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基于国际航空网络结构的世界级城市群及其中心城市的枢纽能级分析

来源:民航资源网 作者: 欧阳杰 李家慧 2021-06-22 11:35:29

专业分类机场运营

  

  一、引言

  在经济全球化与区域协调发展背景下,城市间的竞争逐渐扩张为城市群之间的竞争。法国地理学家戈特曼认为城市群最突出的功能是枢纽(hinge)功能和孵化器两大功能,其中枢纽功能是指其汇集有人口、物资、资金、观念、信息等各种可见和不可见要素,也是整个国家对内、对外联系网络相结合的枢纽。本文所指的城市群及其中心城市的枢纽能级是指城市群及其中心城市依托强大的交通运输和通讯基础网络所激发出城市触媒效应,由此在整合与协同自身国内国际枢纽要素禀赋的基础上所构成的全球资源配置能力。世界级城市群是基于区域城市空间、区域产业及区域交通的高度一体化发展态势,以世界城市为核心,以区域内众多的大中小城市为基础,且具有全球性的竞争力和影响力的超大规模城市群。当前打造世界级机场群是世界级城市群及其中心城市建设的重要目标之一,世界级城市群及其中心城市的协同发展显然需要依托发达的国际航空交通网络体系及其承载平台--世界级的机场群。因此判定城市群及其中心城市的枢纽能级水平的核心基础指标就是机场群及其国际航空网络结构的国际竞争力。本文拟从机场群及其国际航空网络拓扑结构方面进行世界级城市群及其中心城市的枢纽能级水平测度比较分析,以此判定京津冀城市群及中心城市的全球枢纽能级水平。

  二、枢纽能级评价方法、范畴及其指标标定和数据处理

  1.评价方法及其评价指标的标定

  城市群及其中心城市的枢纽功能能级很大程度上取决于它们由国内交通和国际交通所共同构成的通达能力。世界级城市群及其中心城市的国际交通枢纽功能依赖于其机场群的运营规模和航线网络结构。构建完善的国际航线网络结构,对于城市群及城市的网络连通度及枢纽能级水平的提升影响显著。基于此,本文采取定量与定性相结合的方法,构建了基于机场群及其国际航空网络结构的城市群及其中心城市枢纽能级水平的评价指标体系见表1。

  表1 城市群及中心城市枢纽能级水平的评价指标体系及权重

  国际航空旅客占比指标可反映城市群及其中心城市的国际化枢纽能级水平;从国际直飞航线广度和密度以及机场点中心度指标可体现其枢纽的国际网络通达性;机场群多中心度、机场首位度和集中比率指标则反映其枢纽结构的合理性。建立枢纽能级的指标体系之后再采用层次分析法,构建判断矩阵,并进行一致性检验,最终确定指标权重见表1。中心城市的枢纽能级A=β1C1+β2C2+β3C3+β4C4+β5C5+β6C6,城市群的枢纽能级A'=0.826(β1C'1+β2C'2+β3C'3+β4C'4+β5C'5+β6C'6)+0.174B'4,评价指标C'1-C'6为城市群各中心城市的评价指标求和。表1中的机场年旅客吞吐量C2、机场年出入境旅客吞吐量C3、国际直飞航线的广度C4与密度C5等指标均为基础数据,不作详细解释,其他需要评价指标的含义及其测度方法如下:

  (1)枢纽国际化水平

  城市群及城市的国际化枢纽功能主要由口岸来实现,包括空港、陆港和海港口岸。本文重点讨论的国际客运枢纽功能主要由空港口岸(即机场)来完成,国际枢纽能级水平由此就可以用“航空国际旅客比例C1”来反映,即指机场群及枢纽机场的旅客出入境人数占机场群年旅客总吞吐量的比值。

  (2)国际网络通达性

  为了将基于全球城市的机场之间联系转换为网络,借鉴全球化与世界城市GaWC研究小组使用的联锁网络模型,设定两个机场x和y(NCxy)之间的连通性通过机场间的往返航班量来确定,航班量越大,连接性越强,则机场在整个网络中重要性的机场点中心度GNCx计算如下:

欧阳杰供图1

  机场点中心度越高,说明该机场在全球航线网络结构中的国际枢纽竞争力则越强,带动整个中心城市的产业联动效益也越强,越有利于城市深度参与全球化。

  (3)结构合理性

  机场群的空间布局及运营特征与城市群的地理分布以及经济、人口分布特征有相通之处,作为城市群“面集合”内的“点集合”,可应用以研究城市群分布特征的多中心度、首位度和集中比例等概念[12]-[15],并采用机场旅客吞吐量Pi值作为这些指标的基础数据。

  ①机场群多中心度C7

  机场群内旅客吞吐量排名第二位到第六位机场的总规模平均值占首位机场规模的比重。该值越大,表明机场群的多中心性越明显,与城市群的协同发展程度较高。

欧阳杰供图2

  ②机场首位度C8

  反映首位机场在机场群内集聚航空旅客的能力,可体现枢纽机场的重要地位和机场群规模的合理性。为防止以点代面,优先采用四机场指数,也可根据实情采用两机场指数替代。四机场首位度指数:

欧阳杰供图3

  按照位序-规模的原理,四机场首位度指数的无偏参考值是1。指数接近参考值,表示机场群结构正常,枢纽机场集中适当;指数过小,则机场群发展均衡,枢纽机场的集聚效应不明显;指数过大时,机场群的首位分布明显,首位机场在机场群中有很强的引领作用。在进行评价指标测算时,机场首位度C8为四机场指数与无偏参考值之差的绝对值。

  ③机场集中比率C9

  首位机场或前两位机场在机场群中的市场份额,反映机场群的集中度。当前成熟城市群内普遍出现“机场群”及中心城市的“一市多场”模式,借鉴城市集中比率概念,在机场群结构中采用机场集中比率C9,该值取两机场集中比率。首位机场集中比率s1和两机场集中比率s2的公式如下:

欧阳杰供图4

欧阳杰供图5

  多中心度C7反映机场群中的多个中心机场的发展状况;首位度C8体现首位机场所在城市的枢纽集聚力大小;机场集中比率C9反映机场群中的枢纽功能的集中程度,三个指标共同反映机场群的结构合理性及其所处城市群的枢纽能级,机场群中的各个枢纽机场功能定位及分工协作决定了城市群及其城市在枢纽国际化方面的能级。

  2.研究范围界定及数据处理

  本文选取京津冀城市群与代表着全球各大区域的纽约湾区、大伦敦地区和东京湾区三大城市群进行对标分析。重点通过研究上述四个典型城市群范畴下的四个机场群(共24个机场)来比较分析国际航空网络结构。这些机场群结构基本按照一个或两个核心枢纽机场、若干个次级枢纽机场以及众多个辅助机场所构成的金字塔状分布,四个机场群的年旅客吞吐总量均超过1亿,机场群内各机场可按年旅客吞吐量进行分级划分(见表2)。本文不专门讨论年旅客吞吐量不足千万人次或在机场群中的总份额普遍不超过5%的非枢纽机场。本文中城市群及中心城市的枢纽能级水平所使用的评价指标均为正向指标,为便于指标的计算而对其进行无量纲化处理:

欧阳杰供图6

  其中Xi为指标的标准值,xi为原始值,xmax为最大样本值,xmin为最小样本值。

  表2典型城市群的机场群概况(2018)

  三、城市群及其中心城市国际枢纽能级水平的比较分析

  1.枢纽的国际化水平

  城市群及其中心城市的国内枢纽功能从铁路、公路和航空等共同组成,而国际枢纽功能主要由空港来承担,从空港口岸枢纽的出入境旅客比例能够反映城市群及其中心城市枢纽的国际化水平。整体来看,京津冀地区、大伦敦地区、纽约湾区机场群首位机场出入境旅客比例均较高,具有首位优势。但京津冀机场群出入境旅客约占机场群内全部旅客吞吐量中的比例仅为23.95%,与其他三个机场群出入境旅客份额差距较大,且前三位机场国际旅客占比均远小于其他机场群对应的位次机场,其中北京地区国际旅客占比还不足伦敦地区机场的一半,京津冀地区机场的国际旅客比例较大伦敦地区国际旅客比例稍低,国际化枢纽功能较弱。日本东京湾区首位度最大的羽田机场以国内的航空运输为主,同时兼营国际航班业务,次位机场--成田机场80%以上旅客均为出入境旅客,两大机场定位明确,主辅错位,协同运作。其他机场群前三位机场出入境旅客所占份额逐渐减少,并与其在机场群中的主次功能相对应,即首位机场承担大部分国际航线,次级机场承担少部分国际航线,辅助机场主要进行国内航线运营。城市群及城市的国际枢纽能级显然取决于城市群内主要航空枢纽的国际航线规模和结构。

  图1 四大城市群的国际航空旅客比例比较

  2.国际枢纽的运营规模

  根据用以评价运营规模两个指标的原始数据及其权重,计算得城市群及其中心城市的航空枢纽运营规模指数(见表3),四个城市群航空枢纽的总运营规模相差不大,但京津冀机场群的国际运营规模较其他机场群在绝对量上处于劣势。大伦敦地区占有欧洲国家众多的区位交通优势,枢纽运营规模方面的竞争力最大约0.290。京津冀地区与其他城市群在运营规模上的差别主要是由于2018年大兴国际机场尚未开航以及天津次级枢纽的运营规模偏低所致。

  3.国际航线网络的通达性

  (1)国际直飞航线分布

  对四个机场群的全年国际直飞航线分布进行对比,从其航点数量和航班频次可分别反映所在机场群国际航线网络的广度和密度。从图2来看,地处北纬地区的四大机场群直飞非洲、拉丁美洲和大洋洲及南太平洋岛国远程的航线均较少。

  图2四大机场群的国际直飞航线比较(单位:条)

  与其他机场群相比,京津冀机场群的近程国际航线占比过大,洲际航线较少,与国际航空联系密切程度不足。从服务于“一带一路”倡议来讲,京津冀机场群应加强与上述国家和地区的主要城市通航。国际直飞航线可为城市群及其中心城市带来直接的国际性连接,并有力促进其在国际经济贸易中核心竞争力的提升。

  表3 城市群及其中心城市的航空枢纽运营规模指数

  (2)基于点中心度的比较

  对四大机场群中24个机场的航线数据进行基本整理后,发现共有9个机场之间有相互联系,将这些机场数据编织成2018年航班OD表,按照公式(1)进行测算,得到如表4的数据。机场点中心度表示该机场在全球航班方面的与其他机场的连接程度。城市群点中心度表示该城市群在全球航班方面的与其他城市群的连接程度。城市连通性为2018年GaWC公开数据,表示城市与世界城市的连接程度,为本文所计算的两项数据城市群点中心度和机场点中心度提供参照:机场点中心度与城市连通性越接近就表示,在该城市与世界的连接中航空运输的作用越重要;城市群点中心度不是城市群所包含城市的连通性简单加和,能够反映城市在城市群连通中的重要性。

  其中伦敦希斯罗机场拥有与各机场之间的最大联系,这与伦敦作为全球城市的经济活跃程度是相匹配,国际枢纽机场为区域经济和城市经济的全球化发展提供了有力支持。其次纽约两大机场的点中心度分别为的80%和30%左右,这与纽约全球城市排名第二(仅次于伦敦)及联合国总部所在地的枢纽地位是相匹配的,其两大机场的外部连通性也符合其城市地位。东京湾区的羽田和成田机场点中心度分别在40%和20%左右,成田机场的出入境旅客比例高达82%,而机场连通性25%左右,主要由于本文连通性仅考虑四个机场群之间的联系,而非全球范围的连通性分析。北京首都机场的连通性约50%,支撑北京作为“α+”级城市与欧美日主要城市群之间的国际交往平台作用。

  对于城市群的全球点中心度,纽约湾区城市群与其他城市群相比有着最强大的航班联系,东京湾区与京津冀城市群的全球联系强度约为纽约湾区的一半,与世界城市的连通性也相似,也说明国际航线网络与全球经济联系紧密相关。

  表4 城市群、中心城市以及机场点中心度百分比的比较

  4.城市群枢纽的结构合理性

  根据公式(2)、(3)和(5)分别对城市群枢纽的多中心度、首位度和集中比率进行测算,得到如下表5所示结果。

  表5 城市群枢纽的结构合理性指数列表

  由表5可知,东京湾区机场群是由成田和羽田机场所组成的“一市两场”稳定结构,其机场首位度接近参考值1,首位分布不明显,符合位序-规模原理,两机场的结构合理。纽约湾区和大伦敦地区的多中心在25%左右,机场首位度均小于1,无明显的首位趋势,是通过多机场体系共同打造世界级枢纽功能的模式。京津冀城市群的枢纽多中心度较小,同时机场首位度和两机场集中比率均较高,首位分布明显,首都机场在机场群中的聚集力较大,引领北京国际枢纽的发展,但对于京津冀城市群来说,不利于其他城市国际枢纽功能的良性发展。目前已开航大兴机场将对京津冀城市群国际枢纽总体能级的提升有强有力的推动作用,也将显著促进北京中心城市国际枢纽水平的提升。

  四、主要结论

  根据上述评价指标的测度,表6、表7分别是测评城市群及其中心城市枢纽能级水平的4个二级评价指标的得分,进而计算出其各自枢纽能级的评估得分,可以较直观地看出其枢纽能级水平,具体结论如下:

  表6 中心城市枢纽能级水平A的评价

  1.中心城市枢纽能级水平A

  根据中心城市的枢纽能级水平A的得分,伦敦市在这6个中心城市中的枢纽能级最强,其枢纽运营规模和国际网络通达性的优势十分明显,伦敦在欧洲内的国际航班频率大,反映了伦敦强劲的中枢作用。东京枢纽能级的较大贡献来源于其枢纽国际化水平,出入境旅客比例高。纽约的国际枢纽能级位列第三,这是三个方面稳定发展的总体贡献。北京市的国际枢纽能级尚处于较低水平,三个方面的国际航空枢纽竞争力都较纽约、伦敦和东京弱,尤其国际网络通达性的劣势最为明显,显然国际航线网络的通达性是提升中心城市枢纽能级水平的重要驱动力。比对各自为京津冀、纽约城市群中第二大枢纽城市的天津和纽瓦克,天津机场在三个方面的国际枢纽竞争力均次于纽瓦克机场,为此需要找准在机场群中的枢纽定位,强化近程国际航空网络结构。

  表7 城市群枢纽能级水平A'的评价

  2.城市群枢纽能级水平A'

  根据城市群的国际枢纽能级A'的得分,大伦敦地区的国际枢纽能级得分最高,得益于其航空枢纽运营规模和国际网络通达性,主要依托于其处在欧洲中心的区位优势。在中心城市枢纽能级水平的评价中,东京高于纽约,但在城市群的评价中,纽约湾区比东京湾区更具有优势,这说明城市群的协同运行作用对于枢纽能级水平的提升十分重要。京津冀机场群在运营规模和国际网络通达性方面的竞争力与同处亚洲的东京湾区相差不大,但其枢纽国际化水平过低,需要进一步提升国际直飞航线能力。总体而言,京津冀机场群在枢纽功能层面尚存在国际枢纽结构不够合理;枢纽国际化水平不高;中心城市的枢纽能级有待加强;枢纽分工协作体制机制有待改进等问题,这使得京津冀城市群在国际枢纽能级水平尚有显著的提升空间。

  通过京津冀城市群与世界级城市群在机场群及国际航线网络结构的实证对比分析可知,京津冀地区的国际枢纽能级水平有待加强,需要重点提升京津冀城市群的国际航空网络通达性,增强京津冀机场群与非洲、拉丁美洲和大洋洲及南太平洋岛国等“一带一路”倡议沿线国家及地区的辐射和聚集作用,充分发挥国际航线网络体系所激发的城市触媒效应,为京津冀城市群及其中心城市提供优化配置全球要素资源的条件和动能,从而有序推进京津冀建设世界级城市群和北京建设全球城市的总体目标。

  原文发表于2020年11期《城市问题》(北大中文核心期刊;CSSCI来源期刊)

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