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| 黄河流域交通发展效益研究 |
| 第751期 作者：□文/王紫嫣 赵家豪 梁恺昕 时间：2025/4/16 15:14:03 浏览：5次 |
［提要］ 2024年是黄河流域生态保护和高质量发展战略实施五周年，流域交通发展意义重大。本文以黄河流域交通发展为研究对象，运用包括改进的交通优势度、结构差异性指标和空间自相关等方法，从县域视角探讨其发展及效益差异，并提出相应对策，以实现区域协同高质量发展。
关键词：黄河流域；交通优势度；公平性；空间自相关；高质量发展
基金项目：山东师范大学本科生科研基金项目（编号：BKJJ2024072）
中图分类号：F512.7 文献标识码：A
收录日期：2024年10月20日
一、研究背景及意义
（一）流域交通发展的意义。建设交通强国是建设现代化经济体系的内在需要。《交通强国建设纲要》提出，到2035年基本建成交通强国。1949年中华人民共和国成立以来，中国交通事业在基础设施规模、客货运输量等方面取得历史性进展，在社会经济发展中发挥了重要作用。
（二）面向国家战略的黄河流域发展新要求。随着长江流域、粤港澳大湾区、长江三角洲和黄河流域等地理单元的发展先后上升为国家战略，地理学区域研究单元的重心也从行政区、类型区和政策区逐渐转向湾区、流域等地理单元。黄河流域横跨我国北方东、中、西三大地理阶梯，经济社会发展相对滞后且地区发展差异较大，发展不充分、不协调是制约其高质量发展的突出问题，亟须从县域的视角对黄河流域的交通发展进行对策分析。
二、数据来源与研究方法
（一）研究区概况。黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山麓北侧，有中国“母亲河”之称。黄河流域研究区域土地面积为128.50km2，涵盖山东、河南、山西、陕西、内蒙古、甘肃、宁夏、青海、四川等九省（区），上、中、下游的分界线为河口镇和桃花峪。在自然地理区域划分中，四川省位于长江流域，为保持地域研究单元的完整性，本文剔除了该省的数据。最终，研究选取了772个县域作为分析对象，如图1所示，并将这些县域科学地划分为上、中、下游三个区域。（图1）
（二）数据来源。本文交通设施位置及类型数据主要来源于OpenStreetMap的道路网络数据，人口统计数据主要来源于LandScan人口数据集，交通、经济统计数据及区县类型指标主要来源于相关年份的县域统计年鉴和统计公报，黄河流域POI数据获取于中科院资源环境科学数据中心。
（三）研究方法
1、面向大尺度、长跨度流域地区改进的交通优势度
（1）路网密度。路网密度定义为特定区域内所有交通线路总长度与该区域总面积的比例。当某区域的路网密度较高时，通常意味着该区域交通优势条件越强。计算公式如下：
Di＝■ （1）
式中，定义了研究区域内交通网络密度的指标Di，Li由区域内公路总里程数表征，而Si则代表研究区域的总面积。具体而言，公路总里程数与总面积的比值即反映了该区域的路网密度。
（2）干线影响度。干线影响度是衡量交通干路对县域经济社会发展的支撑与促进作用的关键指标，它反映了县域对外沟通与联系的能力。一般而言，研究区域与交通干线的空间距离越短，其受到的影响就越显著，交通便捷程度也相应提升。计算公式如下：
Pi=∑n=1Pij （n=1，2，3…） （2）
式中，Pi表示研究县域的干线影响度，Pi越大，表示两种地物间的空间位置越近，影响程度越高。
（3）可达性。本研究选择县域中心等时可达范围来测算可达性。考虑到道路的多样性，建立可达性计算模型，测度县域中心通过各类道路在等时内到达的范围。模型如下：
Tam=■ a∈（1，2，…，i），b∈（1，2，…，i-1） （3）
式中，Tam为衡量研究节点至其他节点的平均时间效率，采用小时作为时间单位来计算最短路径的平均时长。Tam数值越小，即意味着研究节点的区域可达性越优越。Tab代表了从研究节点a至中心城市b所需的最短通行时长。
2、结构差异性指标：变异系数、基尼系数、泰尔指数
（1）变异系数。在本文中，我们采用变异系数来深入探究黄河流域各县域能源消费碳排放的空间变异特征，具体的计算公式如下：
Cv＝■ （4）
式中，变异系数由Cv表示；而Xi则表示第i个县的交通优势度，它与各县域交通优势度的平均值■进行比较；n代表县域的数量。变异系数Cv的值越大，说明数据之间的差异程度越高；反之，若其值越小，则数据之间的差异程度越低。
（2）基尼系数。本文采用基尼系数作为黄河流域结构差异性的衡量指标，对黄河流域整体及3个流域的交通设施发展水平的结构差异性进行判断。在本文中，基尼系数的含义是：在全部人口数量中，用于进行不均衡分配的交通设施所占总人口的比重，它的取值在0～1之间，系数越小，说明交通资源分配较为公平。利用几何方法估算基尼系数，其计算公式为：
G=1-■（Xi-Xi-1）（Yi+Yi-1） （5）
式中，Xi表示人口累计百分比；Yi表示交通设施发展水平的累计百分比；n为统计范围内的县域数量。
（3）泰尔指数。泰尔指数是用于评价黄河流域交通设施发展水平差异性的指标之一，其取值范围在0～1之间，指数越大，说明区域间交通设施发展水平差异越大；指数越小，说明交通资源分配较为均衡。泰尔指数的计算公式为：
T＝■■■log■ （6）
式中，T为整体的泰尔指数；i代表区域；j代表个体；Y代表交通设施发展水平的指标；N代表人口。而泰尔指数可以分为组内差异和组间差异：
T=TWR+TBR （7）
Ti=■■log■ （8）
TWR=■■Ti （9）
TBR=■■log■ （10）
式（7）～式（10）中，T为总体泰尔指数；Ti为区域泰尔系数；TWR为区域内泰尔系数，表示黄河流域3个区域（上、中、下流域）内部的交通资源水平差异；TBR为区域间泰尔指数，表示黄河流域3个区域（上、中、下流域）之间的交通资源水平差异。
组内差异和组间差异对总泰尔指数的贡献率分别为：
区域内差异贡献率=■ （11）
区域间差异贡献率=■ （12）
3、空间分布特征的刻画方法：空间自相关。黄河流域交通发展的集聚与分散特性及其空间布局模式可以借助空间自相关分析得以清晰展现。Global Moran's I指数能够有效识别相邻区域在整体上是否存在相似性或差异性特征，进而揭示这些区域是否呈现空间正相关或是空间负相关特性。
三、结果分析
（一）黄河流域交通发展公平性分析
1、变异系数。在2015年到2019年期间，黄河流域交通优势度的离散程度逐渐减小，交通发展更加均衡。然而，2023年交通优势度的变异系数大幅上升至13.4055，这意味着黄河流域在2023年交通优势度的离散程度急剧增大，可能是由于中下游地区交通发展迅速，而上游地区交通发展缓慢，导致区域间交通优势度差异明显拉大。（表1）
2015年到2019年，变异系数从1.37209下降到1.297841，说明这一期间黄河流域路网密度的离散程度有所减小，意味着黄河流域各地之间路网密度的差异在逐渐缩小，路网发展在朝着更加均衡的方向变化，区域内路网建设的均衡性有所提升。而到了2023年，变异系数大幅上升至26.74661，与2015年和2019年相比有了非常显著的增加。这表明，在2023年黄河流域路网密度的离散程度急剧增大，反映出黄河流域内不同地区的路网密度差异明显拉大，可能存在某些地区路网密度增长迅速，而另一些地区路网建设相对滞后的情况，导致区域间路网发展的不均衡性显著增强。
2、基尼系数。根据式（5）算出2015年、2019年和2023年黄河流域整体以及上、中、下游的基尼系数。首先，从黄河流域整体来看，2015年到2019年阶段基尼系数从0.371467818下降到0.341160522，在2019年到2023年间回升到接近2015年的水平。由数据可得，在2015～2023年间，黄河流域的县域间交通优势度差异始终维持相对公平的状态。其次，从黄河流域的上、中、下游流域来看，上游的基尼系数始终大于中游和下游的基尼系数，这说明上游区域间的交通优势度差异大于中下游。下游的基尼系数始终保持最小，说明下游区域间的交通发展差异是三个地区中最小的。从整体上来看，上游的基尼系数在减小，县域之间交通服务水平不平衡的现象在逐渐改善。中游的基尼系数在三年间不断增大，这说明中游地区县域之间的交通服务水平差异在逐渐增大。下游的基尼系数先减后增，整体上保持不变，说明黄河流域下游地区近年来各县域间交通服务水平差异不大，且维持相对稳定的状态。（表2）
3、泰尔指数。根据式（6）～式（12）计算泰尔指数，黄河流域的交通优势度总体泰尔指数由2015年的0.1893上升到2023年的0.2138，说明黄河流域县域间的交通优势度发展水平差异不断扩大。三年的泰尔指数均值为0.2011，数值偏小，这意味着在黄河流域范围内存在交通服务差距，但在总体上这种差距相对较小。
为了进一步了解造成黄河流域交通服务差异的具体原因，通过泰尔指数将总体差异分解为区域内差异和区域间差异。2015年、2019年、2023年区域内贡献率分别为91%、84%、83%；区域间贡献率分别为8%、16%、17%。从分解结果来看，2015～2023年区域内贡献率均超过了83%，且区域内贡献率远高于区域间贡献率，说明当前黄河流域交通服务水平总体差异主要来源于区域内差异，区域间差异的影响较小。
从黄河流域的上、中、下游的泰尔系数分析，将泰尔系数差异分解为区域内差异和区域间差异。研究结果显示，2015年、2019年、2023年上游地区的贡献率分别为33%、28%、30%；中游地区的贡献率分别为23%、26%、25%；下游地区的贡献率分别为36%、30%、29%。由贡献率数据我们可以得出，2015年上游地区的贡献率先降后升，平均贡献率为30.37%，中游贡献率在24%左右波动，而下游地区的贡献率持续下降。因为黄河流域下游地区的经济发达，所以交通服务水平较好，这就导致下游地区的贡献率略高于中上游地区。上游地区的贡献率较高，但是差异值也比较大，这意味着上游地区总体上交通服务水平较好，但区域差异较大，需要重视上游地区交通区域公平性问题。
（二）黄河流域交通发展相关性分析。采用GeoDa软件平台，我们引入了欧式距离作为权重评估标准，据此计算了黄河流域在2015年、2019年以及2023年各县域交通路网密度的全局莫兰指数分别为0.395337、0.441166、0.429501，干线影响度的全局莫兰指数分别为0.081364、0.027709、0.028522，对外可达性的全局莫兰指数分别为0.429647、0.322894、0.318949。P值均为0。由此可知，研究期内黄河流域交通路网密度、干线影响度和对外可达性的所有变量均在1%的显著性水平下通过了检验，这表明黄河流域的交通状况整体上展现出了显著的空间依赖关系。在研究期间内，全局莫兰指数始终保持正值，并且呈现出一种波动性的演变趋势，这进一步揭示了黄河流域内各县域交通发展水平相近的区域存在着空间上的集聚效应。
借助ArcGIS将2015年、2019年、2023年黄河流域各县域交通路网密度进行聚类和异常值分析，2015年黄河流域各区县的路网密度高-高值集聚区主要在山东省，低-低值集聚区主要在内蒙古自治区和青海省；2019年路网密度低-低值集聚区向陕西省扩展；2023年空间格局变化不大。这说明黄河流域众多区县中路网密度仍是东部地区尤其是山东省最大，西北、东北部地区路网密度较小，空间分异性显著。另外，空间分布上表现出相似交通发展水平地区的集聚发展趋势，从另一角度映射出黄河流域交通发展遵循着一种循环累积的路径依赖模式。在此模式下，路网密度的空间分布呈现出日益显著的两极分化特征。（图2）
通过ArcGIS将2015年、2019年、2023年黄河流域各县域交通干线影响度进行聚类和异常值分析，2015年交通干线影响度高-高值集聚区主要分布在山东省南部、青海省东端和内蒙古东部，低-低值集聚区主要集中在内蒙古自治区和青海省；2019年干线影响度高-高值集聚区增加河南省东南部，低-低值集聚区总体布局变化不大并减少；2023年高-高值集聚区主要分布在内蒙古东北部和山西省，低-低值集聚区继续减少。（图3）
对研究期内黄河流域各县域交通对外可达性进行聚类和异常值分析，2015年、2019年、2023年交通可达性高-高值集聚区分布在研究区域的东南部且数量不断增多；低-低值集聚区分布在研究区域的西部、中部和东北部，且数量有减少的趋势。东南至西北方向上，高值与低值集聚区域的地域差异性显著，这一特征还体现在以城市群作为核心驱动力的集群式发展模式上，例如山东半岛城市群长期占据交通发展的领先地位。此外，通过对空间分布演化趋势的深入分析，我们发现黄河流域的交通发展展现出了较为强烈的“马太效应”，即强者愈强、弱者愈弱的趋势。（图4）
四、结论与展望
（一）结论。本文在识别黄河流域交通发展的基础上，探讨了黄河流域各县域的交通及效益差异并判断县域交通集散特征与空间形态的演变。结果表明：
首先，由变异系数分析可见，黄河流域上、中、下县域间交通发展差距较大，特别是随着近些年中、下游经济的快速发展，而上游地区经济发展相对缓慢，导致了区域间交通发展的差距在逐渐增大。但总体上看，区域间的交通基础设施建设都存在较大程度的优化布局，使得不同区域间的交通基础设施布局的差异在逐渐缩小，朝着均衡化的方向发展。
其次，由基尼系数分析可知，黄河流域的县域间交通优势度总体上维持着相对公平的状态。具体而言，上游地区县域之间的交通优势度差异相较于中下游地区更为显著。从2015年、2019年、2023年三年的数据来看，上游地区县域间的交通服务水平不平衡现象正在逐步得到改善；下游地区的县域间交通服务水平则有较小的差异，且维持着相对稳定的状态；相比之下，中游地区的交通服务水平差异却在逐渐增大。
再次，由泰尔指数分析可知，黄河流域县域间的交通优势度发展水平差异正呈现不断扩大的趋势，而这种总体差异主要源自于上、中、下游区域内的差异。具体而言，下游地区对总体差异的贡献率高于中上游地区，这表明相较于中游和上游，下游地区的交通服务水平更为优越。
最后，由空间自相关分析可见，研究期内黄河流域各县域的交通情况存在非常明显的空间依存关系，交通发展水平接近地区具有空间集聚现象。黄河流域各县域的路网密度空间分异性显著，从空间布局的维度观察，黄河流域的交通发展态势映射出其内在存在的循环累积式路径依赖特性。2015～2023年交通干线影响度高值集聚区向山西省转移，低值集聚区减少。交通对外可达性的高值和低值集聚地区的东南-西北分布的地域差异性突出，空间分布演化态势具有较强的“马太效应”。
（二）讨论与展望。基于已有的相关研究，本文围绕黄河流域生态保护和高质量发展的战略目标、交通强国的具体内涵以及立足于不同地区对交通发展的现实需求等为导向，采用改进的交通优势度指标、结构差异性指标和空间自相关方法进行分析，有益于推动黄河流域交通得到更加高效、可持续的发展，为区域经济和社会发展作出更大贡献。
大尺度、长跨度、极具复杂性和多样性的黄河流域作为我国的重要经济区域，其交通发展对于促进区域经济发展、提高人民生活水平具有重要意义。结合本文研究结果，为更好地实现区域的协同高质量发展，以及应对虹吸效应的负向影响，黄河流域各县域的交通建设发展，宜在国家层面制定更有效的跨区域交通合作政策，推动政策创新和实践，以实现区域间的资源共享和协同发展；推动技术升级和新型交通方式的发展，促进绿色交通；吸引社会各界参与交通发展，形成多元化的投入机制等。
本文对于黄河流域交通及其效益差异的探讨尚不全面，未来应持续关注黄河流域交通发展的动态变化，注重交通运输的质量效益和交通一体化的融合发展、相应关注面向高质量发展的综合立体交通网络等，服务于黄河流域生态环境保护和高质量发展的国家战略。
（作者单位：山东师范大学地理与环境学院）
主要参考文献：
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