陳津怡，魏景麗，李鐵柱，孫赫楊

（1. 東南大學(xué)，交通學(xué)院，南京 211189；2.中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，南京 211100）

0 引 言

交通強(qiáng)國戰(zhàn)略引領(lǐng)下，交通運(yùn)輸發(fā)展深刻影響著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和空間布局。城市間交通聯(lián)系是由城市間多種要素相互作用形成的城市間交通關(guān)聯(lián)，反映著城市間的經(jīng)濟(jì)流動與產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向。城市間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系一定程度上表現(xiàn)為交通運(yùn)輸聯(lián)系，聯(lián)系通道一定程度上表象為交通基礎(chǔ)設(shè)施[1]，而經(jīng)濟(jì)增長要求進(jìn)一步發(fā)展交通基礎(chǔ)設(shè)施[2]。交通基礎(chǔ)設(shè)施加強(qiáng)了區(qū)域間的交通聯(lián)系和空間聯(lián)通性，進(jìn)而加強(qiáng)城市間的聯(lián)系。江蘇省9 個城市被列入長江三角洲城市群，作為我國人均GDP最高的省份，在推動長三角經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展中作用巨大。研究指出，我國城市群交通聯(lián)系的空間極化效應(yīng)明顯，而長三角、珠三角城市群交通聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)發(fā)育最為成熟[3]。

交通一體化是區(qū)域一體化的重要組成部分[4]，研究城市間的交通聯(lián)系對研究區(qū)域一體化發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)布局有著重要作用，可作為研究發(fā)達(dá)城市對周邊城市帶動能力強(qiáng)弱的指標(biāo)，量化城市間的交通影響。國內(nèi)已有研究提出了刻畫交通運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度的指標(biāo)，如羅震東等[5]將長三角城市間公路長途客運(yùn)班次和高鐵經(jīng)停班次作為交通聯(lián)系強(qiáng)度的指標(biāo)分析長三角城市結(jié)構(gòu)特征及演化趨勢。杜彩軍等[1]將OD 交通量轉(zhuǎn)化為相對聯(lián)系量并取對稱聯(lián)系強(qiáng)度中較大值作為交通聯(lián)系強(qiáng)度值。劉瑞娟[6]對OD 交通量進(jìn)行雙向考慮，總結(jié)運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度與經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度的模型。劉正兵等[7]基于中原經(jīng)濟(jì)區(qū)城際鐵路與公路客運(yùn)班次研究城市間空間聯(lián)系格局，通過社會網(wǎng)絡(luò)分析闡釋中原經(jīng)濟(jì)區(qū)城市聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征。

目前關(guān)于交通聯(lián)系強(qiáng)度的研究一般是基于空間聯(lián)系格局進(jìn)行，多應(yīng)用于城市空間規(guī)劃之中[5-8]。國外對于交通聯(lián)系的研究多集中在可達(dá)性、通勤模式的研究上[9-12]，如Straatemeier[9]分析了用區(qū)域交通可達(dá)性評估城市結(jié)構(gòu)。El-Geneidy 等[10]基于旅行時間研究了空間可達(dá)性及定價策略。Acheampon[11]基于對都市中心區(qū)通勤者的調(diào)查，研究了城市的交通聯(lián)系與空間結(jié)構(gòu)。國內(nèi)關(guān)于交通可達(dá)性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性研究也較活躍[13-14]。但目前對于交通聯(lián)系強(qiáng)度的定義及具體評價指標(biāo)仍較為欠缺，多數(shù)研究以定性分析交通聯(lián)系強(qiáng)度及其對經(jīng)濟(jì)和城市結(jié)構(gòu)的影響為主。

本文基于對現(xiàn)有評價方法的總結(jié)，改進(jìn)了基于高速公路交通量的交通聯(lián)系強(qiáng)度的評價算法，建立了考慮交通基礎(chǔ)設(shè)施供給與實(shí)際交通量的交通聯(lián)系強(qiáng)度分析模型，并以江蘇省高速公路OD 交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，對江蘇省13 個地級市的交通聯(lián)系強(qiáng)度進(jìn)行計算分析，研究江蘇省城市聯(lián)系格局。

1 交通聯(lián)系強(qiáng)度測算的思路與方法

1.1 交通聯(lián)系強(qiáng)度常用評價方法

1.1.1 供給量統(tǒng)計法

通過對火車與長途客車班次數(shù)據(jù)調(diào)查，以城市間每日公路長途客運(yùn)班次和鐵路每日經(jīng)停班次作為城市間客運(yùn)交通流的替代數(shù)據(jù)，將往返班次加和，用來表現(xiàn)城市間的雙向交通聯(lián)系強(qiáng)度，其公式為：

式中，Hij表示城市i 與城市j 之間的交通聯(lián)系強(qiáng)度； Pij表示由城市i 到達(dá)城市j 的火車（包含普通鐵路與高速鐵路列車）或長途客車班次數(shù)； Pji表示由城市j 到達(dá)城市i 的火車（包含普通鐵路與高速鐵路列車）或長途客車班次數(shù)。火車與長途客車班次應(yīng)分別統(tǒng)計。

1.1.2 交通量轉(zhuǎn)化法

交通量是區(qū)域空間交流的直接聯(lián)系量，對交通量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理可反映不同城市間交通聯(lián)系強(qiáng)弱。轉(zhuǎn)化過程實(shí)際是對OD 數(shù)據(jù)歸一化處理，使不同城市間的交通聯(lián)系具有可比性。通過交通量絕對值來衡量并不可靠，需將其轉(zhuǎn)化為相對交通量衡量所占比例，如下式所示：

式中，rij為從城市i 到達(dá)城市j 的交通量占城市j的總吸引量的百分比； Oij表示從城市i 到達(dá)城市j 的交通量；Dj表示城市j 的總吸引量。

一般城市i 到城市j 的交通量與城市j 到城市i 的交通量是不相同的，則相對交通量 rij與 rji也不相同，為了統(tǒng)一兩城市間的交通聯(lián)系強(qiáng)度，有研究[1]取其中較大值作為交通聯(lián)系強(qiáng)度的衡量依據(jù)，構(gòu)建交通聯(lián)系強(qiáng)度的對稱矩陣RM=[rmij]：

轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)可衡量兩城市間的交通聯(lián)系，且可對不同城市進(jìn)行比較，但該方法僅考慮了較大相對流量方向的強(qiáng)度。若從整個系統(tǒng)角度出發(fā)，則應(yīng)從交通流的矢量性雙向考慮，建立評價區(qū)域運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)弱的定量模型，一些研究者[7]采用公式（4）進(jìn)行計算：

式中，Hij表示城市i 與城市j 之間的交通流聯(lián)系強(qiáng)度；Oij表示城市i 到城市j 的交通量； Dij表示城市j 到城市i 的交通量；iO 和Oj分別表示城市i 與城市j 的交通流發(fā)生量；iD 和Dj分別表示城市i 與城市j 的交通流吸引量；α 為標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，可使不同城市間具有可比性，其數(shù)值由交通量數(shù)據(jù)決定，公式為：

式中，T 表示研究區(qū)域交通流輸入與輸出的總和。

基于上述公式，可將整個系統(tǒng)中的城市比較研究。計算出的交通流聯(lián)系強(qiáng)度值越大，說明兩城市間的交通流聯(lián)系越密切；反之則說明兩個城市間的交通流聯(lián)系越弱。

1.1.3 社會網(wǎng)絡(luò)分析法

衡量城市間交通聯(lián)系的強(qiáng)弱可采用社會網(wǎng)絡(luò)分析法，有研究借助Ucinet6.0 軟件對城市的中心度等指標(biāo)進(jìn)行分析[7]，該軟件具有較強(qiáng)的矩陣分析功能，可以進(jìn)行中心性分析、角色分析、子群分析等，是常用的社會網(wǎng)絡(luò)分析軟件。通過分析城市在區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，進(jìn)而分析該城市與其他城市間的聯(lián)系強(qiáng)度。

中心度的測算一般包括度中心度、接近中心度和中介中心度。使用圖論和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的基本概念對交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)進(jìn)行概念化和建模，將現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)抽象為邊緣節(jié)點(diǎn)拓?fù)?，可有效量化和表征網(wǎng)絡(luò)屬性，包括結(jié)構(gòu)、連通性等[15]。度中心度是在網(wǎng)絡(luò)分析中刻畫節(jié)點(diǎn)中心性的最直接度量指標(biāo)[16]，可測量網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)與所有其他節(jié)點(diǎn)相聯(lián)系的程度。Bavelas[17]將接近中心性定義為距離的倒數(shù)，需考慮每個節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的最短路平均長度。中介中心度指的是一個節(jié)點(diǎn)擔(dān)任其他兩節(jié)點(diǎn)之間最短路橋梁的次數(shù)。一個節(jié)點(diǎn)充當(dāng)“中介”的次數(shù)越高，它的中介中心度就越大，公式如下：

1.1.4 可達(dá)性分析法

交通可達(dá)性反映城際間人員、資金、商品等要素流動的便利程度，反映著城市間的交通聯(lián)系強(qiáng)度。城市規(guī)劃影響出行時間成本[18]，基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展將提升交通可達(dá)性，有效縮短出行時間。以加權(quán)平均旅行時間作為衡量可達(dá)性的指標(biāo)，可從節(jié)約時間成本及交通成本角度直觀地衡量區(qū)域或城市間連通水平，其公式為[19]：

式中，iA 為城市i 的加權(quán)平均旅行時間；g 為系統(tǒng)中城市節(jié)點(diǎn)總數(shù)； Tij為城市i 到城市j 的最短旅行時間距離；Mj表示城市j 的權(quán)重，一般采用節(jié)點(diǎn)城市人口規(guī)模為權(quán)重，以反映某節(jié)點(diǎn)城市人口的吸引力。

當(dāng)前研究主要通過上述幾類方法衡量城市間交通聯(lián)系強(qiáng)度，但多數(shù)研究者僅將交通聯(lián)系強(qiáng)度作為研究城市發(fā)展的指標(biāo)。將交通聯(lián)系強(qiáng)度作為一個單獨(dú)的課題研究對于研究城市發(fā)展十分必要，需對具體指標(biāo)和測算方法建立更為完善的測算體系。

1.2 結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施供給與實(shí)際交通量的測算方法

實(shí)際交通量包括城市間高速公路的OD 量、鐵路的OD 量、航空的OD 量、水運(yùn)的OD 量等，基于實(shí)際交通量計算交通聯(lián)系強(qiáng)度采用公式（4）、（5），在此用符號 Aij表示。目前關(guān)于交通聯(lián)系強(qiáng)度的研究多是基于長途班車（或火車）運(yùn)營班次及實(shí)際產(chǎn)生的交通量，而未充分考慮基礎(chǔ)設(shè)施的供給情況，基礎(chǔ)設(shè)施供給是影響城市聯(lián)系強(qiáng)度的重要因素，故在此提出一種結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施供給與實(shí)際交通量的測算方法，從供給及實(shí)際交通量兩方面研究城市聯(lián)系強(qiáng)度。

基礎(chǔ)設(shè)施供給指標(biāo)可選擇兩城市間公路或鐵路（或航空、水運(yùn)等）布設(shè)條數(shù)、里程、等級、服務(wù)水平等，多種指標(biāo)共同構(gòu)成衡量基礎(chǔ)設(shè)施供給水平的指標(biāo)體系，指標(biāo)的選取與所選運(yùn)輸方式有關(guān)。本次研究主要針對城市間基于高速公路的聯(lián)系強(qiáng)度測算，故在此重點(diǎn)討論基于高速基礎(chǔ)設(shè)施供給與實(shí)際交通量的測算方法。

基于高速的聯(lián)系強(qiáng)度測算將高速基礎(chǔ)設(shè)施供給的影響納入考慮，作為以實(shí)際交通量計算出的交通聯(lián)系強(qiáng)度的修正系數(shù)。在進(jìn)行專家調(diào)查確定基本因素的基礎(chǔ)上，通過信息論中的熵值法來確定修正系數(shù)包含的指標(biāo)。熵值法的核心是通過計算熵值來判斷指標(biāo)離散程度，離散程度越大對綜合評價的影響也越大。最終選定城市間的雙向發(fā)車班次、高速公路里程兩項(xiàng)指標(biāo)，作為高速基礎(chǔ)設(shè)施供給對聯(lián)系強(qiáng)度的修正系數(shù)，其計算公式為：

式中， Cij為城市i 與城市j 之間基于高速公路的交通聯(lián)系強(qiáng)度修正系數(shù)；g 為系統(tǒng)中城市節(jié)點(diǎn)的總數(shù)；ijP 、 Lij分別表示城市i 與城市j 之間的雙向發(fā)車班次數(shù)、高速里程；gP 表示所研究高速系統(tǒng)中城市兩兩之間的雙向發(fā)車班次數(shù)總和；gL 為所研究高速系統(tǒng)中的高速總里程。

由于 Aij與 Cij的值均小于1，為便于觀察對比城市間聯(lián)系強(qiáng)度，不妨乘以常數(shù)k 將其值等比例擴(kuò)大，k 值可依據(jù)研究需要選取。將計算兩城市基于高速的交通聯(lián)系強(qiáng)度的公式歸納如下：

式中，Hij為城市i 與城市j 之間基于高速的交通聯(lián)系強(qiáng)度；k 為常數(shù)；在本研究中， Aij表示城市i 與城市j 之間基于高速實(shí)際交通量測算的交通聯(lián)系強(qiáng)度。

針對公路、鐵路、航空、水運(yùn)等不同的運(yùn)輸方式，可分別選擇相應(yīng)的指標(biāo)研究基于該運(yùn)輸方式的修正系數(shù)，以界定基礎(chǔ)設(shè)施供給的影響程度，再結(jié)合城市間公路、鐵路、航空、水運(yùn)的交通量數(shù)據(jù)，分別衡量公路、鐵路、航空、水運(yùn)等方式作用下的城市交通聯(lián)系強(qiáng)度，在此暫不展開討論。

在求得城市間交通聯(lián)系強(qiáng)度數(shù)值之后，可采用首位度對城市的中心性進(jìn)一步刻畫。交通首位度M 表示與其他城市交通聯(lián)系度最高城市的聯(lián)系強(qiáng)度數(shù)值1P 與交通聯(lián)系度次高城市的聯(lián)系強(qiáng)度數(shù)值2P 的比值，反映了首位城市的中心性強(qiáng)弱，公式為：

喬十二郎堅(jiān)定地說：“我知道對方很強(qiáng)大，是石頭，但我不是雞蛋，也是石頭，比他堅(jiān)硬，比他頑強(qiáng)。最有利的是，我這塊石頭在暗處，而他在明處?！?/p>

首位度的大小反映著首位聯(lián)系城市對區(qū)域交通聯(lián)系支配作用的大小，對首位度大小排序，可研究中心城市的分布與城市的集群形態(tài)。

2 實(shí)例分析

2.1 數(shù)據(jù)介紹與研究區(qū)域概況

本文以江蘇省13 個地級行政區(qū)為研究對象，基于2017 年江蘇省高速公路所有進(jìn)出口年平均日交通量OD 數(shù)據(jù)，及通過歷史數(shù)據(jù)調(diào)查收集13個城市間雙向發(fā)車班次數(shù)、高速公路里程等數(shù)據(jù)，研究江蘇省13 個地級行政區(qū)的交通聯(lián)系強(qiáng)度，進(jìn)而分析各城市的交通首、次位關(guān)系及城市聯(lián)系。江蘇省地處我國東南部，與上海、浙江省、安徽省多城市共同構(gòu)成的長江三角洲城市群已成為國際六大世界級城市群之一，其城市發(fā)展具有顯著的集群效應(yīng)，這與交通設(shè)施的發(fā)展關(guān)系密切。江蘇省人均GDP、綜合競爭力、地區(qū)發(fā)展與民生指數(shù)均居全國各省第一，是中國綜合發(fā)展水平最高的省份。

根據(jù)2018 年江蘇省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，江蘇省2018 年全年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值92 595.4 億元，年末全省常住人口8 050.7 萬人。交通運(yùn)輸基本平穩(wěn)，全年貨物運(yùn)輸量比上年增長5.7%，旅客運(yùn)輸量下降4.7%；旅客吞吐量5 164.6萬人次；年末全省公路里程16 萬km，高速公路里程4 710 km[20]。

2.2 測算過程與結(jié)果分析

首先處理江蘇省高速公路進(jìn)出口年平均日交通量OD 數(shù)據(jù)，計算江蘇省13 個地級行政區(qū)之間OD 交通量，由此求得基于實(shí)際交通量的交通聯(lián)系強(qiáng)度 Aij；查詢訂票軟件當(dāng)年售票信息，獲得13 個城市間雙向長途班車發(fā)車班次數(shù)，并利用地圖統(tǒng)計城市間高速公路里程數(shù)據(jù)，用于計算 Cij，本例中選取常數(shù)k 值為100。

根據(jù)公式（9）求得修正后的交通聯(lián)系強(qiáng)度值Hij，如表1 所示。圖1 顯示了江蘇省城市交通聯(lián)系情況。圖中13 個城市點(diǎn)的大小代表該城市與其他城市交通聯(lián)系強(qiáng)度總值大小，聯(lián)系線的粗細(xì)代表城市間聯(lián)系強(qiáng)度強(qiáng)弱。交通聯(lián)系強(qiáng)度較大的城市如南京、蘇州、無錫、南通、常州等，與其他城市間的聯(lián)系線也較粗，代表其與其他城市的交通聯(lián)系較強(qiáng)。

分別匯總各城市與其他12 個城市的交通聯(lián)系強(qiáng)度，并按照由大到小順序排序，依據(jù)求得聯(lián)系強(qiáng)度，可研究各城市的首位聯(lián)系城市、次位聯(lián)系城市。江蘇省13 個城市的交通聯(lián)系強(qiáng)度排序結(jié)果及其首、次位聯(lián)系城市如表2 所示。

表1 江蘇省13 個地級行政區(qū)交通聯(lián)系強(qiáng)度

圖1 江蘇省城市交通聯(lián)系格局

表2 各城市交通聯(lián)系強(qiáng)度排序結(jié)果及其首次位交通聯(lián)系城市

圖2 各城市首位聯(lián)系城市及次位聯(lián)系城市

由上述圖表結(jié)果可知：

（1）基于高速基礎(chǔ)設(shè)施供給與實(shí)際交通量計算的江蘇省13 個地級行政區(qū)之間的聯(lián)系強(qiáng)度表明，蘇州市與其他12 個城市之間基于高速的聯(lián)系強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其他城市，江蘇省各城市的首位聯(lián)系城市均為蘇州。這與蘇州市自身高速公路基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)達(dá)有著密切關(guān)系，此外，蘇州市2018 年GDP 達(dá)到1.86 萬億元，位于江蘇省首位，經(jīng)濟(jì)對交通的促進(jìn)作用也不可忽視。蘇州市人口眾多，貿(mào)易發(fā)達(dá)，客貨運(yùn)量巨大，對周邊的輻射作用也極強(qiáng)。

（2）隨著蘇錫常都市圈發(fā)展，三城市逐漸形成條帶狀集群，交通便利且三主城區(qū)距離較近，使得三者間交通聯(lián)系與經(jīng)濟(jì)聯(lián)系日益密切。《長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》要求蘇錫常都市圈推進(jìn)滬蘇通、錫常泰跨江融合發(fā)展，政策支持助力城市交通聯(lián)系進(jìn)一步強(qiáng)化。

（3）南京作為江蘇省會與其他城市間基于高速的交通聯(lián)系強(qiáng)度也較大，與蘇州、無錫聯(lián)系最為密切，許多城市的次位聯(lián)系城市為南京；在地理位置上與南京距離較近的鎮(zhèn)江、揚(yáng)州和南京的交通聯(lián)系也較強(qiáng)，但由于其城市體量較小，且未形成更為完善的經(jīng)濟(jì)帶，使得其地理優(yōu)勢未對區(qū)域交通聯(lián)系產(chǎn)生較大的推動作用。南京市可結(jié)合產(chǎn)業(yè)布局與周邊聯(lián)系強(qiáng)度大的城市共同打造經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶，推動區(qū)域協(xié)同發(fā)展。

（4）南通作為沿海城市，具有緊鄰我國經(jīng)濟(jì)中心上海的地理優(yōu)勢，這促進(jìn)南通城市經(jīng)濟(jì)及交通獲得較為完善的發(fā)展。南通與無錫之間具有發(fā)達(dá)的高速公路網(wǎng)絡(luò)，故南通與無錫間基于高速的交通聯(lián)系強(qiáng)度也較大。

3 結(jié)束語

結(jié)合實(shí)際交通量數(shù)據(jù)從供給角度討論交通聯(lián)系強(qiáng)度，是對現(xiàn)狀交通供給數(shù)據(jù)的有效利用，對于評估城市間的交通聯(lián)系方向與強(qiáng)度是非常有效的。本文結(jié)合高速公路設(shè)施供給與實(shí)際交通量數(shù)據(jù)探討了江蘇省各城市間基于高速的交通聯(lián)系強(qiáng)度，有效評估了各城市間基于高速公路的交通聯(lián)系狀況，且通過首、次位交通聯(lián)系城市進(jìn)一步明確了區(qū)域基于高速發(fā)展的交通聯(lián)系中心。

本研究對于城市一體化交通發(fā)展戰(zhàn)略部署、城市交通規(guī)劃等均有導(dǎo)向作用，量化了城市間交通聯(lián)系強(qiáng)度，為研究城市交通聯(lián)系結(jié)構(gòu)、城市集群形態(tài)提供了探索思路。

但目前僅針對城市間基于高速的聯(lián)系強(qiáng)度展開討論，暫未就基于鐵路、水運(yùn)、航空的聯(lián)系強(qiáng)度深入研究，后續(xù)將拓展利用多源數(shù)據(jù)，綜合基于多種方式的聯(lián)系強(qiáng)度，確定其權(quán)重。將基于高速、鐵路、水運(yùn)、航空運(yùn)輸?shù)穆?lián)系強(qiáng)度有機(jī)結(jié)合，更為全面地評估基于多種交通運(yùn)輸方式的城市交通聯(lián)系強(qiáng)度，并分別研究城市間的客運(yùn)、貨運(yùn)交通聯(lián)系，為研究城市空間結(jié)構(gòu)、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供依據(jù)與基礎(chǔ)。