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中国城市网络等级结构特征及组织模式——基于铁路和航空流的比较
王姣娥1,2,, 景悦1,2
1. 中国科学院地理科学与资源研究所 中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室,北京 100101
2. 中国科学院大学资源与环境学院,北京 100049

作者简介:王姣娥(1981-), 女, 湖南涟源人, 博士, 研究员, 从事交通地理与区域发展研究。E-mail:wangje@igsnrr.ac.cn

摘要

交通流是反映城市间社会经济联系的重要表征,被广泛应用于城市网络研究中。基于2010年中国城际铁路与航空客流OD数据,本文从城市节点、流量、子网络视角对中国城市网络的结构特征与组织模式进行了比较研究,发现:① 铁路与航空流视角下的中国城市网络均呈现出以北上广为顶层节点的空间等级结构体系,但除顶层结构外两种网络结构差异较大。② 城市网络体系中的铁路流联系表现出空间邻近性特征,而航空流联系则主要受到城市节点的规模大小与职能属性的影响。③ 铁路流的首位联系受省级行政区划的制约,航空流的首位联系空间跨度大,形成了若干具有垂直层间联系的地域子系统。④ 铁路网络拥有具有显著地域特征的7个子网络,而航空网络中则不存在明显的子网络。技术经济特征与管理体制是造成铁路与航空两种网络特征差异的主要原因。

关键词: 城市网络; 交通流; 空间结构; 社区结构; 地域系统; 中国;
Comparison of spatial structure and organization mode of inter-city networks from the perspective of railway and air passenger flow
WANG Jiaoe1,2,, JING Yue1,2
1. Key Laboratory of Regional Sustainable Development Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract

As traffic flow reflects the socio-economic relations between cities, it is widely applied as a key factor in studies on city networks. Based on the inter-city railway and air passenger flow in 2010, this article made a comparison of the spatial structure and passenger flow organization of inter-city networks from the perspective of railway and air passenger flow, in terms of node, linkage, and community. The results are as follows: (1) Both city networks based on railway and air passenger flow present a hierarchical structure with Beijing, Shanghai and Guangzhou being the top three, while the nodes in the lower classes of two networks are different. (2) The spatial structure of linkages between cities based on railway passenger flow displays strong neighborhood effect. In contrast, the cities' own characteristics play a dominant role in the organization of air passenger flow. (3) Most of the dominant railway passenger flow is directed to the capital city in each province, forming several disperse regional systems separated by the provincial boundaries. In terms of air passenger flow, the regional systems are integrated by vertical linkages between them. (4) Although the community structure is not obvious from the perspective of air passenger flow, there are seven communities of significant geographical characteristics being detected in the railway network. The main differences between two networks are attributed to the management systems and technical characteristics of the modes of transportation.

Keyword: city network; traffic flow; spatial structure; community structure; territorial system; China;
1 引言

城市并非空间中孤立存在的个体,具备不同职能分工与规模等级的城市通过多种形式的联系彼此依存,并形成了分布有序的城市体系[1]。长久以来,城市体系一直是人文地理学领域的重要议题。随着全球化、信息化和后工业化的推进,人员、货物、资金、信息在全球范围内的快速流动加深了地区之间的联系,传统的“地方空间”被“流空间”所融合。城市体系研究领域也产生了系列“网络范式”转型,研究视野逐步由城市规模等级、城市属性、腹地范围转向由交通流、资金流和信息流等所建构的城市网络结构、功能和关系等方面。在多元全球化的浪潮下,城市网络研究立足于不同层面的空间相互作用过程,利用刻画联系的“流”数据从多种维度对城市关系进行诠释。目前,企业组织[2-6]、基础设施[7-10]与社会文化机制[11]等是国内外实证研究构建城市关联网络的主要途径[12]。其中,铁路、航空等交通网络承载的客货流位移作为社会经济联系的外在表征,在不同空间尺度下的城市网络研究中获得了广泛的应用。由于航空网络数据易获取且能够表达较大空间范围内的城市联系,因而成为了研究全球与国家层面城市关系的主要手段。Taaffe、Smith等基于客流联系对美国及世界的城市体系格局进行了研究[13-14],国内周一星、金凤君、王姣娥等学者也从航空网络视角对中国城市体系展开了一系列讨论[15-19]。由于受数据获取难度的限制,铁路在城市网络研究中的应用相对较少,戴特奇、钟业喜等学者采用铁路客流和铁路列车时刻表进行了一些初步的研究[16-23]

铁路与航空运输是中国综合交通运输体系的重要组成部分,对中国城市关联体系的形成起着不同的作用。两者承载的人员流动过程表征了不同的经济内涵,基于不同交通流视角的比较研究为解析复杂的城市流空间提供了更客观的视角。目前,国内外城市网络相关研究主要从单一交通流视角出发,针对两种及以上交通流的城市网络比较研究并不多见。其中,仅陈伟等利用公路、铁路、航空3种交通方式的班次数据,对不同交通流视角下的城市联系格局进行了对比[24]。然而,对于中国城市网络体系而言,同一城市在不同交通流视角下的城市网络中的地位如何?不同交通运输方式的客流运输是否遵循同样的组织模式?这些问题仍有待进一步解答。此外,在研究数据方面,既有研究多采取时刻表数据或不完整的客流样本数据(如航空5万以上流量),通过交通组织网络透视城市关联体系,但仍难以反映城市之间的真实联系过程。

鉴于此,本文采用铁路与航空城际客流的全样本数据,构建无向加权客运联系矩阵,基于网络分析的研究范式从节点、流量、子网络层面对两种客流视角下的城市网络体系进行比较研究,拟重点分析城市网络的等级结构特征与反映社会经济要素空间配置秩序的客流组织模式,旨在从多种交通流视角来对中国的城市关系网络进行解读。

2 数据与研究方法
2.1 数据与研究对象

本文收集了2011年的《中国交通年鉴》[25]、《全国铁路统计年鉴》[26]、《从统计看民航》[27]和《中国民航统计年鉴》[28],各地交通统计公报,以及来源于铁路售票系统的城际客流数据。研究中处理的原始数据为2010年全国各个铁路站点之间与机场之间的OD客流数据。研究中以地级行政单元为基本对象,并重点关注铁路和航空的旅客运输流量。为简化表达,在下文中对存在铁路站点或机场的城市分别称之为铁路节点城市或航空节点城市。对于存在多个铁路站点或机场的城市,将属于同一城市的站点数据进行合并,在此基础上构建无向量的城际OD流量矩阵。2010年全国总共有279个铁路节点城市与145个航空节点城市,分别覆盖了中国83.8%与43.5%的地级行政单元(图1)。客流方面,在中国279×279的铁路客流关系矩阵中,共有19530对城市对间存在铁路客流联系;而在145×145的航空客流关系矩阵中,存在1026个客流关系数值。其中,108个城市节点,776对客流联系同时存在于铁路和航空两个城市网络中。

图1 基于铁路与航空网络的中国城市节点分布 Fig. 1 The distribution of city nodes in the railway and aviation networks in China

2.2 研究方法

2.2.1 客流组织系数 为刻画城市节点在网络中地位,本文借鉴空港组织系数指标[29],将城市组织客流的能力作为判断其重要程度的依据,构建客流组织系数(PI)探讨铁路和航空网络中的城市节点等级分布规律,并对同一城市在不同交通流网络中的地位差异进行对比。计算公式如下:

P I i = j = 1 , j i n α ij i = 1 n j = 1 , j i n α ij n (1)

客流组织系数反映了城市节点组织客流能力对平均水平的偏离程度,值越大,表明节点在网络中的地位越高。

2.2.2 社区结构 社区结构(community)刻画了网络的局部集聚特性。基于节点间的拓扑距离远近,网络可被划分为若干社区。同一个社区内的节点间联系强度大,形成了一个有机的功能区域;而分属不同社区节点之间的联系活动相对较少,并主要通过各社区的中心进行联系。识别基于交通流的网络社区结构,旨在通过客流的集散特征透视城市间内在的空间经济联系,揭示网络结构与功能之间的关系。在方法上,本文采取Louvain算法挖掘社区结构[30],并利用Newman等提出的“模块度”(modularity)[31]指标对网络划分结果进行定量评价。该指标比较了社团内部联系密度与社团间联系密度的相对大小。模块度值越高,表示网络划分结果越好;模块度值越低,表示当前网络的社区结构特征不突出。具体公式如下:

Q = m = 1 n l m L - d m 2 L 2 , m n (2)

式中:n代表计算出的社区数量;L为网络中客流联系总数;ls为第m个社区内部的客流联系数量;dm为社区m中与各节点相关联的联系数量之和。

3 中国城市网络结构特征
3.1 城市节点

3.1.1 空间分布格局 在中国城市节点空间分布上,铁路和航空呈现出明显的地带性分布差异(图2)。从三大地带分析,铁路城市节点呈中、东、西递减格局。其中,中部地区城市节点占总量的39.07%;其次为东部,占32.62%;西部地区最少,仅占28.32%。航空城市节点则呈现出西部>东部≈中部的分布格局,与10年前的东中西递减格局相异[19]。截至2010年,西部地区共有55个城市开通航线,占航空城市节点总量的37.93%;东部、中部地区通航城市数量相当,各占总量的30%左右。其中,铁路和航空城市的空间分布差异主要是由于航空运输受地面自然条件制约小,能够满足中国西北、西南边缘地形复杂地区的运输要求。从客运量分析,铁路和航空客流仍主要集中在东部地区,且航空的空间集聚性更为明显。2010年,东部地区不足1/3的城市(铁路,33%;航空,32%)分别集聚了全国近一半的铁路客流量(49%)和60%的航空客流量。

图2 中国城市节点及客流量的地带性分布规律 Fig. 2 The comparison of nodes number and passenger flow between two networks in three regions of China

图3 “流空间”下的中国城市等级结构分布 Fig. 3 The hierarchical structure of cities by railway and air transport flows in China

3.1.2 空间等级结构 客流组织能力是判定城市网络地位高低的依据之一。为梳理城市的空间等级结构体系,根据客流组织系数组间差异大,组内差异小的分类原则将其分为4种类型:① 强中心(PI≧10)。两个网络均由北京、上海和广州三大城市组成(图3)。② 次强中心(5 ≦ PI<10)。铁路网络中共有7个,包括沈阳、郑州、西安、武汉、哈尔滨、成都和南京等传统铁路枢纽型城市,主要在省级行政区内组织客流运输。航空网络中的次强中心城市相对较少,仅包括深圳、成都、昆明和西安等经济实力较为突出的区域型中心城市。从空间上分析,航空网络次强中心主要分布在中国东南、西南和西北地区,而东北、华中地区尚缺乏次级航空枢纽支撑。③ 弱中心(1 ≦ PI<5)。铁路网络中共有该类城市58个,集中分布在京广、京九、京沪等铁路干线。相比之下,航空网络中仅有28个弱中心城市,且以各省省会城市及部分旅游型城市为主。④ 从属型城市(PI<<1)。该类城市的数量在铁路和航空网络中均占据主导地位,分别占两类城市总量的75.6%和75.9%。总体而言,铁路和航空网络的强中心城市在空间上表现一致,而次强中心、弱中心以及从属型城市在空间和等级上表现出较大的差异。

为定量比较同一城市在铁路与航空网络中的地位差异,本文对两个网络中共有的108个城市的客流组织系数等级进行比较分析。若某一城市在铁路网络的等级高于其在航空网络的等级,则将其定义为铁路优势城市;反之,则称其为航空优势城市。经统计,全国共有24个城市节点在两个网络中发生了次强中心与弱中心、弱中心与从属型城市间的层级变动(图4)。其中19个(17.6%)为铁路优势城市,包括齐齐哈尔、哈尔滨、大连、沈阳、锦州、秦皇岛、石家庄、徐州、郑州、武汉等,此类城市集中分布在中国东北、华北和华东中地区,呈现出一定的集聚特征;而航空优势城市仅为5个,分别为桂林、深圳、昆明、海口、三亚,主要分布在西南和华南地区,且具备相对突出的旅游、休闲职能。

图4 单一交通流优势中国城市识别 Fig. 4 Cities with advantage of certain mode in China

3.2 城际客流联系

3.2.1 距离衰减规律 距离衰减规律是对客流统计特征的抽象概括。铁路客流具有明显的距离衰减效应,而航空客流对距离变化的敏感性相对较低(图5)。在距离上,80%的铁路客流集中在0~700 km范围内,而航空客流则主要集中在100~1500 km范围内。总体上,铁路适宜于中短途出行旅客,航空则主要为中长途旅客出行提供服务。客流分配率曲线反映了客流比重与距离区段的空间关系,是客流衰减规律的直观体现[31]。铁路客流分配率曲线呈现先快速增长后快速下降的变化趋势,客流量在100~200 km区段内出现峰值,此段运距内的旅客占总客流量的25.7%(图5)。当距离大于200 km以上时,铁路客流量随距离增大而呈现出稳定连续的下降态势。与铁路不同,航空客流分配率曲线在1000~1200 km范围内达到峰值后表现出了跳跃的非连续下降特征,整体上未呈现出明显的距离衰减规律。

图5 铁路和航空客流距离衰减规律比较 Fig. 5 Distribution of passengers by distance in China

3.2.3 空间层级结构 从城市对间客流分布规律分析,铁路与航空客流均倾向于向少数城市对间集聚(图6)。其中,铁路城市对的集聚能力更为突出,90%的客流量集中在12%的城市对间。根据组间差异大、组内差异小的分类原则,本文将城市对客流联系划分为以下5个级别(图7)。

(1)I级联系:铁路网络中的I级联系包括广州—深圳,北京—天津,上海—苏州与上海—杭州4对城市,形成了由北上广与邻近区域次级中心城市构成的双核结构体系。航空网络中的I级联系包括6对城市,形成了分别以北京、上海、深圳,及北京、上海、广州为顶点的两大三角联系网络。此外,成都与北京的航空客运量大,与北上广深共同构建中国航空联系的核心网络。

图6 城市对间客流累计规律比较 Fig. 6 Distribution of passengers by city pair in China

(2)II级联系:铁路网络中II级城市对17个,占总量的0.09%;航空网络48对,占总量的4.7%。在铁路网络中,II级联系在I级联系的基础上略有扩张,北上广的空间影响势力范围扩大。此外,在京津、广深、沪苏系统的基础上,网络新增成渝、东北、河南省区域关联体系。在空间邻近效应的影响下,铁路II级网络中的城市对依然呈现相互独立的“断线”状分布形态。由于铁路OD流是城市引力大小的真实反映,受线路布局形态、沿途城市的影响相对较小,因而II级网络并未表现出明显的沿线效应。这一结论与基于铁路列车时刻表[24]研究的城市网络层级特征存在差异。在航空网络中,II级联系主要在北上广与西安、乌鲁木齐、哈尔滨、长春、沈阳、武汉、长沙、三亚、厦门等省会城市及旅游城市之间。

(3)III级联系:铁路网络中III级城市对101个,占总量的0.52%;航空网络中98个,占总量的9.6%。在铁路网络中,北京辐射能力增强,建立了与上海、广州两大中心及与哈尔滨、长春、沈阳、西安、郑州等区域性铁路枢纽的联系。京广、京沪、京哈等铁路干线初具雏形,成网趋势显现。航空III级城市网络基本覆盖各省省会城市,并新增宁波、温州、烟台等经济发展水平较高的城市。此外,航空网络中点对式联系增多,出现了多条贯通南北的航线,巩固并加强了原有联系格局。

(4)IV级联系:铁路网络中IV级城市对402个,占总量的2.1%;航空网络中176个,占总量的17.2%。铁路IV级联系网络新增多条跨区域联系,兰新铁路作用凸显,成网密度迅速提高。航空IV级网络密度东西差异显著,东部具有密集、贯通南北的客流联系,城市网络体系发育程度较好;西部则以新疆、云南两省的省内航空联系拓展过程为主。

(5)V级联系:铁路网络中IV级城市对19006个,占总量的97.3%,航空网络中698个,占总量的68%。铁路V级联系网络规模庞大,新增了大量中小城市节点,网络连通性大幅提升,形成了铁路城市网络的底层关联格局。在航空V级网络中,东部地区内的点对式运输联系增多,呈现复杂密集的网络化形态。西部地区在上层网络联系基础之上,继续吸纳新城市节点融入网络,此外则通过乌鲁木齐、昆明、成都等区域枢纽拓展到东部的航线网络,加强了网络整体的东西关联强度。

图7 中国铁路和航空运输的空间联系格局比较 Fig. 7 The comparison of spatial distribution of passenger flow linkages in China' railway and aviation networks

4 中国城市网络地域组织模式
4.1 首位联系

首位联系是指研究对象中与某城市交互客流量最大的城市间的联系,构成了城市关联体系的主干网络[20]。分析发现,铁路网络中共有77个首位城市,呈现出多中心分布格局(图8)。首位联系受省界制约明显,在空间上形成若干相对封闭的独立地域系统;其中,广州、北京两市分别集合了21对与20对首位联系,是南北两大区域的主要首位联系汇合点。此外,多数省会城市承担了首位联系城市职能,但影响能力有限,辐射范围具有鲜明的属地特征与邻近性腹地结构特征。对比已有研究发现[20],经过10年的发展,行政边界对铁路首位客流联系的制约效应逐渐强化,并较大程度地削弱了广州、北京对于其他地区的整合能力。与铁路不同,航空网络中首位联系仅指向北京、上海、广州、乌鲁木齐、西安、成都等22个城市,且辐射范围不受行政边界制约,空间跨度较大,形成了若干彼此重叠的放射状子网络。其中,北上广三大城市集合了65%以上节点的首位联系,空间范围基本覆盖了胡焕庸线以东的区域。西部地区的首位联系主要汇集于成都、昆明、乌鲁木齐、西安4个区域性中心城市,而其自身的首位联系均指向北京,形成了有序的层级关联体系。

首位联系强度被定义为某城市的首位联系客流量与其旅客吞吐总量之比,反映了各城市对其首位城市的依赖程度。采用首位联系强度指标将所有城市对划分为4种类型[19]图8,表1),比较铁路和航空网络发现:① 铁路网络中强联系数量少,以弱联系与次强联系为主体,平均首位联系强度为0.32。表明各城市对其首位联系城市的依赖程度不高,旅客流动方向不具有明显的集中趋势。② 航空网络以强联系为主,平均首位联系强度为0.52,表明各地域系统内的核心城市对于其他城市节点具有较强的控制作用。其中,北京的强联系数量最多(18个),占网络中强联系总量的33.96%,且主要向东北地区呈扇状展开。此外,乌鲁木齐、成都、昆明三市共汇集了22对强联系,这些城市不仅为次区域地域系统内部的枢纽节点,也是衔接西部地区与东部城市的桥梁,在网络中发挥中介功能。相比之下,东北地区由于缺乏具有中转功能的次级航空枢纽,尚未形成区域性的地域系统。哈尔滨、长春、大连等城市直接与北京发生强首位联系,并对其产生了较强的依赖性。③ 耦合联系定义为城市对的两端彼此互为首位城市,具有相互依赖的共生关系。中国铁路网络中存在成都—重庆、北京—天津、福州—厦门、济南—青岛、哈尔滨—大庆等44对耦合联系,形成了区域中心城市对应次级中心城市的双核联系模式;而航空网络仅存在北京—上海一对耦合联系,其余城市对间的首位联系具有较为明显的方向性,多为低等级城市向高等级城市的单向流动,由此形成了不同等级城市节点间的垂直关联体系,体现了轴—辐组织模式的运营特征(图9)。

表1 城市对间首位联系强度统计 Tab. 1 Statistical results of dominant flow by city pair

图8 中国铁路和航空城市网络的空间组织格局 Fig. 8 The dominant flow network of China's railway and aviation cities

图9 铁路和航空网络的空间组织模式比较 Fig. 9 The comparison of spatial passenger organization by railway and by air

图10 中国铁路和航空社区结构空间分布 Fig. 10 The spatial distribution of communities by railway and by air in China

4.2 社区结构

城市网络的地域组织模式受到首位联系和其余客流联系的共同作用[32],社区结构刻画了网络内部的集聚模式与功能结构,为研究提供了较好的方法。研究发现,中国铁路网络可划分成7个城市组团,模块度为0.53;航空网络可划分成了4个城市组团,模块度仅为0.12,表明其网络内部不存在明显的社区结构。在空间上,由于铁路客流对距离变化较为敏感,因而其在拓扑网络中的集聚特征受到城市节点空间位置的显著影响,导致其社区划分结果具有一定的地理特征,并与中国七大经济地理分区相吻合,形成了以北京为核心,覆盖内蒙古、河北、山西、山东的华北社区;以沈阳为核心,覆盖辽吉黑三省的东北社区;以上海为核心,覆盖江苏、安徽、浙江三省的华东社区;以成都为核心的西南社区;以兰新铁路沿线城市为主体的西北社区。社区结构挖掘结果揭示了铁路客流组织模式在区域层面的集聚特征。在中国铁路客流组织体系中,存在着由相邻省份重组形成的区域性功能组团,与中国当前地区铁路监管局的空间管辖范围的耦合程度较高(图11),同时组团内部又嵌套着以省会城市为核心、受省界制约明显、由首位联系主导的中心—腹地结构。相比之下,航空网络社区结构相对混杂,社区边界模糊,不具备明显的地理特征,仅在西南地区形成相对独立的云南组团。

图11 中国地区铁路监督管理局管辖范围与铁路社区结构的空间耦合 Fig. 11 The spatial coupling relationship between the community structure of railway network and the area under the jurisdiction of regional railway administrations in China

5 结论与讨论

本文从节点、流量、子网络3个层面对中国铁路与航空客流视角下的城市网络体系进行了对比研究,重点关注二者在网络结构特征与地域组织模式方面的异同。研究发现:① 中国铁路与航空城市网络的顶层结构表现一致,均以北上广为中心;但其他层级的等级结构与空间分布表现差异较大。同一城市在不同网络中的地位差异主要受城市所在的区位、自然地理条件、城市职能的影响。铁路优势城市以东北、华北及华中地区的传统铁路枢纽为主,而航空优势城市则普遍为具有较高经济发展水平的新兴城市和旅游城市。② 铁路客流联系强度受距离因子主导,表现出显著的空间邻近性特征;而航空客流联系强度则主要受城市的社会经济属性特征及旅游职能的影响。③ 铁路与航空城市网络的等级结构特征差异以及客流组织中体现出的对距离、行政边界等约束因子的敏感性差异主要受二者的技术经济特征与管理体制影响。铁路城市网络在空间上形成了7个与铁路公司管辖范围相耦合的区域性功能组团,各组团内部又嵌套着若干由首位联系主导的省域客流子系统。而航空网络内部不存在地理特征明显的社区结构,形成了以北上广及少数区域性中心为核心的地域系统,各地域系统通过不同首位城市之间的客流联系形成了垂直方向的层间关联体系。究其原因,人员流动主要受社会经济联系的影响,但由于基础设施网络的建设和运营受行政管理制约明显,因此人员流动轨迹与交通网络的管理体系也具有一定的耦合性,该特征在铁路系统中表现尤为显著。铁路网络在地区铁路公司的运营、管理和监督下,形成了封闭性的区域运输系统。而自民航放松管制以来,在市场因素的驱动下,航空公司着力于构建具有竞争力的运输网络,使得航空流受行政边界因素的影响程度相对较小,形成了具有较强开放性的网络系统[33]

交通网络是认识城市关系的主要途径之一,在基础设施视角下的城市网络研究中占据重要地位。本文对比分析了两种交通流视角下的城市关联体系,与当前基于企业组织网络,信息网络开展的城市网络研究互为补充,丰富了对城市关系的解读视角。然而,受数据获取难度的限制,本文暂未能考察近年来高速铁路兴建对城市网络结构产生的影响。在后续研究中可利用更新年份的长时间序列交通数据,探讨高速铁路的快速发展对城市关联体系带来的影响,并分析城市网络发展的动态演变过程与动力机制。

The authors have declared that no competing interests exist.

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随着经济全球化的深入和信息技术的发展, 生产性服务业已成为地区经济增长的主要动力和产品创新的重要源泉, 其在城市网络构建中的重要作用日益受到学术界的关注。通过城市网络不同研究载体的梳理发现, 生产性服务业视角下城市网络的研究已成为西方城市研究领域的重要前沿。生产性服务业集聚与城市等级的密切关联性是城市网络构建的重要基础, 网络构建的作用力包括生产性服务业的行业属性、企业的组织结构以及城市发展的自身条件。通过对网络构建模型、网络特征和网络动态演化的综述可以发现, 生产性服务业的布局对于解释全球化和信息化影响下的中国城市网络是适用的, 但国内的研究多集中于方法的引介, 对于内在机制和演化机理关注较少。随着全球产业分工细化, 中国不再仅仅承担制造业功能, 生产性服务业已开始大规模集聚, 国内生产性服务业视角下城市网络的系统研究刚刚起步, 亟待加强。
[7] Devriendt L, Derudder B, Witlox F.Conceptualizing digital and physical connectivity: The position of European cities in Internet backbone and air traffic flows. Telecommun Policy, 2010, 34(8): 417-429.
‘Digital’ telecommunication flows and ‘physical’ corporeal flows provide researchers with comprehensive indicators of the economic interactions between cities. However, previous research drawing on telecommunication-based measures of inter-urban connectivity has been hampered by inadequate conceptualizations and data. This paper draws on this observation to devise a new approach for measuring inter-urban connectivity based on a city’s insertion in Internet backbone networks. The straightforward example of air transport flows is thereby used to outline this approach. To investigate telecommunication and air passenger flows, use is made of European statistics on Internet eXchange Points and the MIDT airline database respectively. The approach is illustrated through a systematic comparison of the position of European cities in both types of networks. It is found that European cities assume largely similar hierarchical levels in terms of digital and physical information flows, albeit that the digital connectivity of centrally located European cities is often somewhat higher than that of peripheral cities with a similar levels of physical connectivity.
DOI:10.1016/j.telpol.2010.05.009      PMID:8601030      [本文引用:1]
[8] Zhen Feng, Liu Xiaoxia, Liu Hui.Regional urban network influenced by information technology: New directions of urban studies. Human Geography, 2007, 22(2): 76-80.
[本文引用:]
[甄峰, 刘晓霞, 刘慧. 信息技术影响下的区域城市网络: 城市研究的新方向. 人文地理, 2007, 22(2): 76-80.]
[9] Zheng Feng, Wang Bo, Chen Yingxue.China's city network characteristics based on social network space: An empirical analysis of sina micro-blog. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(8): 1031-1043.
[本文引用:]
[甄峰, 王波, 陈映雪. 基于网络社会空间的中国城市网络特征: 以新浪微博为例. 地理学报, 2012, 67(8): 1031-1043.]
信息技术影响下的城市区域空间结构变化得到了国内外学者的关注。本文以新浪微博为例,从网络社会空间的角度人手,对中国城市网络发展特征进行了研究。研究表明:微博社会空间视角下的中国城市网络存在着明显的等级关系与层级区分,城市的网络连接度与城市等级表现出了相对一致性。根据城市网络层级与网络联系强度,东部、中部、西部3大区域板块的网络联系差异明显,东部地区内部的联系,以及东部与中部地区和西部地区的联系几乎构成当前网络体系中的全部。城市网络呈现出分层集聚现象,具体表现为“三大四小”发展格局,即京津冀区域、珠三角区域、长三角区域、成渝地区、海西地区、武汉地区、东北地区。高等级城市在整个城市网络中处于绝对支配地位,北京以突出的优势成为全国性的网络联系中心,而上海、广州、深圳则成为全国性的网络联系副中心。
[10] Matsumoto H.International urban systems and air passenger and cargo flows: Some calculations. Journal of Air Transport Management, 2004, 10(4): 239-247.
<h2 class="secHeading" id="section_abstract">Abstract</h2><p id="">This paper examines international urban systems from the standpoint of international air traffic flows and analyzes the patterns of international air passenger and cargo flows within and among the Asian, European and American regions. After evaluating the international air network structures in 1982 and in 1998, the degree of &lsquo;hub-ness&rsquo; for prospective hub cities from 1982 to 1998 is clarified by a basic gravity model composed of GDP, population and distance introducing city-dummy variables. The results reveal that Tokyo, Hong Kong and Singapore in Asia, London, Paris, Frankfurt and Amsterdam in Europe and New York and Miami in the US are strengthening their positions as international hubs.</p>
DOI:10.1016/j.jairtraman.2004.02.003      [本文引用:1]
[11] Kratke S, Taylor P J.A world geography of global media cities. European Planning Studies, 2004, 12(4): 459-477.
This is an empirical study that analyses the geography of 33 global media firms through their locations in 284 cities across the world. The analyses are set within the world cities literature and a methodology is used that searches out city networks from data on firms to define ‘global media cities’. Resulting definitions of network connectivities allow comparisons to be made with more familiar world city network results on global service centres. The relative importance of media industries in European cities is highlighted. The main analysis uses a principal components model to discover global media fields centred upon specific articulator cities, notably New York, Los Angeles, Munich, Berlin, London and Paris. It is concluded that there is a geographical logic to the growth of large media companies.
DOI:10.1080/0965431042000212731      [本文引用:1]
[12] Ma Xueguang, Li Guicai.Research methods for world city network and relevant inspirations. Progress in Geography, 2012, 31(2): 255-263.
[本文引用:1]
[马学广, 李贵才. 世界城市网络研究方法论. 地理科学进展, 2012, 31(2): 255-263.]
20 世纪70 年代以来,随着全球贸易自由化的进程、多国公司逐渐确立了其经济全球化主要组织载体的地位以及国家决策权向城市的分散,国家作为独立的经济单元的重要性下降,国际竞争日渐被具体化为以城市为核心的区域间的竞争;城市作为经济单元的重要性迅速上升,成为全球治理体系中的重要行动者。作为全球经济的组织节点,世界城市按其在全球生产过程中的作用与地位的不同而构成具有一定经济控制能力和社会经济联系的网络体系。世界城市网络研究立足于世界/全球城市和世界城市体系中的城市间关系研究,经由基础设施、企业组织和社会文化等多个研究途径,以定量化的分析方式揭示了世界城市间的关系并探讨了世界城市网络形成的多重动力机制,是学术界对当代交通和通讯技术变革、企业组织变革及全球治理方式变革等对世界城市发展所施加影响的积极回应。最后,本文从城际关系秩序、空间组织逻辑、关系型数据的生产和获取、空间尺度和城市经济类型对城市网络的影响等5个方面探讨了世界城市网络研究对中国相关领域研究的借鉴和启示。
[13] Taaffe E J.The urban hierarchy: An air passenger definition. Economic Geography, 1962, 38(1): 1-14.
DOI:10.2307/142321      [本文引用:1]
[14] Smith D A, Timberlake M F.World city networks and hierarchies, 1977-1997: An empirical analysis of global air travel links. American Behavioral Scientist, 2001, 44(10): 1656-1678.
ABSTRACT The world's great cities are important nodes in the world economy. Major theorists (Friedman, Sassen, Castells) conceptualize global cities as the command and control centers for contemporary global capitalism. The authors' research offers a view of the global system based on a careful examination of the relations and connections between world cities and how those patterns change over time. Formal network analysis allows the authors to interpret data on flows of airline passengers between the world's great cities for six time points between 1977 and 1997, focusing on the changes in network characteristics (especially centrality hierarchies and clique membership) for the entire global city system. Although New York, Paris, London, Tokyo, and a few other major European and North American metropolises dominate this urban hierarchy throughout the two decades, the network roles and positions of other places shift considerably. The article concludes that research on world city networks once again demonstrates that global urbanization patterns are characterized by the uneven development dynamic anticipated by world-system analysis.
DOI:10.1177/00027640121958104      [本文引用:1]
[15] Xue Junfei.Hierarchical structure and distribution pattern of chinese urban system based on aviation network. Geographical Research, 2008, 27(1): 23-32.
[本文引用:1]
[薛俊菲. 基于航空网络的中国城市体系等级结构与分布格局. 地理研究, 2008, 27(1): 23-32.]
<p>航空运输已成为客货流动的重要交通工具和影响城镇体系的重要因素,城市在全球或国家航空网络中的地位直接反映了城市在全球或国家城市体系中所处的等级。由结点(航空港)和连接线(航线)所组成的航空网络代表了城市的空间可达性,直观地反映出国家城市体系的等级结构与分布格局。 本文收集了目前中国14家主要航空公司的航线数据,经相关分析证明航空网络中城市的航线数量与城市体系的规模等级基本上呈正相关趋势;在此基础上,通过基于航线图的航空网络分析,运用图表判别和聚类分析的方法,将中国128个通航城市划分为全国性中心城市、区域性中心城市、次区域中心城市和一般地方性中心城市四个等级,从航空网络的独特视角揭示了开放条件下中国城市体系等级结构与分布格局。</p>
[16] Yu Taofang, Gu Chaolin, Li Zhigang.Chinese urban systems in terms of domestic air flows since 1995. Geographical Research, 2008, 27(6): 1407-1418.
[本文引用:1]
[于涛方, 顾朝林, 李志刚. 1995年以来中国城市体系格局与演变: 基于航空流视角. 地理研究, 2008, 27(6): 1407-1418.]
<p>在国内外城市体系研究航空流视角的成果基础上,运用1995年以来的中国航空统计数据,基于数据描述及重力模型和模糊参数等定量方法,分析了中国城市体系格局和变迁。主要结论有: (1 )城市体系和城市群互动符合&quot;距离衰减原则&quot;。同时上海、北京两大全球性城市强化了在全国的枢纽机场的地位,西部地区形成了若干区域性的枢纽机场。 (2 )枢纽度最大的城市是京津冀、长三角、厦漳泉、珠三角、成渝等区域经济中心城市。辽中南、山东半岛、江汉平原的区域中心城市的枢纽度并不突出;南京、杭州、福州和重庆虽然作为各自地区的主要经济中心城市,但其枢纽度在一定程度上受到了地区首位城市或门户城市的压制。 (3 )中国主要经济中心城市相对地位变化有如下几种类型:稳定型、上升型、下降型、先升后降型和先降后升型。长三角的经济中心城市表现出强盛的区域带动势头,而珠三角、京津冀发展相对平稳,成渝在中西部具有特殊性,表现出日益强化的区域枢纽地位,辽中南、福建沿海、关中、江汉平原等地区经济中心城市的枢纽度则相对发展缓慢,甚至有所下降。</p>
[17] Zhou Yixing, Hu Zhiyong.Looking into the network structure of Chinese urban system from the perspective of air transportation. Geographical Research, 2002, 21(3): 276-286.
[本文引用:]
[周一星, 胡智勇. 从航空运输看中国城市体系的空间网络结构. 地理研究, 2002, 21(3): 276-286.]
<p>航空运输是研究城市体系空间结构较为独特但又越来越重要的一个视角。本文以航空港客运量和每周航班数为基础 ,通过分析航空网络的结构特点来揭示中国城市体系的结构框架 ,并依据航空网络结构形态以及国内外航空联系的变化预测未来城市体系空间结构的可能演变。</p>
[18] Jin Fengjun.A study on network of domestic air passenger flow in China. Geographical Research, 2001, 20(1): 31-39.
[本文引用:]
[金凤君. 我国航空客流网络发展及其地域系统研究. 地理研究, 2001, 20(1): 31-39.]
<p>&ldquo;极化&rdquo;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&mdash;附属式的&ldquo;轴&mdash;辐&rdquo;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&ldquo;轴&mdash;辐&rdquo;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&mdash;&mdash;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</p>
[19] Wang Jiao'e, Jin Fengjun, Sun Wei, et al. Research on spatial distribution and service level of Chinese airport system. Acta Geographica Sinica, 2006, 61(8): 829-838.
[本文引用:3]
[王姣娥, 金凤君, 孙炜, . 中国机场体系的空间格局及其服务水平. 地理学报, 2006, 61(8): 829-838.]
[20] Dai Teqi, Jin Fengjun, Wang Jiao'e. Spatial interaction and network structure evolvement of cities in term of China's railway passenger flow in 1990s. Progress in Geography, 2005, 24(2): 80-89.
[本文引用:2]
[戴特奇, 金凤君, 王姣娥. 空间相互作用与城市关联网络演进: 以我国20世纪90年代城际铁路客流为例. 地理科学进展, 2005, 24(2): 80-89.]
<p>我国城市群在铁路客流空间相互作用的层次上所体现的空间分布和网络结构演化体现了城市群的重要方面。通过对1991和2000年我国200多个地级以上城市间铁路客流的经验性研究发现,城际铁路客流不但存在明显的距离衰减规律,而且各个主要城市群的铁路客流衰减变化规律及其网络结构有所不同,应用重力模型等方法不能较好地刻画这一变化。本研究借助&ldquo;轴-辐&rdquo;理念进一步从网络关联的角度考察了我国1990年代铁路客流变化,发现存在明显的区域重组、中心极化和空间关联升级现象,并分析这些现象所体现的城市群结构变化及其背后的原因。</p>
[21] Zhong Yexi, Lu Yulin.Hierarchical structure and distribution pattern of Chinese urban system based on railway network. Geographical Research, 2011, 30(5): 785-794.
[本文引用:]
[钟业喜, 陆玉麒. 基于铁路网络的中国城市等级体系与分布格局. 地理研究, 2011, 30(5): 785-794.]
The rail transportation has become an important conveyance carrying passengers and cargos. Railway network which is comprised of stations and railways influences the hierarchical structure and distribution pattern of the national urban system. This paper screens out the study objects including 186 prefectural-level cities having starting trains by timetable, and analyzes the hierarchical structure and distribution pattern of the urban system based on the data of starting trains. This paper demonstrates that the number of railway trains at starting station is positively correlated with the hierarchy of urban system. On this basis, it uses the methods of charts discriminance and the clustering analysis to classify all the 186 cities into four hierarchies. There are 3 national central cities, 8 regional central cities, 30 sub-regional central cities and 145 local central cities. From a unique perspective of railway network, the article reveals the following characteristics of the hierarchical structure and distribution pattern of Chinese urban system. (1) The urban hierarchy system presents a typical pyramidal structure, which means the higher the hierarchy of the cities is in the system, the smaller the number of the cities is. (2) The administrative, topographical and economic factors affect the railway network markedly, consequently affect the urban hierarchy system greatly. (3) The distribution of cities in eastern China is different from that in western China, which means the higher-hierarchy cities are mainly distributed in the east, and the railways of the west cities are mostly in east-west direction. (4) High-hierarchy cities are evenly distributed in eastern China, which constitutes the fundamental framework of Chinese urban railway network and coincides with the "T"-shaped development strategy of the national land. (5) Six pairs of dual-core structure of urban patterns have been formed among high-hierarchy central cities due to the close connection of railway network.
DOI:10.11821/yj2011050002     
[22] Chen Chen, Xiu Chunliang.Research on city network of northeast china based on space of flows. Areal Research and Development, 2014, 33(4): 82-89.
[本文引用:]
[陈晨, 修春亮. 流空间视角的东北地区城市网络研究. 地域研究与开发, 2014, 33(4): 82-89.]
城市体系及其空间组织分布模式是地理学、城市规划学的关注重点。城市之间具有合作与动态的网络互补关系。以资金流为例,分析资金流视角的流空间结构中城市网络分布特征。首先,分析城市网络连接度分布特征。然后从网络节点(即城市)出发,分析各城市重要程度或等级体系分布特征。研究发现:① 从第一等级资金流强度到第五等级资金流强度,城市网络空间变化过程为:哈大城市走廊沿线&mdash;向东北方向扩展&mdash;向西扩展&mdash;覆盖东北地区较小规模城市&mdash;资金流网络整体向北迁移。城市间资金流联系强度较弱,且存在极化现象。② 网络相对连接率较高的城市具有&ldquo;丁字型&rdquo;空间结构。城市等级体系为倒金字塔模式。③ 随着资金流强度等级下降,资金流网络所涵盖的城市规模越来越小。④ 前三等级资金流强度中各城市出现次数与各城市网络相对连接率为线性相关性。各城市网络现对连接率和城市出现次数与城市社会经济发展呈现较强相关性。
[23] Luo Zhendong, He Heming.Study on development characteristics and trends of small towns in the global city-region: A case study on Yangtze River Delta. City Planning Review, 2013(1): 9-16.
[本文引用:1]
[罗震东, 何鹤鸣. 全球城市区域中的小城镇发展特征与趋势研究: 以长江三角洲为例. 城市规划, 2013(1): 9-16.]
基于全球城市区域的视角构建长江三角洲地区小城镇发展演化的理论逻辑,认为全球化生产网络的构建、高快速交通网络的完善、高品质集约发展的诉求以及社会消费需求的升级等全球城市区域的发展特征是推动区域内小城镇加速差异化发展的主要外部因素.四方面外部因素与小城镇自身资源禀赋的结合使得长江三角洲当前小城镇的发展加速呈现为三种类型:都市一体化型、区域增长极型、公共服务中心型.区域内非都市一体化类型的小城镇,进一步发展将主要表现为三种趋势:成长为拥有综合功能的小城市;发展为兼具特色和活力的旅游服务型聚落;成为承担广大农村地域服务职能的公共设施中心.
[24] Chen Wei, Xiu Chunling, Ke Weiqian, et al.Hierarchical structures of China's city network from the perspective of multiple traffic flows. Geographical Research, 2015, 34(11): 2073-2083.
[本文引用:2]
[陈伟, 修春亮, 柯文前, . 多元交通流视角下的中国城市网络层级特征. 地理研究, 2015, 34(11): 2073-2083.]
<p>交通流是人流、物流等要素流动的主要载体和表现形式,对于认识城市间相互作用等具有重要意义。基于城市间公路、铁路和航空客流数据,对中国城市网络空间关联进行特征提取和规律挖掘。研究表明:① 公路流表现出强烈的空间依赖性和对城市群发育程度的良好识别作用;② 铁路流呈现出&ldquo;两横三纵&rdquo;带状分布格局;③ 航空流视角则基本形成了以&ldquo;菱形结构&rdquo;为核心的城市网络框架。不同类型交通流刻画出不同层面的城市间关联格局,但却有着其内在联系。航空流是城市关联格局骨架构筑的主要形式,铁路流则为核心骨架的连通提供支撑轴带,而公路流是对整体骨架和支撑轴带的有效填充,从而形成区域间相互依赖、不可或缺的要素关联和空间关系。</p>
DOI:10.11821/dlyj201511006     
[25] Year Book House of China Transportation & Communications. Yearbook of China Transportation & Communications. Beijing: Yearbook House of China Transportation & Communications, 2011.
[本文引用:1]
[中国交通年鉴出版社. 中国交通年鉴. 北京: 中国交通年鉴出版社, 2011.]
[26] Statistics Center of Chinese Ministry of Railway. China Railway Statistical Yearbook. Beijing: China Railway Publishing House, 2011.
[本文引用:1]
[铁道部统计中心. 全国铁路统计年鉴. 北京: 中国铁道出版社, 2011.]
[27] Civil Aviation Administration of China. 2011 Statistical Data of Civil Aviation of China. Beijing: China Civil Aviation Press, 2011.
[本文引用:1]
[中国民用航空局发展计划司. 2011从统计看民航. 北京: 中国民航出版社, 2011.]
[28] Civil Aviation Administration of China. China Civil Aviation Statistical Yearbook 2011. Beijing: China Civil Aviation Press, 2011.
[本文引用:1]
[中国民用航空局发展计划司. 中国民航统计年鉴2011. 北京: 中国民航出版社, 2011.]
[29] Pan Kunyou, Cao Youhui, Wei Hongyan, et al.The study on distributing pattern and network structure of air freight airports in China. Economic Geography, 2007, 27(4): 653-657.
[本文引用:1]
[潘坤友, 曹有挥, 魏鸿雁, . 我国航空货运网络结构研究. 经济地理, 2007, 27(4): 653-657.]
选取国内空港130个、航线317条,国际空港72个、航线 237条,从空港和航线两个角度探讨我国航空货运机场分布格局和网络结构,结果发现:华东区、华北区、中南区是航空货物的主来源地、目的地和中转地,上 海、广州和深圳、北京构成我国航空货运的"三极",形成货运三角;航空货运主要分布在少数枢纽空港间的航线上,呈现集中状态,前五位航线的货运量之和为 43.83万t,占27.33%;航空货运高度集中在人口100万以上的城市间,人口100万以下的城市间航空货运联系很弱,所占市场份额之和不足1%, 中等城市之间、大城市与中等城市、小城市之间无直航航线联系;我国对外航空货运联系主要集中在北美、日韩、西欧和港澳地区,与东欧、中东和南亚地区的航空 货运联系较弱,与非洲和拉美地区目前还没有直通航班.
[30] Blondel V D, Guillaume J L, Lambiotte R, et al.Fast unfolding of communities in large networks. Journal of Statistical Mechanics Theory & Experiment, 2008, 30(2): 155-168.
[本文引用:1]
[31] Newman M E J, Girvan M. Finding and evaluating community structure in networks. Physical Review E Statistical Nonlinear & Soft Matter Physics, 2004, 69(2 Pt 2): 26113.
[本文引用:2]
[32] Wu Kang, Fang Chuanglin, Zhao Miaoxi.The spatial organization and structure complexity of Chinese intercity networks. Geographical Research, 2015, 34(4): 711-728.
[本文引用:1]
[吴康, 方创琳, 赵渺希.中国城市网络的空间组织及其复杂性结构特征. 地理研究, 2015, 34(4): 711-728.]
<p>全球化、信息化与快速城市化深刻影响了中国的城市体系,多区位企业组织所形成的城市网络正处于日益复杂的空间嬗变过程。基于2010年企业名录的总部&mdash;分支机构型关联数据,研究构建了330&times;330的地级以上城市网络连接关系,并运用复杂网络分析工具来探索中国城市网络的空间组织特征。研究发现:① 中国的城市网络联系呈现以&ldquo;北京&mdash;上海&mdash;广深&mdash;成都&rdquo;为核心的菱形空间结构,不同等级的网络流强度具有显著的空间异质性,城市网络的空间组织是一个择优性和地理邻近性复杂作用的过程;② 中国城市网络正处于一个简单随机向复杂有序结构的转化期,整体大尺度的网络结构还有待形成;③ 中国城市网络整体表现出明显的小世界网络效应;④ 中国城市的二值点度网络为明显的异配性连接特征,而加权强度网络连接则一定程度上表现出&ldquo;富人圈&rdquo;的现象;⑤ 中国城市网络的层级性并不明显,城市网络的点度和强度的关系呈非线性增加特征。</p>
DOI:10.11821/dlyj201504010     
[33] Jin Fengjun, Sun Wei, Xiao Shilun.China's airline reorganization and its effect on network structure. Progress in Geography, 2005, 24(2): 59-68.
[本文引用:1]
[金凤君, 孙炜, 萧世伦. 我国航空公司重组及其对航空网络结构的影响. 地理科学进展, 2005, 24(2): 59-68.]
<p>航空公司重组是我国民航业放松管制过程中最关键的环节之一,这一重大的重组对我国民航业的发展和航空网络的结构产生了深远的影响。本文在解析了这次民航重组的过程及其背后政策内涵的基础上,主要从网络连通性、枢纽结构和空间服务范围等三个方面研究航空公司重组对航空网络结构的影响。研究结果表明,重组后决定航空网络的主体和方式发生了根本性的变革,从民航局的行政管理逐步转变为航空公司的市场化选择;重组不但拓展了主要航空公司的地理覆盖范围,而且也提升了其整体的空间服务水平;三大航空集团的网络从单一枢纽为主向多枢纽转变,轴辐式结构更加明晰;以重组为开端的放松管制政策优化了航空公司的资源配置,提高了主要航空公司的市场竞争能力,为进一步开放我国民航业,参与国际竞争奠定了良好的基础。</p>
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