引力，而隨著引力的不斷增強，高速公路對區(qū)域的影響效果將會逐漸顯現(xiàn)。高速公路建設(shè)的發(fā)展與完善，為區(qū)域公路注入了活力，完善了以高速公路為主導(dǎo)的公路運輸網(wǎng)絡(luò)體系，從而帶動沿線區(qū)域城市及其輻射范圍內(nèi)城市的社會經(jīng)濟發(fā)展水平。高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價不僅體現(xiàn)自身的發(fā)展變化，更應(yīng)該體現(xiàn)高速公路影響區(qū)域的空間格局變化。本文引入改進(jìn)的城市引力模型作為高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價方法，該模型以萬有引力為理論基礎(chǔ)，依據(jù)不同城市經(jīng)濟、社會和交通的相關(guān)指標(biāo)體系，從空間維度上分析高速公路建設(shè)對當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展帶來的影響效應(yīng)。經(jīng)濟、社會和交通3方面的指標(biāo)數(shù)據(jù)量綱不同，本文在計算前，首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，將各原始數(shù)據(jù)變化到[0,1]范圍內(nèi)，以減小量綱差異對計算結(jié)果造成的影響。

借助改進(jìn)的城市引力模型，計算區(qū)域內(nèi)主要城市c1,c2,…,ci間的引力， Fkl表示城市ck與城市cl之間的引力，即：

(5)

式中，mk、ml為城市k、l的規(guī)模，城市k、l的規(guī)?？捎贸鞘械慕?jīng)濟、社會和交通等指標(biāo)反映，分別記為(xk1,xk2,…,xkn)和(xl1,xl2,…xln)；G是介質(zhì)常數(shù)，在本模型中定為常數(shù)1；rkl為兩城市間的空間距離。

從均衡性的角度出發(fā)，區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的均衡度隨城市間引力的減小而增大，即各城市間的引力波動越小，區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的均衡度越高。設(shè)城市間的引力對有P組，F(xiàn)1,F2,…，F(xiàn)P代表對應(yīng)城市間的引力，則區(qū)域高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性綜合評價值U為：

(6)

(7)

由計算公式可以看出，U的取值范圍為[0,1]，當(dāng)且僅當(dāng)F1=F2=…=FP時，U=0，區(qū)域平衡發(fā)展達(dá)到最佳，即高速公路與經(jīng)濟、社會和交通發(fā)展間的適應(yīng)性達(dá)到最佳水平，適應(yīng)性評價值與社會經(jīng)濟適應(yīng)程度的關(guān)系如圖1所示。

圖1評價值與社會經(jīng)濟適應(yīng)程度關(guān)系
Fig.1Relationship between evaluation value and social economic adaptability

2.2適應(yīng)性評價標(biāo)準(zhǔn)

隨著區(qū)域高速公路適應(yīng)度值的不斷增大，高速公路的適應(yīng)性等級不斷降低。本文在參考已有適應(yīng)性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，設(shè)置區(qū)域高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性綜合評價值分級，見表3。

表3　適應(yīng)性等級劃分

3　實例研究

寧武高速公路全稱為寧德至武夷山高速公路，作為海峽西岸經(jīng)濟區(qū)高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的重要一環(huán)，覆蓋了福建省的大部分區(qū)域，對我國東南沿海的社會經(jīng)濟發(fā)展具有明顯的拉動效應(yīng)。選取寧武高速公路作為本文的實例研究，具有一定的現(xiàn)實意義。

3.1適應(yīng)性評價節(jié)點的選取

根據(jù)寧武高速公路的影響區(qū)域劃分情況，以及影響區(qū)域內(nèi)城市經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，選取區(qū)域內(nèi)的部分具有代表性的城市作為高速公路適應(yīng)性評價的節(jié)點，如表4所示。

表4　寧武高速公路適應(yīng)性評價節(jié)點

任何城市之間都存在著引力，在考慮不直接相鄰的城市對時，不僅要考慮兩個城市間的直接引力，還需要考慮城市間的間接引力，這在一定程度上增加了計算的復(fù)雜程度，所以，本文忽略城市對間接引力的影響。

3.2適應(yīng)性評價引力對的選取

根據(jù)城市的地理位置和區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展情況，選取城市引力對如表5所示。

表5　寧武高速公路適應(yīng)性評價引力對

3.3寧武高速公路適應(yīng)性計算結(jié)果

根據(jù)公式(5)計算城市引力，計算結(jié)果如表6所示。

表6　城市引力計算結(jié)果

根據(jù)公式(6)，得到寧武高速公路適應(yīng)性評價結(jié)果如圖2所示。

圖2　寧武高速公路適應(yīng)度值Fig.2　 Adaptability value of Ningwu Freeway

從寧武高速公路的適應(yīng)性評價結(jié)果(圖2)來看，寧武高速公路的建設(shè)對區(qū)域經(jīng)濟、社會和交通的影響作用顯著，在寧武高速公路開建到建成通車后的這段時間內(nèi)，寧武高速公路的適應(yīng)度值不斷減小，適應(yīng)性等級不斷提升。2008年寧武高速公路的適應(yīng)度值為0.586,還停留在勉強適應(yīng)等級，而2013年寧武高速公路的適應(yīng)度值為0.417，下降了0.169，適應(yīng)性等級為中度適應(yīng)，可以看出適應(yīng)性等級在一定程度上得到了提高，說明在這一時期，寧武高速公路的修建帶動了影響區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高了人民生活水平，改善了人民出行條件，完善了區(qū)域內(nèi)的公路網(wǎng)建設(shè)。在此期間，寧武高速公路的適應(yīng)度整體呈現(xiàn)不斷下降趨勢，適應(yīng)性等級不斷提高，區(qū)域城市之間經(jīng)濟的溝通、交流不斷加快，區(qū)域經(jīng)濟綜合體的能力也在不斷提高。但是當(dāng)?shù)馗咚俟穼^(qū)域社會經(jīng)濟的適應(yīng)性等級依舊較低，這與當(dāng)?shù)卦懈咚俾肪W(wǎng)基礎(chǔ)薄弱、建設(shè)規(guī)模較小密切相關(guān)，雖然寧武高速公路的修建在一定程度上改善了當(dāng)?shù)氐慕煌ǔ鲂袟l件，但是依然未能滿足社會經(jīng)濟的發(fā)展要求，說明寧武高速公路覆蓋區(qū)還應(yīng)加快高速公路建設(shè)步伐，擴大高速公路的投資規(guī)模，完善高速路網(wǎng)運輸體系。

4　結(jié)論

本文從經(jīng)濟、社會以及交通3個維度綜合構(gòu)建了高速公路社會經(jīng)濟適應(yīng)性評價指標(biāo)體系，選取改進(jìn)的城市引力模型對高速公路適應(yīng)性進(jìn)行了分析，并以寧武高速公路為實例進(jìn)行了高速公路適應(yīng)性評價，驗證了評價體系的正確性以及評價方法的可行性。高速公路適應(yīng)性評價作為一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，評價結(jié)果的合理性及正確性不僅對整條高速公路的建設(shè)具有重要的影響，同時也會影響區(qū)域未來高速公路網(wǎng)的規(guī)劃，應(yīng)該采取多方位視角對其進(jìn)行分析。適應(yīng)性評價方法還有待進(jìn)一步地完善，如城市間經(jīng)濟社會的影響因素眾多，難以全部量化，如何將這些因素考慮進(jìn)來，是我們下一步工作的方向。

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DOI:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.04.014

收稿日期：2016-04-02

作者簡介：胡進(jìn)寶(1992-)，男，碩士研究生，研究方向為交通運輸規(guī)劃與管理。Email：1049238149@qq.com

中圖分類號：U4-9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-4026(2016)04-0068-07

Improved urban gravity model based evaluation for socioeconomic adaptability of freeways-taking Ningwu Freeway as an example

HU Jin-bao，MENG Xiao-yu，GAO Wei-dong

(School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

Abstract∶To improve rationality and correctness of adaptability evaluation result of freeways and regional socio-economy, we comprehensively construct evaluation index system for freeway adaptability from economy, society and traffic. We further evaluate socioeconomic adaptability of Ningwu Freeway at economic zone on the west side of the strait with the improved urban gravity model. Evaluation results show that the evaluation index system can generally reveal the impact of freeway construction on regional economy, society and traffic. The evaluation theory and method have some reference for freeway post-evaluation.

Key words∶freeway; socio-economy; adaptability; improved urban gravity model; evaluation