东北地区港口腹地空间演变研究——基于考虑港口支持度的Huff模型

罗 芳，王中玉 （上海理工大学 管理学院，上海200093）

如今世界经济发展的大趋势是经济一体化，随着一体化程度不断提高，区域之间的贸易来往越来越频繁，不同区域之间的联系、融合、依赖不断加深，世界成为一个巨大经济系统。港口—腹地系统随即成为了联系两个不同国家或地区之间经济贸易的枢纽，港口的作用在经济全球化的趋势下从交通运输转化为资源配置，港口所影响的腹地范围也将随之不断变化。总结国内外港口发展发现，港口的发展会带动腹地经济增长，腹地经济发展也会支持港口的壮大与转型，港口经济和腹地经济逐渐成为一个整体，港口—腹地经济已成为带动区域经济增长的重要增长极。因此研究港口腹地划分，可以明确港口的定位，促进港口与腹地之间的联动，减少资源浪费与港口群之间的恶性竞争，对区域经济的发展以及区域加入一体化的进程起着至关重要的作用。

对于港口腹地范围划分的研究最早是E.A.Kautz的《海港区位论》中对海港建设最佳区位的探究[1]；Patton,Weigend和Morgan提出腹地对于港口的发展有着相当重要的作用[2]；Taaffe,Morrill,Gould（1963）将港口群腹地范围的空间演变划分成腹地货流从分散到集中的六个阶段[3]；Hayuth,Slack（1990）等人提出港口腹地范围会逐渐变大，港口与腹地关系将趋于多样化[4]。

近几年来国内学者运用多种方法研究港口腹地划分：王杰等（2005）将经济地理学理论引入港口腹地划分，运用圈层结构和点轴法对大连国际航运中心的腹地范围进行划分[5]；刘魏巍等（2005）借助经济学中区位熵的方法分析了温州港经济腹地的结构以及成因[6]；段七零（2010）运用断裂点理论界定了南京经济腹地[7]；郭弘等（2018）结合威尔逊模型和断裂点模型进行天津港的腹地划分[8]；白煜超（2008）认为港口自身规模和功能是港口腹地划分的关键，以此为依据提出引力模型法实现对大连港的腹地划分[9]；李振福等（2011）考虑到港口及腹地地区综合影响因素综合了断裂点模型和电子云模型，提出了断—电模型法，以营口港为例进行实证研究[10]；李振福等（2014）将协同学理论中的烟羽模型引入港口腹地划分研究中并加以改进，对辽宁省港口群进行腹地划分[11]；姜晓丽等（2013）运用Huff模型计算港口势能值对辽宁省港口腹地进行划分并定性分析腹地空间演变的驱动因素[12]；王杰等（2014）首次将地理信息系统（GIS）与港口腹地划分结合起来，将“栅格”的概念加入Huff模型对其改进，以大连港和营口港进行实证研究[13]；董晓菲等（2016）综合考虑港城引力、时间成本因素进一步改进Huff模型对东北地区港口腹地进行划分并分析其驱动机理[14]。

此前国内学者对于辽宁省6个港口腹地的划分研究时间在2013年之前，由于如今随着经济的发展，第四代港口模式已基本实现，港口运输的不仅是物质商品，港口与腹地之间互动更为频繁，关系更为密切，港口的功能更加多元化；随着城市交通的发展，交通可达性逐渐提高，腹地地区在港口选择上考虑的成本因素主要为时间成本，而且随着互联网科技的发展，时间成本可以更精确地测算。因此本文将在前人研究基础上，选择最为适合的Huff模型并对其进行改进来进行港口—腹地划分的研究。

1 研究区域与研究方法以及数据来源

1.1 研究区域

辽宁港口群地处东北地区南部，南靠渤海和北黄海海域，海岸线长而曲折，大陆岸线为2 178km，岛屿岸线为624km，共有大连港、营口港、锦州港、丹东港、盘锦港和葫芦岛港6个港口。自2009年辽宁沿海经济带发展地位上升为国家战略以来，大连港、营口港的双核心驱动效应显著，锦州港、丹东港两翼错位发展定位明确，盘锦港、葫芦岛港规模不断跟进，辽宁省港口群基本形成了以大连港和营口港为核心的第次发展格局。

1.2 研究方法

Huff模型属于引力模型的一般形式，Huff模型是利用比较腹地城市选择某一港口的概率以划分港口腹地，腹地城市选择某一港口的概率正相关于腹地城市选择这一港口的效用：

式（1）中Pij为腹地城市i选择港口j的概率，Uj、Uk为腹地i选择港口j、k的效用。研究表明腹地选择某一港口的效用即港口的势能，势能与港口的影响力成正比，与通行港口腹地之间的成本成反比。S为港口综合影响力，通过制定港口影响力指标体系计算得出。d为港腹之间距离，文中使用港口腹地之间的考虑港口支持度加权时间成本：

由于港口和腹地城市对于港口活动的支持度可以弱化距离对于港口影响力的削弱作用，因此式（2）中Tij为港口腹地之间的最短时间距离，Ci、Cj分别为腹地城市i与港口城市j对港口j的支持度，Ci、Cj分别通过构建港口城市、腹地城市对港口支持度的指标体系计算得出；β为距离摩擦系数，一般设β=2。若城市i选择概率最高的腹地与选择概率第二高的港口之间选择概率差小于0.1，则选择概率最高的港口为该城市的直接腹地，选择概率第二高的港口为该城市的间接腹地。

1.3 指标体系构建

1.3.1 港口影响力指标体系。港口和港城有着密不可分的关系，港口对港城的经济发展有着促进作用，港城的综合实力也反作用于港口，提升港口的影响力，因此港口影响力指标体系可以包括港口自身规模以及港口城市综合实力两部分。本文建立二级指标体系（如表1所示），其中X1～X3反映的是港口的规模，X4为港口城市的综合实力，由二级指标经SPSS因子分析计算得出；二级指标中X4.1～X4.3反映的是城市人口和劳动力；X4.4～X4.9反映的是城市的经济发展；X4.10～X4.12反映的是城市的社会发展；X4.13～X4.14反映的是城市的基础设施；X4.15～X4.16反映的是城市的环境。利用SPSS进行因子分析计算出港口影响力。

1.3.2 港口、腹地城市对港口支持度指标体系。随着一体化程度的提高、科学技术的发展，港口业务范围扩展到了交通、信息、金融、科技等多领域。对于功能多元化的现代港口，港口以及腹地城市的经济实力以及现代服务业的发展对港口活动起到一定的支持作用以弱化距离对港口影响力的削弱作用。本文建立指标体系以评价港口城市对于港口的支持度（如表2所示）：其中Y1～Y5反映的是城市的经济水平；Y6～Y7反映的是城市的产业结构；Y8～Y15反映的是城市的人口以及现代服务业发展水平。利用SPSS进行因子分析计算出港口、腹地城市对港口支持度。

1.4 数据来源

港口综合指标数据来源于《中国港口年鉴2004-2018》，腹地城市指标数据来源于《中国城市统计年鉴2004-2018》、《辽宁省统计年鉴2004-2018》、《吉林省统计年鉴2004-2018》、《黑龙江省统计年鉴2004-2018》。时间距离数据来源于“去哪儿网”、“百度地图”，由于短途运输一般使用公路运输，中、长途运输更适宜使用铁路运输，因此对于0～400km的运输距离采用公路运输时间，800km以上的运输距离采用铁路运输时间，400～800km的运输距离将铁路运输时间与公路运输时间进行加权计算。

2 实证结果分析

2.1 港口影响力

表1 港口影响力指标体系

表2 港口、腹地城市对港口支持度指标体系

2004～2017年辽宁省港口群的港口影响力变化如图1所示，由图1可见2004～2013年间辽宁省6个港口的港口影响力均呈现上升趋势，在2014～2017年间由于“新东北现象”辽宁省整体经济下行，港口城市经济实力与港口货物吞吐量、集装箱吞吐量的下降导致这几年间辽宁省6个港口的港口影响力在不同时间段有小幅下降。

2004～2017年辽宁省港口群港口概况如表3所示，综合图1和表3来看，整体上14年间大连港与营口港影响力增长迅速，营口港在“互联港+”和“TEU”战略的推动下港口影响力增速略高于大连港。但由于大连城市综合实力的领先，为其早期的港口影响力带来了较大的优势导致近几年内营口港与大连港综合影响力的差距无法缩小，但可以预期长期来看营口港可以逐渐缩小与大连港的影响力差距，实现大连港、营口港的双核心驱动。锦州港与丹东港发展速度一般，丹东港在2011年发展规模超过锦州港，成为辽宁省第三大港口，盘锦港与葫芦岛港发展速度较慢。2017年辽宁省港口综合影响力排序为：大连港港口影响力96.04排在第一位；其次为营口港，港口影响力67.78排在第二位；丹东港47.58排在第三位；锦州港、盘锦港、葫芦岛港港口影响力分别为46.24、42.98、39.77排在第四、五、六位。2004年大连港货物吞吐量占到辽宁省港口群的58.17%，集装箱吞吐量占到辽宁省港口群的74%。2004～2017年间大连港的货物吞吐量百分比与集装箱吞吐量百分比逐年下降而营口港逐年上升。2017年营口港的货物吞吐量占比达到32.27%，集装箱吞吐量百分比达到33.8%，货物吞吐量方面大连港与营口港占到超过75%，丹东港与锦州港占到超过20%，盘锦港与葫芦岛港占到不足5%；集装箱吞吐量方面大连港与营口港占到超过85%，丹东港与锦州港占到超过10%，盘锦港与葫芦岛港占到不足5%。可见辽宁省港口群从大连港的单核心格局转化成以大连港和营口港为主，以丹东港和锦州港为辅，以盘锦港和葫芦岛港为补充的发展局面。

2.2 港口影响力

运用公式（1）和公式（2）计算出东北地区城市选择每个港口的概率，划分出2004～2017年辽宁省港口群的腹地范围，使用Arcgis软件绘制港口腹地分布如图2所示，以分析辽宁省港口群腹地格局的空间演变。此前大部分学者对于东北地区港口腹地划分的实证研究结论为：大连港的腹地范围逐渐缩小。本文在考虑港口城市和腹地城市的港口支持度对时间距离成本对于港口影响力影响的一定削弱作用，得出不同的结论如下。

2004～2017年间大连港的直接腹地范围在不断扩大，2004年东北三省内大连港的直接腹地为黑龙江省12个城市，除通化、白山外吉林省6个城市以及大连自身共19个城市。随着大连港港口规模的扩大、大连近几年综合实力迅速发展，成为东北地区综合实力排名第一的城市，大连港的港口吸引力相较于辽宁省港口群整体处于绝对优势的状态；大连凭借其经济实力与信息技术产业、金融业的集聚效应有着较高的港口支持度，弱化了时间距离成本对港口吸引力的弱化作用，14年间铁岭、抚顺、通化、白山、本溪、沈阳陆续成为大连港的直接腹地，2017年东北三省34个城市中大连港直接腹地城市数达到24个，与2004相比增加了5个。

表3 2004～2017辽宁省港口群港口概况

为了能够更好地反映出辽宁省港口群的腹地范围演变情况，引入前文的间接腹地概念，若某城市为A港口的直接腹地与B港口的间接腹地，则称该城市为A、B两港口的混合腹地，并运用Arcgis软件绘制2004～2017年的混合腹地的分布图如图3所示。

从图3中也可以看出大连港的腹地范围在不断扩大。结合直接腹地地图与混合腹地地图来看，除大连港外辽宁省港口群其余港口腹地范围都有一定缩小。2004年营口港的直接腹地城市有营口、鞍山、辽阳、沈阳、抚顺、铁岭辽宁省中部以及北部共6个城市，2004～2008年间盘锦港的腹地范围扩大，铁岭、抚顺、沈阳转化为盘锦港的直接腹地，2009～2017年营口港由于“互联港+”和“TEU”战略港口影响力不断提升，同时大连港的港口影响力也快速提升，铁岭、抚顺、沈阳3市从盘锦港腹地转化为营口港腹地再转化为大连港腹地，2017年营口港的直接腹地为辽宁省中部营口、鞍山、辽阳3个城市。2004年营口港的混合腹地除直接腹地6市外，还有四平、辽源、本溪3市，到2017年四平、辽源、本溪3市成为大连港的直接腹地，营口港在辽宁省外的影响力降低。锦州港在2004～2017年间直接腹地范围没有变化，为辽西地区锦州、朝阳、阜新3市，2004年白城市为大连港和锦州港混合腹地，可以推断出锦州港在本文研究区域外的内蒙古东部地区也有较高的影响力。丹东港的直接腹地在2004年为辽东地区丹东、本溪以及吉林省的白山、通化共4个城市，2017年丹东港的直接腹地仅为丹东市本身。盘锦港腹地范围呈现先扩大后缩小的趋势，2004年盘锦港的直接腹地仅为盘锦市自身。2005～2008年间，盘锦市的综合实力有着一定的优势，整个东北地区制造业仍占据较高的地位，盘锦是辽宁省一、二产业占比最高的城市，盘锦与其他城市之间的经济联系度较高，因此盘锦港的港口吸引力有着一定优势，盘锦港吸引了铁岭、抚顺、沈阳3个城市作为直接腹地。2009～2017年间随着大连港、营口港的快速发展，盘锦港的直接腹地范围又缩小为盘锦市自身。由混合腹地地图可以看出，2017年阜新市为锦州港盘锦港混合腹地，盘锦港由于其位于辽宁省中部的地理位置，对辽宁省北部几个城市仍有着较强的港口吸引力。葫芦岛港由于港口规模较小并且到东北三省各个城市的时间距离成本都不具有优势，2004～2017年间直接腹地仅有葫芦岛市自身。

2.3 港口势能影响因素分析

港口腹地格局并不能清晰地比较港口群在区域内的影响力水平，本文将辽宁省6个港口在东北三省区域内城市的势能之和进行统计，制成折线如图4所示。

从图4可以看出，2004～2017年间大连港在东北三省的势能整体上呈上升趋势，营口港虽然腹地范围变小但港口势能整体上保持不变，锦州港、丹东港、盘锦港、葫芦岛港额度势能呈小幅下降趋势。辽宁省港口群的港口势能的排序为大连港、营口港排在一、二位，接下来是锦州港、盘锦港、丹东港、葫芦岛港。仅加总每个港口辽宁省其余8市的港口势能和得到辽宁省港口群在省内的势能排序为：营口港、大连港、锦州港、盘锦港、丹东港、葫芦岛港，营口港在辽宁省内势能更高，更具有影响力。下面从自然区位条件、交通可达性、港口城市经济因素3个角度分析辽宁省港口群势能变化以及腹地范围的演变。

港口自然区位条件包括港口地区的地理位置、地形、地貌、气候等，以一定的自然资源为基础。在港口发展的初期自然区位条件决定了港口的选址与初始规模，自然区位条件具有优势的港口会率先发展，拥有更高的吞吐能力，规模会更大。而随着港口功能的不断升级，自然区位条件与腹地经济因素联系越来越紧密，自然区位条件对港口的影响也将加深，港口的自然区位条件一方面影响着港口规模的发展、港口体系的转变，另一方面也影响着港口城市的交通网络、工业布局，进而对港口城市经济造成一定影响，二者共同构成了港口影响力。因而港口的自然区位条件对于港口影响力和港口腹地范围的演变有着深远的影响。大连港具有温和的气候条件、较深的水域、不淤不冻的海岸线，整体上自然条件十分优越，使得大连港在建港初期具有较大的规模。此外大连港链接了东北腹地的东南沿海与国际市场，相关政策促进其战略布局，提升大连港在东北亚的影响力。营口港位于辽东半岛和辽东湾西岸，是沈阳经济带唯一的出海港，在沈阳经济带具有较高的势能。

港口活动本质上都是经济行为，经济行为要考虑的一个重要因素就是成本，无论是时间成本、经济成本都与港口与腹地之间的距离相关，因此港口腹地地区的交通基础设施对港口腹地范围有着十分重要的影响，而交通基础设施最直接的空间影响就是交通可达性。随着东北地区高速公路骨架的建设、铁路网的延伸提高了交通可达性，减少了一定港口活动的运输成本；哈大高速铁路的开通加快了劳动力、资金、信息、技术等在港口和腹地地区的流向，加强了港口与腹地的经济交流。加总港口到腹地城市的加权时间距离以比较2017年辽宁省港口群的交通可达性如表4所示，可见盘锦港和营口港凭借地理位置的优势在辽宁省内交通可达性较高，营口港因此在辽宁省内具有较高的势能。大连港在哈大铁路端点，对哈大铁路沿线城市都有一定的吸引力；营口港借助沈阳在东北地区交通枢纽的作用，有着较好的交通可达性，在东北地区有着较高的吸引力；锦州港在京哈铁路的驱动下提高了与辽西地区的交通可达性，锦州港在辽西以及华北地区都有一定影响力。丹东港在通化—灌水铁路开通后，连接了沈丹线，使得丹东港腹地深入到吉林省东南部，但丹东港到东北三省北部地区的交通可达性很低，使得丹东港的影响力被时间距离成本削弱严重，腹地范围缩小。

表4 辽宁省港口群交通可达性

港口城市的经济因素对港口的势能和腹地格局演变有着重要影响。一方面港口城市的综合实力可以提升港口吸引力，另一方面港口城市的经济、人力资源、金融、信息等现代服务业可以为港口业务提供支持，弱化距离对港口吸引力的削减作用。大连的城市综合实力近几年间逐渐超越沈阳，在东北地区具有绝对优势，为大连港提升了港口吸引力。在2013～2017年东北经济整体下行的背景下，大连港的势能受之影响最大，原因是经济下行对于经济实力最强的大连影响更大，更多的高质量人才流失，现代服务业占比较高的大连损失更大。丹东港和葫芦岛港由于港口城市综合实力略有不足使港口腹地范围受到影响。

3 结论

本文考虑了现代港口功能的转变，对Huff模型进行改进，引入了港口支持度指标体系和更为合理的加权时间距离成本研究辽宁省港口群在东北三省的腹地划分，并对腹地格局的空间演变进行分析。

实证研究表明，辽宁省港口群腹地范围在2004～2017年间发生明显变化。大连港的腹地范围在不断扩大，其余港口腹地范围在不断缩小。大连港的势能呈上升趋势，营口港势能保持不变，其余港口势能呈下降趋势。2017年大连港的直接腹地为吉林省、黑龙江省全境以及大连、铁岭、抚顺、本溪、沈阳共24市；营口港的直接腹地从辽宁省辽中除大连的6市减少为营口、鞍山、辽阳3市；锦州港的直接腹地为辽西朝阳、阜新、锦州3市；丹东港、盘锦港、葫芦岛港直接腹地仅为港口所在城市本身。从混合腹地来看，丹东港在通化、白山两市有一定的影响力，盘锦在辽宁省北部城市有一定影响力。

辽宁省港口群呈现出以大连港和营口港为主，以丹东港和锦州港为辅，以盘锦港和葫芦岛港为补充的发展局面。营口港的港口影响力以及营口市的综合实力都有明显的上升趋势，可以预测营口港将会逐渐缩小与大连港的差距，实现“双核驱动”；制约锦州港和盘锦港腹地范围的因素是港口规模，需要一些鼓励政策的支持；制约丹东港腹地范围的因素是港口城市的综合实力以及交通可达性，丹东港的规模较大，但港口可达性较低，仅在通化、白山竞争力较强，若铁路网的建设可以连接丹东与吉林、黑龙江两省的更多城市，丹东港的势能会大幅提升。