轴辐网络模型及其在交通地理学中的应用

轴辐网络从20世纪80年代开始广泛应用到美国的航空网络.由于轴辐网络结构简单,能有效减小网络输送成本,对货物的集中处理和分类实现了规模经济等优点使得这种网络形式被应用到越来越多的运输系统中.国外学者对轴辐网络的研究已有近30年历史,对轴辐网络的概念、理论机制,规模效益,数学模型及其应用有了较为深入的研究和探讨.目前的研究正在向深度和广度方向发展,相对而言,国内的研究则相对落后.本文系统介绍了轴辐网络的原理、概念、分类和研究视角,并对轴辐网络标准数学模型进行了描述,总结了国外轴辐网络的应用领域,对国内外轴辐网络的研究进行了评述.最后指出运用轴辐网络模拟国内航空网络,货运网络等研究还处于起始阶段,轴辐网络在国内的实际运用是未来值得研究的方向之一.     

基于公路运输成本的长三角轴-辐物流网络的构建

对区域物流网络的研究进行了基本的总结和归纳,分析了轴辐侍服网络的内涵及其在区域物流网络构建中的比较优势.针对长三角目前区域物流发展的基本情况,指出了当前该区域存在着网络布局不合理、层次不清晰等问题,设计了物流中心性指数的指标评价体系,确立了网络的一级轴心(hub)和二级轴心(sub-hub);考虑到城市间物流强度数据获取具有一定的难度,作者通过交通成本作为网络构筑的条件,以势能模型(potential)为运算原理,通过区域内物流成本的位势差,即各个节点与轴心间交通成本,实现对网络的构建和优化;以GIS的网络分析方法(栅格算法)为技术支撑,确定了轴心的辐射范围,构建了上海为一级轴心,南京、苏州、无锡、杭州、宁波为二级轴心的三个层次的区域物流网络;并对各个重点物流枢纽的职能定位与发展方向作了相应的分析.     

基于最多叶子生成树的中国航空网络轴辐结构构建

航空网络的轴辐 (Hub-Spoke) 结构是实现规模经济发展的重要交通运输网络结构,本文为此提出了一种全新的航空网络轴辐结构构建方法。该方法从图论和地理学的角度出发,引入地理距离约束,改进了传统的最多叶子生成树 (Maximum Leaf Spanning Tree) 算法,直接从现有的中国航空网络中抽取树形轴辐结构形成航空支线网络,然后选取支线网络中度前10的节点作为航空枢纽点,并将枢纽点之间在原图中的航线抽取为航空干线网络,最后将支线网络和干线网络合并形成中国航空网络的轴辐结构。在与相关研究的对比分析中,本文方法虽是从图论角度出发,但构建的中国航空轴辐结构符合实际地理环境,划分支线网络距离阈值的选择更加客观合理,所选的航空枢纽点地理意义更为明显,干支线网络的覆盖度更为全面。     

武汉城市圈内部空间联系及其轴-辐网络结构演化

轴-辐伺服网络是一种高效的网络类型,有利于降低要素流动成本,提高效率,并发挥规模效应。选取武汉城市圈内37个城镇作为网络节点,利用修正后的引力模型计算其1995—2015年空间联系并进行分析,之后根据联系强度分布构建空间联系网络,并运用Python第三方开源软件包Networkx对其轴-辐网络结构及演化进行评价,得到如下结论：① 城市间联系强度逐渐增强,由单极放射状向网状一体化渐次演化,总体联系呈现以武汉主城区为中心的核心—边缘格局。空间联系网络与联系强度同步发育,结构更加致密,同时关键节点的枢纽地位愈发凸显。② 关键轴心城镇与联系通道围绕武汉主城区逐步发育,最终形成覆盖武汉主城区东、北、南三向的多重连接环,构成辐点城镇与轴心城镇进行联系的主要路径。③ 整体网络形成以武汉主城区为一级轴心,部分地级城市主城区为二级轴心,其他城镇为辐点的轴—辐网络结构,形态则呈现点对式网络—初级轴-辐网络—层级轴-辐网络的演化过程,且仍处于继续发育中。     

中国海上集装箱运输的组织网络研究

在阐述国内外集装箱运输研究现状的基础上,分析了集装箱的空间组织模式-轴辐侍服网络。对中国港口的集装箱组织,从航线、航班、空间联系、地域系统等四个角度进行详细论述,认为香港、上海两港具有很强的组织能力,深圳、宁波、青岛、厦门、天津、大连等港具有较强的组织能力;不同港口形成了不同的主导组织区域;并且中国近海已形成以大连、天津、青岛、上海、厦门和深圳-香港等港口为枢纽港的6个轴辐侍服系统;同时中国港口又从属于釜山、阪神和新加坡3个国际集装箱侍服系统。     

中部地区“轴—辐”物流网络构建——基于公路和铁路运输成本的分析视角

现代物流业作为中部地区的支柱产业,对其经济发展起带动作用,物流网络的科学构建则关系到经济空间格局的走向。通过建立物流网络指标评价体系,分析得到各研究单元的物流综合实力评价指数,确定不同等级的轴心城市,根据加权平均旅行时间测度节点到物流中心的时间成本,选用潜力模型划分轴心城市辐射范围,构建了中部地区"轴—辐"物流网络体系。研究发现:中部地区已经形成以武汉为一级轴心城市,长沙、合肥、郑州、南昌、太原为二级轴心城市,芜湖等19个地级市为三级轴心城市,其他地级市(州)和县级城市为边缘物流城市的物流网络。从物流网络的影响范围来看,各省辐射范围基本与行政界线相吻合,区域内节点与轴心之间联系紧密;从分区域来看,物流网络存在着发展不平衡、区域联系不紧密等问题。     

航空企业视角的中国航空客运网络组织模式

基于37个中国航空企业的航班大数据,选取对外联系度、异（同）配性系数、层次分析、优势生态位分析等方法对中国航空客运网络组织模式进行分析。研究发现：① 中国航空网络发育整体趋于成熟,已形成明显的层次性和核心-边缘结构,航空企业的航空网络均蕴藏位序-规模规律,依据其机场节点、航线和航班数量可划分为6个层级;② 依据企业视角与网络规模、层次性与同配性/异配性等指标的综合度量,中国航空企业的网络组织模式可划分为核心培育阶段、核心竞争阶段、过渡阶段与稳定增长阶段4种类型;③ 航空企业的航空网络包括核心-边缘同配性网络和核心-边缘异配性网络,企业间竞争焦点主要表现为“核心”的竞争;④ 结合航空客运网络组织模式的判定,当前中国航空网络存在两条收敛规律：层次性收敛与同配性/异配性收敛;⑤ 实力强、规模大的航空企业在全国通航城市的比例分布均匀,具有较高生态位;实力弱、规模小的航空企业在全国通航城市的分布具有区域性且比例不均,生态位较低。为优化航空网络结构、避免企业恶性竞争,中国不同等级的航空企业一方面需结合自身发展阶段不断优化网络组织模式,寻求与企业等级相适应的生态优势位;另一方面要加强合作,避免航线饱和问题,提高整个航空网络的韧性和运营效率。     

1985年以来中国大陆沿海集装箱港口体系位序-规模分布及其网络联系

21世纪以来,中国大陆众多沿海城市纷纷转型为港口城市,港口区域化态势明显,港口发展呈现新的竞合关系。运用位序-规模法则与复杂网络模型,从规模结构、航运网络两方面刻画1985年以来中国大陆沿海集装箱港口体系的区域化特征。结果表明：① 港口体系日趋完善,位序-规模分布更加明显;发展演化呈低级均衡,明显集中化及相对分散化三个阶段,围绕世界级枢纽港形成区域集聚和群内扩散的空间格局。② 港口航运网络小世界特征得到强化,不同类型港口航线网络特性变化差异明显。枢纽港以广度上升深度下降、中转功能上升为主;大型港口变化较为复杂,超过一半的大型港口腹地引致特征明显,中转功能较弱;地方港呈现两极分化态势,大部分港口在航线网络深度、广度与辐射能力等多方面得到提升,少部分港口则明显萎缩。③ 以班轮航线为载体的物流网络推动港口区域化内在联系更加紧密,轴-辐特征得到强化,整个网络效率大为提升。从社会网络分析软件（UCINET）呈现的最强联系航线看,沿海集装箱航运网络已由局部网络转变为统一的双层轴-辐网络,全国性的港口网络联系水平大幅提升,区域航运网络与港口群存在空间错位而非一一对应。     

中美航空客运网络层次结构和地域系统对比分析

美国民航1978年彻底市场化以来已经历30多年的发展,航空网络趋于成熟。我国民航也在经历市场化改革,机场属地化完成至今已近10年,运量快速增长、高铁建设等因素正剧烈地影响着网络演变。对比中美两国航空网络有利于判断我国航线网络和机场体系的演变趋势,对于我国民航发展具有借鉴意义。以中国大陆地区和美国本土48个州作为研究区,运用交通地理信息系统和VBA等技术,从绝对联系和首位联系两个角度,对当前中美两国航空客运网络层次结构和地域系统进行分析与对比。研究发现:中国航空客运网络已表现出一定的轴辐体系,但一级枢纽较少、客运压力过大,且航空枢纽重东南、轻中西;美国航空客运网络的轴辐体系已趋向完善,各大枢纽和重要城市之间的内部空间联系非常密切。进而,提出了一些政策性建议,以期对我国航空客运网络未来的空间发展形式和方向提供借鉴。     

多机场体系航线网络竞合的理论模式与实证研究

多机场体系是全球航空运输系统的重要组成部分,也是航空运输业务竞争与合作（竞合）集聚的市场。本文以航线网络竞合为研究对象,基于图论、集合论和统计学相关方法,分别构建了基于广度的航点竞合评价模型、基于强度的航线竞争评价模型以及集成性的网络竞争评价模型,提出了空间竞合的理论模式及相关阈值。基于2015—2019年上海虹桥机场和浦东机场（简称上海两场）进行实证研究,结论为：(1)航点市场竞争趋于弱化,国内市场的竞争性显著高于国际市场。(2)航线市场竞合日趋复杂,业务量集中航线的竞争较为激烈,短途航线是上海两场协调合作发展的重要领域。(3)网络市场竞合强度取决于国内市场的竞合程度,但总体竞争程度保持缓慢增长趋势。上海两场航线竞合关系演变的关键驱动因素为战略定位、机场容量、业务规模、市场分布等。本文提出的多机场体系航线网络竞合模式及评价模型可为都市圈（区）多机场体系的航线协同发展、机场战略定位等提供科学决策支撑。     

东北亚运输合作: 中国与朝鲜半岛陆路交通联系与运输组织战略

本文从促进东北亚地区经济合作健康发展角度出发,以分析预测中国与朝鲜半岛间潜在的运输需求为基础,阐述了构建中国与朝鲜半岛陆路交通联系对完善东北亚和黄海经济区交通运输体系的战略意义;构想了组织陆路交通联系的地域模式,并简要评价了不同模式的可行性和经济效益潜力。提出了以“轴－辐”模式组织中国与朝鲜半岛的陆路交通联系是最合理的观点。     

中国高铁网络结构特征及其组织模式

基于2018年高铁网络OD数据,运用社会网络分析方法从高铁网络、城市节点等方面探讨中国城市高铁网络结构特征及其地域组织模式,结果表明:①中国高铁网络整体较为松散,东北地区网络密度最高,东部和中部地区作为整体网络的中介作用明显;②重要高铁线路的"廊道效应"突出,中心度呈现出以京广、京沪和沪昆高铁组成的"三角旗状"空间格局并向两侧城市呈不规则递减的态势;③多层级网络识别出紧密关联高铁线路和四横四纵向八横八纵格局的转变;④高铁网络的地域组织形式表现为点-轴串珠模式、双核组团模式和极核模式,高铁网络的完善使组织模式由单核趋向于网络化转变。     

我国航空客流网络发展及其地域系统研究

“极化”效应是高速交通网络引导客货流演进的空间表象,由此导致空间作用关系的变化和空间结构的演化。轴心—附属式的“轴—辐”空间模式已经成为航空客流网络发展的基本模式。本文以航空客流为分析对象,探讨了我国城市间的相互作用特征,以及高速运输网络发展的社会经济意义。结果表明,我国大陆航空客流的网络体系形成了明显的地域分异现象,产生了以三个一级枢纽为核心的“轴—辐”系统,即北京、广州和上海系统,以及两个相对独立的次级系统——乌鲁木齐和昆明系统;航空客流存在显著的距离衰减规律,绝大部分客流发生的距离在2400km之内;超大城市是航空客流的集聚地,以其为枢纽的航空网络的合理组织具有重大的社会经济意义     

中国铁路客运网络组织与空间服务系统优化

以网络组织能力提升对空间服务系统的优化为研究目的, 选取中国客运网络中63个城市作为研究对象, 用旅行时间Ti、时间区位系数Ati等指标分析铁路提速对客运网络系统优化及其格局的影响, 并对北京、上海和广州等8大铁路枢纽城市进行了个案研究。分析发现, 提速后：① 客运网络系统“时间收敛”效果明显, 空间服务优化显著;② 优化效果空间分布不均衡, 网络结构变化不大, 有均衡化趋势。③ 促进了交通枢纽城市之间的联系, 但内部也产生了时间效益差异, “500 km半日行动圈”基本形成, “1000 km 一日行动圈”及北京和上海等大都市交通圈逐渐形成。④ 在设施系统发展到“普适化”阶段后, 组织网络的提升对优化空间服务系统、加强城市间的经济联系, 并进而提高运输行业和区域经济的市场竞争力越来越重要;⑤ 交通枢纽城市的腹地和空间服务范围在扩大, 对经济活动空间区位的再选择产生较强的引导力。     

高铁网络化下东北地区旅游空间结构动态演变分析

运用GIS空间分析方法测度高铁对东北城市旅游交通可达性的影响,进而分析高铁网络化下东北城市旅游市场出现的新特征、新变化。研究发现：① 高铁极大提升了东北城市旅游交通可达性整体水平,可达性空间格局呈现明显的“高铁廊道效应”。网络化形成进程中,可达性空间格局变化由主干道运行期的“极化特征”向支线完善期的“均衡特征”转变,东北“全域式旅游”发展格局开始形成;② 主干道形成期,高铁以“虹吸效应”为主导,加剧了东北旅游市场发展的不均衡,促进哈大旅游经济带形成;支线完善期,高铁以“扩散效应”为主导,均衡式发展格局开始凸显;③ 高铁推动了东北城市“同城化”发展进程,市内游、周边游模式将发生改变,省际游、跨地区游模式将逐步盛行。     

中国航空联系的网络结构与区域差异

区域空间联系是不同客体之间基于空间法则下的相互作用现象,航空联系是诸多空间联系的一种。依据中国国内航班运营信息数据,运用基于O-D联系网络的GIS空间分析法,通过在大尺度数据空间内刻画每一条运营航线,深入解析全国通航中心城市间（不含港澳台）航空联系的网络结构,并与按重力模型计算的空间联系进行对比,分运距区段绘制中国城市空间相互作用联系与航空联系网络结构图谱,深入揭示航空联系的空间相互作用本质。进而分析东、中、西部及东北4区域间航空联系的网络结构差异,揭示中国航空联系的网络结构及区域结构特征。研究发现,城市航空联系网络与人口、经济之间的空间相互作用高度吻合,大城市集聚特征显著,空间分布较不平衡。依据进出港航班数量,可将通航中心城市划分为全国性、区域性、省域及地方性中心4个等级,其中北京、上海、广州为全国性中心。城市航空联系主要集中在600~2 000 km空间距离范围内,总体上服从空间距离衰减规律。全国航空客流的区域分布极不平衡,东部航空运输地位极其突出,西部相对较强,中部与东北相对较弱。     

中国城际公路零担专线网络空间结构特征

基于社会网络分析方法,利用国家交通运输物流公共信息平台2018年全国地级及以上城市的公路零担专线数据,从城市节点、城际联系、子网络3个层面对中国城市网络结构特征进行识别,结果表明：1）上海、天津、郑州、广州、杭州在网络中处于主导性地位,根据货流组织系数,可将城市节点划分为强中心、次强中心、弱中心、从属型4种类型。2）在首位联系总量排名前十的城市中,输出型城市和输入型城市的比例为4∶1,反映货流流向的不均衡性。由公路零担专线数据刻画的网络空间呈现显著的距离衰减规律,集中在500 km的专线数量占比为41.9%。3）公路零担专线网络形成东北―冀鲁蒙社区、中原社区、关中社区、江淮社区、泛珠三角―长三角社区、长株潭社区6个具有显著地域特征的城市社区,社区结构表现出明显的空间集聚和跨行政区特征。最后,提出以下建议：增强成渝城市群公路零担专线服务能力,发挥核心城市产业集聚和带动作用;优化边缘城市产业结构,加强交通与产业融合;积极引导无车承运人平台发挥网络规模化效应,提高公路货运组织效率。