成渝地区双城经济圈多机场辐射范围研究

何 行,王 杰

(1.中国民用航空飞行学院 经济与管理学院,四川 广汉 618307;2.中国民用航空飞行学院 机场学院,四川 广汉 618307)

随着我国区域经济和航空运输业的快速发展,越来越多的地区都在规划建设或改扩建机场,呈现出多机场共同承担区域内对外运输的新格局。每个民用运输机场都有自己的航空客源和货源,一些区域枢纽型机场的吸引力往往不再局限于所在城市,而是逐渐扩展到整个经济区域内。因此,在我国当前城市群、机场群建设背景下,合理、科学地统筹规划区域内的机场布局,避免重复建设,对准确界定机场辐射范围起着关键的作用。

以往研究中,在机场辐射范围界定上,大多以机场所在城市行政区域界定,或是以机场为中心的半径距离,衡量区域内机场的空间格局[1]。本文所研究的机场辐射范围并非指具有明确界限的地理区域,而是基于机场综合竞争力的机场空间吸引强度范围。国内关于机场辐射范围的测算研究中,陈思宇运用了城市断裂点理论,测算双流机场辐射范围,进而分析机场发展潜力[2]。李强强提出了基于机场陆侧交通距离的客流辐射区界定方法[3]。陈雨亭基于改进Wilson模型对长三角区域机场服务范围进行测算,研究区域多机场竞合关系[4]。刘学通过界定出双流机场的辐射范围,利用计量模型评价机场与区域发展的耦合协调水平[5]。国外对于机场辐射范围的研究主要针对多机场旅客选择行为分析,即机场所吸引的航空旅客的辐射范围(catchment area)[6-7]。现有的研究多考虑单个机场的辐射范围,从单机场角度分析机场综合竞争力,并不适用多个机场的情况,未考虑区域性机场之间的相互竞争关系。

成渝地区双城经济圈是中国西部最具竞争力的城市群,航空运输在成渝地区与其他交通方式相比优势显著,成渝地区多机场系统的建设和发展,将积极推动与周边城市及地区的交通联络和一体化发展,可为中国西部地区的经济社会发展带来重要的机遇。因此,本文在借鉴前人研究成果的基础上,从机场内外部综合选取机场辐射范围的影响因子,更加准确地反映区域内各机场发展形态,利用因子分析法求得成渝多机场系统中各机场的综合竞争力;然后采用威尔逊模型计算成渝多机场系统中具有辐射力机场的辐射半径;又考虑成渝地区周边枢纽机场的竞争,运用断裂点理论,测算出成都双流和重庆江北两座枢纽机场与周边相邻枢纽机场间的断裂点,进而修正成渝多机场系统的辐射范围。结合两种方法对成渝地区多机场系统辐射范围进行定量界定,从而指导成渝双城经济圈内城市机场的规划建设。

1 成渝多机场系统

成渝地区是我国西部少有的经济相对发达、人口和城镇分布密集、综合实力较强的区域之一。习近平总书记于2020年提出,“推动成渝地区双城经济圈建设,在西部形成高质量发展的重要增长极”。《成渝地区双城经济圈综合交通运输发展规划》中提到,推进成渝世界级机场群建设,加快成渝地区双城经济圈综合交通运输体系高质量发展。以成都、重庆国际航空枢纽为引领,建设成渝世界级机场群,将有力支撑成渝地区双城经济圈建设,成为全国高质量发展的重要增长极和新的动力源。成渝双城经济圈总面积18.5万平方公里,目前已有11座民用运输机场,区域机场密度达到每万平方公里0.59座。未来还将推进重庆新机场、阆中、乐山、遂宁、广安等机场规划建设工作。

本研究选择“多机场系统”来描述区域多机场的聚集现象。多机场系统指两座或两座以上地理位置邻近的民用机场以一座或多座机场为核心的集聚系统[8]。成渝多机场系统是指在成渝地区双城经济圈建设背景下,以成都双流(和成都天府)、重庆江北(和重庆新机场)为双核枢纽机场,聚合绵阳南郊、宜宾五粮液、泸州云龙、万州五桥、达州河市、南充高坪、黔江武陵山和重庆巫山等中小机场的多机场系统。在成渝多机场系统中,飞行区等级为4F级有三座,分别为成都双流、重庆江北和成都天府;4E级机场空缺,绵阳南郊机场为4D级,其余7座机场均为4C级。其中,成都天府机场在2021年通航,在辐射范围计算时未纳入成都天府国际机场。

2 模型介绍

本研究运用威尔逊模型和断裂点理论对成渝多机场系统辐射范围进行测算。

2.1 威尔逊模型

威尔逊模型是引力模型的延伸,但是,威尔逊模型与经典引力模型相比,区域间的相互作用是随距离变量指数衰减的,而不单单是与距离平方反比的关系。

根据陈雨亭等改进的威尔逊模型,在测算机场辐射范围时,考虑民航市场的竞合影响,调整了相关参数与辐射范围的关系,使其更贴合区域多机场辐射问题的实际情况。机场k对区域j的资源吸引能力可用公式(1)表示:

Tjk=KOjDkSρjkexp(-βrjk)

(1)

其中,Tjk为机场k从区域j吸引到的资源量,Oj表示区域j实际供给的资源总量,Dk表示机场k实际得到的资源总量。Sρjk以区域j为源地,相对于其他目的地的机场k的可达性,表示目的地机场间的竞合关系,ρ表示竞合系数,合作市场环境下ρ=1,竞争市场环境下ρ=-1;β为衰减因子,反映机场辐射强度随距离衰减的快慢,β越大,衰减速度越快。rjk表示机场k与区域j之间的距离。K为系数,通常令K=1。

(2)

这里T表示区域机场数;D表示各机场所在城市的平均面积,由区域总面积除以区域城市个数得出;tmax为具有辐射功能的机场个数。简化后的威尔逊模型为:

θ=FkSρkexp (-βrk)

(3)

θ是一个阀值(极限),当机场对其他区域的辐射能力小于此阀值时,可以认为该机场对其他区域失去辐射作用。Fk表示具有辐射能力的机场民航资源强度,在众多文献与实践应用中,用机场的综合因子得分来测度。对式(3)两边分别取对数,得到机场k的辐射半径:

(4)

2.2 断裂点理论

断裂点理论最初由康弗斯(P.D.Converse)提出,是关于城市与区域相互作用的一种理论,认为两个区域之间的空间相互作用是双向的,双方的引力会在某一个位置达到平衡,即在该点引力值的大小相等,这个平衡点被称作断裂点(Breaking Point)。其公式为:

(5)

式(5)中:Di、Dj为相邻机场i和j到断裂点的欧式距离;dij、dji为两个竞争民航机场i与j间的欧式距离;Qi、Qj分别为两机场的规模。为能更好地反映机场发展水平与发展潜力,通过构建综合评价体系对机场竞争力进行评价,以机场综合因子得分代表机场规模,根据数值计算,求得相邻机场i和j之间的断裂点位置。

3 机场综合竞争力指标体系构建

机场综合竞争力是指在民航市场竞争中,机场利用内外部资源,从顾客处实现价值,谋取利益,并在与其他机场竞争中发挥的综合能力[9]。研究机场辐射范围首先需要了解各个机场的相对综合实力,构建机场综合竞争力评价体系是衡量机场综合实力的前提。本文基于现有文献的研究结果,并结合区域机场依托所在城市发展的特征,选取15个指标构建了衡量机场综合竞争力的评价体系,见表1。

表1 机场综合竞争力评价指标体系

机场综合竞争力通过机场综合因子得分体现,本文通过因子分析方法求解各机场的综合因子得分。因子分析实质目的是减少变量,即降维。经过基础演变,机场综合因子得分如式(6)所示:

(6)

式中,Fk表示机场k的综合因子得分,F1k表示机场k的第一公因子得分,F2k表示机场k的第二公因子得分,λ1与λ2则分别表示公因子F1与F2的权数,由各公因子对应的方差贡献率作为权数。

4 成渝多机场辐射范围测评

4.1 数据来源与说明

本研究所用数据来自中国民用航空局、各城市统计年鉴、各机场官网和2019年夏秋/秋冬航季国内航空公司航班计划表数据。由于新冠疫情的影响,2020—2022年部分指标数据波动较大,故采用2019年的数据作为分析样本。

机场运输生产统计的三大核心指标为旅客吞吐量、货邮吞吐量和飞机起降架次;飞行区等级得分(按4F、4E、4D、4C分别打分为4、3、2、1分)、航站楼面积和机位数目体现机场在地面所能提供的民航服务水平;机场开通航线数目、通航机场数目和运营航空公司数目说明机场航空业务能力。设置以上9个指标来衡量机场内部运营状况,反映机场的发展以及态势。研究机场综合竞争力,需考虑以机场为换乘地的地面交通的便捷性,因此,根据李强强[3]提出的机场陆侧交通接驳方式,划分为道路交通(公交车/机场大巴、出租车、自备车)和轨道交通(高铁、地铁/轻轨/磁悬浮),选取了接驳交通多样性为评价指标。此外,良好的经济发展环境,会拉动民航运输的需求量,民航运输量的增长也会给城市经济发展带来反馈。因此,选取了机场所依托城市的常住人口、GDP、第三产业比重、城镇人均可支配收入和进出口总额5个指标作为外部因素,反映城市的经济发展潜力与居民生活水平。

4.2 威尔逊模型测量机场辐射半径

4.2.1 机场综合因子参数计算

为了避免因样本数量较少而无法计算出综合因子得分的情况,故这里将四川省和重庆市总计19座机场都纳入多元统计分析当中。

在进行因子分析之前,首先运用SPSS26软件对变量进行信度及效度检验。通过KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)和Bartlett球形检验(Bartlett Text of Sphericity),判断变量是否适合作因子分析。由表2可看出,检验得出KMO统计量为0.772,大于0.5,实例数据可进行因子分析。Bartlett球形检验给出的相伴概率为0.000,小于显著性水平0.05,变量间存在相关性,认为适合做因子分析。综合判断本文所选取的数据适合作因子分析,具备统计学意义。

表2 KMO和Bartlett的检验

变量共同度(Communalities)表示各变量中所含原始信息被提取的公因子的程度。结果显示,指标的数值都在60%以上,公因子能够解释各变量。通过主成分分析法提取出两个特征根大于1的因子作为主因子,其特征值之和占总特征的91.854%。其中第一个因子的贡献率为84.388%,第二个因子的贡献率为7.465%。选择最大方差法对因子载荷矩阵进行旋转,得到旋转后的因子分析结果,其特征值之和占总特征值仍为91.854%。

通过SPSS软件自动计算各个机场的因子得分,变量显示为F1和F2。权重是方差贡献率,加总得出综合因子(公式6),如表3所示。可以看出,成都双流机场、重庆江北机场、绵阳南郊机场综合因子得分为正。将得分大于0的机场视为辐射能力较强的机场。因此,接下来对这3个机场的辐射半径进行测算。

表3 成渝多机场中各机场综合因子得分

4.2.2 机场辐射半径计算

四川省和重庆市的土地面积总和约57万平方公里,辖区内有24个地级市(自治州/区)。根据区域总面积和城市数量,求得D=23750km2,本文共选择成渝地区的19个机场,故T=19;根据表3中机场综合因子得分,得分大于0的机场具有辐射效应,所以tmax=3,根据式(2),最后计算出阻尼系数β=0.0231。

本文选取成渝地区综合实力排名靠前的6个城市(成都、重庆、绵阳、泸州、宜宾、万州)作为成渝区域的旅客来源地,通过百度地图测距工具测算地面距离cjm值。

表4 机场辐射半径 (km)

在ρ=1、ρ=-1两种情况下,将所得数值带入公式4,即得到3个机场辐射半径,如表4所示。可以看出,在竞争性市场条件下(ρ=-1),各机场的辐射半径更大。绵阳机场已经全部被成都双流机场所覆盖;重庆江北机场与成都双流机场的辐射范围有小部分区域重叠。

4.3 断裂点理论测量机场辐射范围

4.3.1 参照机场选择

根据城市断裂点理论中“核心—边缘”学说的观点,断裂点理论更适合测算较远距离的机场之间的引力断裂点,否则就会出现结果误差[10]。而实际上,如果机场之间的距离超过某个阀值,那么参照机场就很可能被其他大型机场所辐射,从而影响测算结果的准确性。机场的辐射能力具体体现在对其他机场的辐射带动方面,而具有这种能力的机场一般都是枢纽机场。因此,在成渝多机场系统中,具有辐射带动能力的只有成都双流和重庆江北两座枢纽机场,通过断裂点理论来对两座枢纽机场的辐射范围进行修正。

首先选取与双流机场存在竞争关系的昆明长水、西安咸阳、重庆江北、贵阳龙洞堡、拉萨贡嘎、西宁曹家堡和兰州中川7座枢纽机场,以及与江北机场存在竞争关系的成都双流、西安咸阳、武汉天河、长沙黄花、贵阳龙洞堡和昆明长水6座枢纽机场,作为两座枢纽机场的参照机场。双流机场和江北机场到各参照机场的航程均在1.5小时左右(除了双流和江北之间)。测量两两机场之间的断裂点,通过连接各个断裂点,确定双流机场和江北机场的辐射范围。

4.3.2 机场综合因子参数计算

该部分所研究的对象原本是双流机场、江北机场及其参照机场间的辖射距离,为了避免因样本数量较少而无法计算出综合因子得分,故这里将2019年我国所有4E级和4F级机场都纳入多元统计分析当中。所以该部分共测算了33座机场(因数据原因去除了新疆乌鲁木齐机场)。

通过SPSS软件自动计算33座机场的因子得分。采用主成分分析法,提取了四个特征根大于0.8的因子作为主因子,其特征值之和占总特征的86.607%,说明4个公因子共同解释86.607%的信息,丢失的信息非常少。其中第一个因子的贡献率为59.179%,第二个因子的贡献率为14.447%,第三个因子的贡献率为7.299%,第四个因子的贡献率为5.681%。旋转后,总方差贡献率无变化,因子分析效果理想。根据公式6求得各机场综合因子得分,见表5。考虑有部分得分为负数,不便于进行后续的辐射距离测算,因此对综合得分进行规范化处理使其全部为正[11],记为F′。

表5 机场综合因子得分

4.3.3 引力断裂点计算

根据公式5,Di、Dj为相邻机场i和j到断裂点的直线距离;dij、dji为两个竞争民航机场i与j间的直线距离;Qi、Qj分别为两机场的综合得分,分别求得双流机场和江北机场与各自参照机场间引力断裂点,见表6。通过将各个断裂点连接起来,能够描绘出成都双流和重庆江北两座机场的大致辐射范围,成都双流机场和重庆江北机场分别已经辐射整个四川省和重庆市。

表6 引力断裂点计算结果

续表6 引力断裂点计算结果

5 结 论

随着区域经济一体化发展和机场密度的日益增加,区域多机场系统的形成与发展是机场业的必然趋势。合理规划、科学布局多机场系统,不仅能促进航空运输业的发展,更能有效带动区域经济的繁荣。本文提出的威尔逊—断裂点模型,对成渝多机场系统辐射范围进行测算,得出以下结论:(1)机场综合竞争力除了与自身设施建设和运营状态有关,还依赖于机场联外交通和所依托城市的经济发展。(2)采用威尔逊模型分别得出了竞争型和合作型民航运输市场下机场辐射范围。在成渝多机场系统中,目前只有成都双流、重庆江北和绵阳南郊3座机场具有较强辐射力,且在竞争性市场条件下,机场辐射范围更大。成渝地区枢纽机场与中小型机场间两极分化严重,缺少中间层级机场,成渝两处核心枢纽机场的辐射带动能力还不够。(3)利用断裂点理论,分别计算出成都双流机场、重庆江北机场与周边较大型枢纽机场间的各引力断裂点,通过连接各个断裂点可以界定出机场的大致辐射范围,成都双流机场和重庆江北机场已经发展成为以整个四川省和重庆市为腹地,面向全川和全渝服务的大型门户枢纽机场,从中可见两座机场在成渝双城经济圈中的重要核心地位。

由于使用威尔逊—断裂点模型计算出来的辐射范围边界是模糊的,各机场间的辐射范围主要体现其相对意义,应用于区域内各机场辐射强弱对比中具有一定的参考价值。因为涉及因素复杂,本方法没有充分考虑乘客选择偏好等因素影响,有待于在今后的研究中进一步探究完善。