王筱雨，張 旋，薛 鋒

(1.西南交通大學(xué) 唐山研究院,河北 唐山 063000；2.西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院,成都 611756；3.西南交通大學(xué) 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，成都 611756)

高速鐵路縮短了城市間往返所需的時(shí)間，也為沿線城市的發(fā)展帶來(lái)了新機(jī)遇，使得城市的分工更加明確，提高了資源配置效率，同時(shí)提供了更多就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)了人才勞動(dòng)力互換，推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

高速鐵路建設(shè)在城市區(qū)域一體化進(jìn)程中發(fā)揮著越來(lái)越突出的作用，多年來(lái)各國(guó)學(xué)者對(duì)其進(jìn)行過(guò)大量研究。國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為建設(shè)高速鐵路有利于區(qū)域經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，高速鐵路能縮短城市間時(shí)空距離，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到催化作用。高速鐵路建設(shè)促進(jìn)房地產(chǎn)、商業(yè)和服務(wù)業(yè)等多個(gè)行業(yè)的發(fā)展，有助于區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的形成。Ji等[1]認(rèn)為運(yùn)輸業(yè)的改善是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的前兆，并對(duì)高速鐵路沿線的不同行業(yè)造成明顯影響；Chandra等[2]指出相對(duì)于其他運(yùn)輸方式，高速鐵路的整體成本更低；Jia等[3]認(rèn)為交通結(jié)構(gòu)是影響城市空間結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素；Carbo等[4]以馬德里和巴塞羅那為樣本，證明高速鐵路站附近公司的綜合實(shí)力高于其同行； Tetsuj等[5]認(rèn)為高速鐵路對(duì)于區(qū)域人口和生產(chǎn)總值有較大正面影響；Zheng[6]證明了高速鐵路建設(shè)所帶來(lái)的時(shí)空壓縮效應(yīng)促進(jìn)了地區(qū)開(kāi)放和創(chuàng)新；Wetwitoo等[7]以日本高速鐵路為研究對(duì)象，證明高速鐵路對(duì)城市內(nèi)半徑150～200 km以內(nèi)的地區(qū)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力具有正向影響；Kamga[8]認(rèn)為高速鐵路開(kāi)通帶來(lái)的積極影響超出鐵路運(yùn)輸本身，有助于平衡客運(yùn)模式和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)關(guān)于可達(dá)性和經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的研究也在不斷深化，研究方法不斷創(chuàng)新，相關(guān)理論和實(shí)例研究也不斷成熟。汪德根等[9]通過(guò)分析高速鐵路的開(kāi)通對(duì)長(zhǎng)三角城市群的影響，指出高速鐵路沿線城市的可達(dá)性明顯改善，等時(shí)圈擴(kuò)大，城市群之間聯(lián)系更加密切，促進(jìn)了地區(qū)高效發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了時(shí)空壓縮效應(yīng)；文嫮等[10]以高速鐵路沿線城市和中心城市為研究對(duì)象，分析了高速鐵路對(duì)城市的影響，發(fā)現(xiàn)沿線城市聯(lián)系更加密切，出行得到改善，中心城市輻射能力加強(qiáng)；魯萬(wàn)波等[11]從地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化以及城鄉(xiāng)差距等角度探討高速鐵路效應(yīng)，認(rèn)為宏觀上高速鐵路的修建能促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同的城市具有不同程度影響；高寧[12]以蘭新高速鐵路為研究對(duì)象，證明高速鐵路對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益存在不同程度的促進(jìn)作用，對(duì)于省會(huì)城市的影響強(qiáng)于其他中小城市，虹吸效應(yīng)明顯。

城市經(jīng)濟(jì)引力的一個(gè)重要前提是如何測(cè)度城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，文中通過(guò)分析2010—2018年唐山市城市經(jīng)濟(jì)質(zhì)量及其經(jīng)濟(jì)引力的演變，對(duì)高速鐵路開(kāi)通前后唐山市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平進(jìn)行對(duì)比，探究高速鐵路對(duì)唐山市經(jīng)濟(jì)聯(lián)系結(jié)構(gòu)演變的影響。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域概況

唐山市位于河北省東部，地理?xiàng)l件優(yōu)越，交通便利，重工業(yè)發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，根基穩(wěn)固，整體GDP水平常年居河北省第一。津秦高速鐵路于2008年11月8日正式動(dòng)工建設(shè)，2013年12月1日正式投入運(yùn)營(yíng)。該鐵路自天津市濱海新區(qū)起，在唐山穿插而過(guò)，至河北省秦皇島市止，全程約261 km。津秦高速鐵路的建成，使得河北沿線交通效率大幅提升，沿線城市之間的交通耗費(fèi)時(shí)長(zhǎng)平均縮短一小時(shí)，其中天津至秦皇島的旅行時(shí)間縮短了1 h 13 min，改善了鐵路沿線城市及周邊地區(qū)人民的生活條件。唐山市鐵路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示(圖1采用ArcMap繪制，數(shù)據(jù)源自O(shè)SM城市路網(wǎng)數(shù)據(jù))。

圖1 唐山市鐵路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.2 研究方法

1.2.1 熵值法

對(duì)于城市發(fā)展質(zhì)量的判斷不能簡(jiǎn)單地以經(jīng)濟(jì)總量及人口為標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在既有研究[13-15]基礎(chǔ)上，將科學(xué)、客觀和可用的指標(biāo)信息相結(jié)合，可以創(chuàng)建一個(gè)指標(biāo)系統(tǒng)，并確定指標(biāo)的熵權(quán)和熵值。熵值法起源于香濃(Shannon)理論的信息熵[16]，他將不確定的信息與熵聯(lián)系起來(lái)，客觀衡量信息量。由于熵值法能夠反映客觀賦權(quán)的屬性，被廣泛應(yīng)用于多種評(píng)價(jià)體系中，因此，文中選用熵值法對(duì)城市綜合發(fā)展質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，其步驟如下：

1)建立初始化矩陣。假設(shè)一共有m個(gè)城市和n個(gè)評(píng)價(jià)因素，第i個(gè)城市的第j個(gè)評(píng)價(jià)因素指標(biāo)為xij，建立初始化矩陣為

(1)

2)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

(2)

式中：xij為i評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3)計(jì)算各指標(biāo)熵值和熵權(quán)

計(jì)算熵值

(3)

各指標(biāo)權(quán)重為

(4)

4)綜合分值評(píng)價(jià)。將各指標(biāo)權(quán)重與標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣相乘，得到各項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)值為

(5)

1.2.2 引力模型

引力模型[17-19]是基于物理學(xué)家牛頓的萬(wàn)有引力模型演化而來(lái)，當(dāng)用于城市間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系研究時(shí)，城市空間聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)主要研究的就是城市間的相互作用力，引力的大小與城市綜合質(zhì)量成正比，與兩城市間的距離成反比[20]。

1)質(zhì)量確定。為了更準(zhǔn)確地描述高速鐵路對(duì)城市空間結(jié)構(gòu)的影響，文中以熵值分析法所得到的城市綜合發(fā)展質(zhì)量指數(shù)得分作為各城市的總質(zhì)量。

2)距離確定。許多研究在應(yīng)用引力模型時(shí)，直接以兩城市間的空間距離作為“城市距離”進(jìn)行計(jì)算，高鐵建成前后的城市間距離成本和時(shí)間成本均有所變化，僅憑借直觀空間距離不能準(zhǔn)確反映城市間的引力關(guān)系[21]，本文對(duì)兩城市間的時(shí)間成本和距離成本進(jìn)行綜合考慮作為“城市距離”測(cè)算。

引力模型表達(dá)式為

(6)

(7)

(8)

其中Fij為城市i，j之間的聯(lián)系強(qiáng)度，Mi、Mj為i，j的城市綜合質(zhì)量，α為摩擦系數(shù)[22]，取α=2；G為引力常數(shù)。對(duì)于引力模型，引力常數(shù)G的取值一般為1，即認(rèn)為兩個(gè)城市對(duì)彼此的吸引力相等。在實(shí)際應(yīng)用中這顯然是不合理的，城市吸引力具有不對(duì)稱性，故對(duì)G進(jìn)行改進(jìn)，其中Gij為城市i對(duì)城市j的引力系數(shù)。Dij為兩城市間的“距離”，dij為兩地之間的鐵路運(yùn)輸距離，tij為兩地最短運(yùn)輸時(shí)間[23]，鐵路相關(guān)時(shí)間、距離數(shù)據(jù)由12306網(wǎng)站獲取。高速鐵路通車前在所有直達(dá)列車班次中選取普速列車最短通行時(shí)間作為研究數(shù)據(jù)，高速鐵路建成前后的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 高速鐵路開(kāi)通前后唐山市與周邊城市的距離、時(shí)間

通過(guò)表1可以看出，唐山市與其他周邊城市的可達(dá)性在高速鐵路的作用下大幅提升，時(shí)空距離極大縮短，同時(shí)因?yàn)槌鞘虚g距離與交通線等因素，不同城市可達(dá)性水平的變化各不相同，其中唐山與廊坊市和秦皇島市的可達(dá)性提升最大。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

通過(guò)搜集整理京津冀地區(qū)各城市的數(shù)據(jù)資料，并且有目的性地選取了2010—2018年具有參考價(jià)值時(shí)期的數(shù)據(jù)，分析高鐵開(kāi)通前后唐山市經(jīng)濟(jì)空間結(jié)構(gòu)的變化情況。文中所用數(shù)據(jù)皆來(lái)自于中國(guó)統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《河北省統(tǒng)計(jì)年鑒》《唐山統(tǒng)計(jì)年鑒》《天津統(tǒng)計(jì)年鑒》《北京統(tǒng)計(jì)年鑒》等。在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)僅考慮直達(dá)鐵路，其中衡水市、張家口市、承德市與其他城市基本無(wú)直達(dá)高鐵，故將衡水市、張家口市、承德市剔除。

2 唐山市經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量測(cè)度及其結(jié)構(gòu)演變分析

2.1 選取評(píng)價(jià)指標(biāo)

為更好地評(píng)估城市發(fā)展質(zhì)量，所選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)需要全面真實(shí)地反映唐山市的發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)。若要進(jìn)行更詳細(xì)和深入研究，鑒于評(píng)價(jià)指標(biāo)在有限的文本中無(wú)法全面分析所有的影響因素，則應(yīng)更加注意所選指標(biāo)的代表性，進(jìn)而提高評(píng)價(jià)的精確性。基于此，參考既有研究構(gòu)建唐山市城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合水平指標(biāo)體系，通過(guò)社會(huì)發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)3個(gè)一級(jí)指標(biāo)、15個(gè)二級(jí)指標(biāo)對(duì)唐山市城市綜合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平方面主要包括地區(qū)生產(chǎn)總值、城鎮(zhèn)化率、人均生產(chǎn)總值、第一產(chǎn)業(yè)總值、第二產(chǎn)業(yè)總值、第三產(chǎn)業(yè)總值等指標(biāo)，社會(huì)發(fā)展水平方面主要包括總?cè)丝?、人口增長(zhǎng)率、就業(yè)人口等指標(biāo)，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面主要包括鐵路客運(yùn)量、鐵路貨運(yùn)量、公路客運(yùn)量、公路貨運(yùn)量、鐵路與公路合計(jì)客運(yùn)周轉(zhuǎn)量、合計(jì)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量等指標(biāo)[24]，如表2所示。

表2 城市綜合質(zhì)量指標(biāo)體系

在城市發(fā)展過(guò)程中，社會(huì)發(fā)展水平及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)依賴于城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)。地區(qū)生產(chǎn)總值能夠在一定程度上反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，城市化率代表城市的現(xiàn)代化程度，人均地區(qū)生產(chǎn)總值的增加能促進(jìn)城市綜合實(shí)力增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也可以反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及潛力，選擇第一產(chǎn)業(yè)總值、第二產(chǎn)業(yè)總值、第三產(chǎn)業(yè)總值作為其影響因素。同時(shí)，社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)和人息息相關(guān)，社會(huì)的發(fā)展直接體現(xiàn)在人身上，健康的社會(huì)發(fā)展能夠吸引人才并提供穩(wěn)定的就業(yè)崗位，選取社會(huì)總?cè)丝?、人口增長(zhǎng)率、就業(yè)人口作為社會(huì)發(fā)展水平的影響因素。對(duì)于唐山市而言，主要交通工具為汽車及火車，公路及鐵路的客貨運(yùn)量能夠直觀體現(xiàn)交通設(shè)施的發(fā)達(dá)程度，周轉(zhuǎn)量是考核運(yùn)輸生產(chǎn)的重要指標(biāo)，能全面地反映運(yùn)輸成果，選取鐵路客運(yùn)量、鐵路貨運(yùn)量、公路客運(yùn)量、公路貨運(yùn)量、合計(jì)客運(yùn)周轉(zhuǎn)量、合計(jì)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量等指標(biāo)作為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)影響因素。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算

根據(jù)所選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用熵值分析法對(duì)所選取一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算，然后再根據(jù)得分情況，結(jié)合熵值分析法計(jì)算出城市的綜合評(píng)價(jià)得分與排名情況。

利用熵值法對(duì)二級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)二級(jí)指標(biāo)各數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列計(jì)算，所得到的一、二級(jí)指標(biāo)熵值及權(quán)重[25]如表3所示。

表3 一、二級(jí)指標(biāo)熵值及權(quán)重

由表3可知，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)指標(biāo)的權(quán)重值最大，累積權(quán)重為0.596 6，對(duì)于城市綜合質(zhì)量的影響較大；經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平指標(biāo)的累計(jì)權(quán)重為0.260 7；社會(huì)發(fā)展水平指標(biāo)的權(quán)重值較小，累積權(quán)重為0.142 7，對(duì)于城市綜合質(zhì)量的影響也相對(duì)較小。

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算各城市歷年的綜合質(zhì)量及唐山市與其他城市的吸引力、經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度，結(jié)果如表4—表6所示。

由表4—表6可知，城市間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度與城市間距離息息相關(guān)，京津冀區(qū)域各城市綜合質(zhì)量總體呈上升趨勢(shì)，且發(fā)展趨勢(shì)整體上較平穩(wěn)，部分城市有一定的波動(dòng)。各城市之間的吸引力與城市的綜合質(zhì)量相關(guān)，城市綜合質(zhì)量越高，則其凈吸引力越大，即更易對(duì)其周邊城市產(chǎn)生強(qiáng)大的作用力；反之，城市綜合質(zhì)量越低，則更易受到其周邊實(shí)力較強(qiáng)的城市吸引，最終城市生產(chǎn)要素也將向更大的城市聚集。其中唐山市對(duì)北京、天津的引力小于0.5，表明唐山市對(duì)北京、天津存在負(fù)向吸引，同時(shí)對(duì)秦皇島、廊坊、滄州、保定、石家莊、邯鄲、邢臺(tái)的引力大于0.5，唐山市對(duì)這些城市存在正向吸引。高速鐵路開(kāi)通前，唐山市與其他城市間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系程度低。自2014年津秦高速鐵路建成并投入運(yùn)營(yíng)后，經(jīng)濟(jì)聯(lián)系程度顯著提高，促進(jìn)了唐山市與京津冀地區(qū)其他城市的經(jīng)濟(jì)交流，尤其是與天津市之間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度增幅最大，天津市帶動(dòng)效應(yīng)明顯增強(qiáng)。唐山市對(duì)河北省內(nèi)其他城市保持經(jīng)濟(jì)吸引力，北京及天津?qū)μ粕绞械暮缥?yīng)未得到顯著改善。2010年唐山市與其他城市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度依次為天津、北京、秦皇島、廊坊、滄州、保定、石家莊、邯鄲、邢臺(tái)，2018年唐山市與其他城市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度依次為天津、秦皇島、北京、廊坊、滄州、保定、石家莊、邯鄲、邢臺(tái)。可以看出，唐山市與秦皇島市、廊坊市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系變化率最高，高速鐵路的建立對(duì)與唐山市時(shí)空距離越近的城市影響越強(qiáng)，對(duì)唐山市時(shí)空距離越遠(yuǎn)的城市輻射能力減弱。

表4 2010—2018年京津冀城市綜合質(zhì)量

表5 2010—2018年唐山市與周邊城市間引力

表6 2010—2018年唐山市與周邊城市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系

3 結(jié) 論

文中利用熵值法對(duì)京津冀地區(qū)各城市進(jìn)行質(zhì)量分析，根據(jù)需求引入改進(jìn)引力模型，通過(guò)對(duì)比高速鐵路開(kāi)通前后唐山市與其他城市的引力變化與經(jīng)濟(jì)聯(lián)系程度，總結(jié)分析了高速鐵路對(duì)唐山市經(jīng)濟(jì)聯(lián)系結(jié)構(gòu)的影響。主要研究結(jié)論包括以下幾方面。

1)高速鐵路開(kāi)通后，唐山市的出行所需時(shí)間成本大大降低，且對(duì)省內(nèi)城市的引力有所提升，加強(qiáng)了唐山市與其它城市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系強(qiáng)度。

2)高速鐵路沿線的城市能夠融入高鐵網(wǎng)絡(luò)，交通聯(lián)系日益密切，對(duì)沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了較大拉動(dòng)作用，有力推動(dòng)了京津冀的交通一體化建設(shè)。

唐山市作為建設(shè)首都經(jīng)濟(jì)圈的重要一環(huán)，急需增強(qiáng)自身的輻射帶動(dòng)作用，充分發(fā)揮高速鐵路的引領(lǐng)作用，保障城市內(nèi)部的資源流通能力。注重區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，應(yīng)加快以高速鐵路為骨干的軌道交通網(wǎng)建設(shè)，提升城市集聚力，在建設(shè)高速鐵路的同時(shí)也要加強(qiáng)除高速鐵路以外的交通設(shè)施建設(shè)，優(yōu)化交通布局，加強(qiáng)與高速鐵路的銜接，增加城市的輻射能力和范圍，有序布局，促進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展。