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Economic geography >

2019 , Vol. 39 >Issue 10: 29 - 35

DOI: https://doi.org/10.15957/j.cnki.jjdl.2019.10.005

The Temporal-Spatial Diversity of Economic Relations among the Northeast China, North China and Shandong Peninsula：Pre and Post-Construction ofBohai Cross-Sea Channel

  • CHEN Yanbin , 1 ,
  • YIN Guanwen 1 ,
  • SUN Fenghua , 2, ※
Expand
  • 1. College of Geography and Environment/Collaborative Innovation Center of Human-Nature and Green Development in Universities of Shandong，Shandong Normal University，Jinan 250358，Shandong，China
  • 2. Development Research Center of the Region Encircling the Bohai Sea，Ludong University，Yantai 264025，Shandong，China

Received date: 2018-08-24

  Revised date: 2019-04-15

  Online published: 2025-04-18

Fold

Abstract

The proposal for the construction of the Bohai cross-sea channel has attracted much attention in recent years. Most scholars consider that it has a positive effect in many aspects, thus its construction is necessary and urgent. However, it is significant to thoroughly explore the feasibility and infeasibility of such huge projects. This article aims to investigate the evolution of economic relations among the three areas which are Northeast China, North China and Shandong Peninsula before and after its construction, and to examine the temporal-spatial diversity in the three areas. This article has constructed an empirical study by using gravity model and ARIMA model. The results indicate that the channel only brings significant improvement to the end-point cities (Dalian and Yantai), the end-point regions (cities adjacent to Dalian and Yantai) and the end-point areas (Liaodong Peninsula and Shandong Peninsula). The influences of the recent construction of the Bohai cross-sea channel is relatively limited and will not cause fundamental changes in the pattern of economic relations in a wide range of areas.

Key words： Bohai cross-sea channel; pattern of economic relations; temporal-spatial diversity; gravity model; ARIMA model

Cite this article

CHEN Yanbin , YIN Guanwen , SUN Fenghua . The Temporal-Spatial Diversity of Economic Relations among the Northeast China, North China and Shandong Peninsula：Pre and Post-Construction ofBohai Cross-Sea Channel[J]. Economic geography, 2019 , 39(10) : 29 -35 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2019.10.005

交通通达性的提高对于区域和城市经济发展有积极的促进作用，通过公路、高铁、航空网等的建设，使得经济活动克服空间距离障碍，可以便利人流、物流、信息流等信息和物质交换[1⇓⇓⇓-5]。其中，跨海通道建设有助于两岸缩短空间距离，影响两岸及其周边区域的城市间联系，重塑区域经济关系格局，其作用和效应受到了广泛关注。国内对于跨海通道的研究，可以大致概括为以下三个方面：第一，跨海通道建成前后交通可达性的变化测度[6-7]。第二，跨海通道建设对特定产业，如物流业、旅游业等发展的影响评价[8-9]。第三，跨海通道对城市群的经济联系和区域空间结构的影响[10⇓-12]。而国外跨海通道相关研究，除了探讨交通和经济效应，也开始关注社会效应，比如考察相关项目的政策和管治问题，分析工程建设带来的区域和社会融合效应，等等[13⇓⇓⇓⇓⇓-19]。
国内跨海通道研究中，渤海跨海通道建设提案成为近年来的热点问题。众多专家学者针对这一工程展开研讨，国家、省、市相关部门多次进行调研，该工程也相继被纳入国家和地方发展规划[20]。目前，认为渤海跨海通道带来广泛的积极影响，其建设具有必要性和紧迫性的观点占多数。这些研究指出，渤海跨海通道建设使得原来绕渤海的C型线路变为闭合的D型线路，有助于缓解环渤海地区的进出关运输、南北运输和沿海港口运输矛盾；从乘数效应的角度，其建设本身会带动周边区域工业、建筑业、服务业等发展，进而促进区域经济增长[21-22]；将促进旅游客源的均衡流动，提高山东半岛和辽东半岛的旅游收入[23-24]；相关地区可以通过跨海通道进一步连通韩国、日本、俄罗斯，促进东北亚经济合作[25-26]。不过，也有学者对跨海通道建设持谨慎态度。比如，通过客、货流量和经济效益预测，指出建设时间需要根据当时实际情况进行判断，2050年以前建成将会出现特大工程亏损的情况[27]；通过物流数据的测算，发现通道建设暂时不会对环渤海地区经济重心变动方向产生根本影响[28]；从地缘政治的角度，认为跨海通道建设具有重大意义，但同时也要考虑到其重大风险[29]。
因此，渤海跨海通道作为一个耗资众多的巨型工程，围绕“该不该建”、“何时建”等根本问题，仍然需要展开深入探讨，进行全面分析和考察[30]。既要探讨其建设的可行性，也要考量不可行性。因此，本文以渤海跨海通道近期建设为假设，通过城市间经济联系强度测度和预测方法，实证分析通道建设前后东北、华北、山东半岛三大地区经济关系格局的时空演化特征，进而探讨跨海通道对三大地区发展的影响效应。

1 研究区域和研究方法

1.1 研究区域

本文的研究区域为东北、华北及山东半岛三大地区。其中，东北地区包括辽宁、吉林、黑龙江三省（延边自治州和大兴安岭地区因数据缺失除外）和内蒙古自治区东部的通辽、呼伦贝尔、兴安盟、锡林郭勒盟，共38市。华北地区涉及北京、天津、河北省、山西省和内蒙古自治区中部的呼和浩特、包头、赤峰、鄂尔多斯、乌兰察布，共29市。山东半岛涵盖青岛、烟台、威海、潍坊、日照、东营6市。济南和淄博虽然不在半岛地区以内，但由于二者位于胶济、蓝烟沿线的城镇密集区域，与6市有密切联系，并且与6市同属“山东半岛城市群”，因此将二者也划入本文研究区域。

1.2 经济联系测度和预测

1.2.1 城市引力模型

引入城市引力模型来测算三大地区各地级市之间的经济联系。引力模型假设城市之间的经济联系与经济、人口等指标成正比，与距离指标成反比。测算值越大，表示城市间的经济联系越频繁，经济联系规模和程度越大。同时，还可以反映经济中心城市对周围地区的辐射能力，以及周围地区对经济中心辐射能力的接受程度。计算公式如下：
E i j = k G i P i G j P j D i j α
式中：Eij为城市i、j之间的经济联系量；k为经验常数，取值一般为1；Gi、Gj为城市i、j的GDP总量；Pi、Pj为城市i、j的总人口；Dij为城市i、j之间的距离，本文用两城市间的最短铁路旅行时间来表示，如果没有直达列车，用最短中转时间加和来确定；α为空间摩擦系数，表示经济联系强度对空间距离的衰减程度，本文已将城市空间距离转化为时间成本，根据已有学者的研究，此处α取值为2。
关于跨海通道建设前的时间节点，选取距当前较近且数据完善的2016年进行测算。建设后的时间节点依照2012年渤海海峡跨海通道战略规划研究项目组研究报告的建议，“通道开工建设时机选择2025年比较理想，按建设工期15年预计，到2040年建成”，选取2040年进行测算。跨海通道建设前后城市间旅行时间的变化以烟台和大连之间为基础进行测算。假定跨海通道长120 km，建成后烟台和大连之间的旅行时间为0.6 h。

1.2.2 ARIMA模型

对于跨海通道建设后的2040年，其经济联系量的测算需要做人口和GDP数值预测。在此引入ARIMA模型进行测算。ARIMA模型又称自回归移动平均模型，该模型综合考虑了预测变量的过去值、当前值和误差值对预测结果的影响，从而有效提高了预测精度。其基本思想是将预测变量随时间变化形成的序列看作一个随机序列，序列中随机变量的单个序列值具有不确定性，但对整个时间序列来说，其变化却有一定规律性，可以用相应的数学模型来近似描述。只有平稳的时间序列才能建立ARIMA模型，对于具有某种趋势的时间序列可通过差分使其满足平稳性的要求。经过d次差分的ARIMA模型可由下列方程式表示：
Y t = φ 1 Y t - 1 + φ 2 Y t - 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + φ p Y t - p + e t - θ 1 e t - 1 - θ 2 e t - 2 - ⋯ - θ q e t - q
.
记作ARIMA（p，d，q）。
引进延迟算子B，则方程可简记为
φ p B ∇ d Y t = θ q B e t
其中，
φ p B = 1 - φ 1 B - φ 2 B 2 - ⋯ - φ p B p
θ q B = 1 - θ 1 B - θ 2 B 2 - ⋯ - θ q B q
式中：Yt为时间序列值；φ和θ分别为自回归系数和滑动平均系数；et为白噪声序列，且 e t ∼ N 0 , σ 2。
本文利用各城市1991—2016年的GDP和人口数据作为训练数据，先用单位根法对GDP序列、人口序列进行平稳性检验。若序列是非平稳的，则运用差分变换将其转化为平稳序列。再运用自相关和偏自相关确定模型阶数p、q的取值范围，根据最小AIC准则选择p、q值，即可得到最优ARIMA（p，d，q）模型。然后利用1991—2016年的GDP和人口数据对选出的模型进行预测验证，并利用残差acorr检验对模型的预测结果进行精度检验，显著性水平设置为0.05。如果数据大于0.05，则表示模型的残差已经是一个随机的白噪声序列，即可利用模型进行GDP和人口的预测。本文150组城市（GDP、人口各75组）中有25组数据通过单位根检验可直接使用ARMA模型建模，有45组通过一阶差分后使用ARIMA（d=1）建立模型，有80组数据通过二阶差分后使用ARIMA（d=2）建立模型。所有模型均通过残差acorr检验，预测过程在python编程语言平台实现。

1.2.3 数据来源

测算过程中的GDP和人口数据来源于历年中国城市统计年鉴[31]和相关城市的统计年鉴。文中地图根据全国地理信息资源目录服务系统（1∶100万全国基础地理数据库）绘制而成，底图无修改。

2 通道建设前后三大地区经济关系格局的时空差异

2.1 通道建设前后主要经济联系演化

利用前述城市引力模型和ARIMA模型，得出2016、2040年三大地区各城市之间的经济联系量。由于篇幅所限，分别选取2016和2040年东北—华北、东北—山东半岛、山东半岛—华北之间经济联系量排序位于前20位的城市组进行分析（表1）。
表1 通道建设前后三大地区经济联系量前20位城市组（亿元·万人/h2）

Tab.1 The economic relations of the three areas in pre and post-construction era：top 20 city groups

位序 城市组 2016年
经济联系量		 城市组 2040年
经济联系量
1 济南—北京 5266477 烟台—大连 23977151
2 济南—天津 3906414 济南—北京 19069292
3 济南—沧州 1503192 济南—天津 11335089
4 济南—廊坊 1472012 济南—廊坊 5940616
5 潍坊—北京 1193306 济南—沧州 5116300
6 淄博—天津 1178405 潍坊—北京 4597764
7 济南—唐山 1117536 淄博—北京 4010301
8 潍坊—天津 1071014 淄博—天津 3560965
9 淄博—北京 1063497 潍坊—天津 3306911
10 天津—沈阳 800618 青岛—北京 3269135
11 青岛—北京 774746 威海—大连 3131286
12 青岛—天津 759999 济南—唐山 2858930
13 北京—沈阳 734641 青岛—天津 2569916
14 济南—保定 616423 济南—保定 2164659
15 潍坊—沧州 593463 潍坊—沧州 2149394
16 淄博—沧州 573900 烟台—沈阳 2053198
17 北京—大连 469466 淄博—沧州 2034248
18 济南—石家庄 463315 北京—沈阳 1737761
19 天津—葫芦岛 459944 济南—石家庄 1707972
20 天津—大连 429910 烟台—北京 1603294
从表1可以看出，三大地区间的经济联系呈现以下特征：第一，通道建设前，济南—北京之间的联系最为紧密，其经济联系量达到5 266 477亿元·万人/h2。其他联系较为紧密的城市依次为济南—天津、济南—沧州、济南—廊坊、潍坊—北京、淄博—天津、济南—唐山等。因此，紧密的经济联系主要存在于华北的北京、天津、沧州、廊坊、唐山和山东半岛的济南、潍坊、淄博、青岛之间。而华北和东北仅有天津—沈阳、北京—沈阳、天津—葫芦岛等位于前二十位。山东半岛和东北之间没有城市组位于前二十位。即华北和山东半岛的城市间经济联系量最大，华北和东北次之，东北和山东半岛城市间的经济联系量最小。
第二，通道建设后，烟台—大连之间的联系最为紧密，经济联系量达到23 977 151亿元·万人/h2。位于其后的依次为济南—北京、济南—天津、济南—廊坊、济南—沧州、潍坊—北京、淄博—北京等。因此，经济联系紧密的城市仍然集中在华北的北京、天津、沧州、廊坊、唐山和山东半岛的济南、潍坊、淄博、青岛之间。不过，烟台—大连、威海—大连、烟台—北京等城市出现在前二十位，说明通道建设使得东北的大连和山东半岛的烟台与其他地区城市的联系显著增大。

2.2 通道建设前后经济关系空间格局演化

为了反映跨海通道建设前后三大地区经济关系的空间格局，分别选取2016和2040年东北—华北、东北—山东半岛、山东半岛—华北之间经济联系量排序位于前六十位的城市组，采用自然断裂点分析法将其经济联系量划分为五个等级，做出经济联系地图（图1）。
图1 通道建设前后三大地区经济关系格局

Fig.1 The economic pattern of the three areas in pre- and post-construction era

从图1可以看出，通道建设前，济南—北京、济南—天津为一级经济联系；淄博—北京、淄博—天津、潍坊—北京为二级经济联系；另外有少量的三级经济联系，如青岛—北京、北京—沈阳等；华北与东北的城市之间基本为四级经济联系，而且主要是与哈尔滨和长春的联系；其余大批城市属于五级，主要是哈尔滨、长春、沈阳与山东半岛城市之间的联系。总的来说，三大地区的经济关系格局以济南—北京为中心，形成发展主轴，次级发展轴主要存在于北京、天津和山东半岛的淄博、潍坊之间。
通道建设后，济南—北京仍为一级经济联系，烟台—大连一跃成为一级经济联系；济南—天津为二级经济联系；威海—大连、淄博—北京、淄博—北京、潍坊—北京、青岛—北京为三级经济联系；沈阳与北京、天津、烟台之间，济南与石家庄、保定、唐山之间形成了四级经济联系；其余大批城市之间为五级经济联系。总的来说，三大地区的发展主轴出现了济南—北京、烟台—大连的双中心结构，不过，济南—北京发展轴周边形成了层次分明的经济空间结构，烟台—大连发展轴的影响效应还不突出。此外，随着大连—烟台经济联系强度的提高，东北地区和山东半岛的主要联系方向进一步向辽宁省的城市集中。

3 通道建设对三大地区经济关系格局的影响效应

3.1 通道建设对经济联系总量的影响

对于东北和山东半岛城市，跨海通道可以大大缩短两地之间的旅行时间，从而促进其经济联系量的飞跃式增长。而东北和华北之间以及华北和山东半岛之间，由于通道建设并未直接带来交通通达性的改变，对其经济联系量的影响也较小。因此，本节只分析通道建设前后东北、华北城市对于山东半岛城市经济联系总量的变化，以及华北、山东半岛城市对于东北城市经济联系总量的变化。因篇幅所限，选取经济联系总量排序位于前二十位的城市进行分析（表2、表3）。
表2 通道建设前后东北、华北对山东半岛经济联系总量前20位城市（亿元·万人/h2）

Tab.2 The total economic relations of the top 20 cities in pre and post-construction era(Northeast China and North China to Shandong Peninsula)

位序 城市 2016年
经济联系量		 城市 2040年
经济联系量
1 北京 9159179 北京 34092521
2 天津 7605823 天津 22762247
3 沧州 3301704 大连 30215630
4 廊坊 2407554 沧州 11636385
5 唐山 2213636 廊坊 9960424
6 保定 1603129 保定 5876804
7 石家庄 1354187 唐山 5852715
8 衡水 929797 石家庄 5228854
9 邯郸 697463 沈阳 4187982
10 邢台市 507702 哈尔滨 3436019
11 沈阳 497636 长春 2814909
12 秦皇岛 443561 邯郸 2576023
13 太原 425504 衡水 2478003
14 大连 379378 邢台 2104326
15 长春 352389 鞍山 1598796
16 哈尔滨 323837 太原 1593032
17 张家 258342 秦皇岛 1546698
18 锦州 227244 营口 1484362
19 晋中 222923 锦州 880470
20 鞍山 186102 张家口 825226
表3 通道建设前后华北、山东半岛对东北经济联系总量前20位城市（亿元·万人/h2）

Tab.3 The total economic relations of the top 20 cities in pre and post-construction era(North China and Shandong Peninsula to Northeast China)

位序 城市 2016年
经济联系量		 城市 2040年
经济联系量
1 天津 4520053 烟台 34061265
2 北京 4181260 北京 11009963
3 唐山 3068318 天津 9412998
4 秦皇岛 1516514 威海 6280526
5 石家庄 1233402 唐山 5592644
6 保定 1110598 潍坊 4935923
7 沧州 981037 秦皇岛 3556223
8 济南 978216 石家庄 3353690
9 廊坊 720679 青岛 3041670
10 潍坊 696867 保定 2869336
11 邯郸 694494 济南 2708837
12 青岛 693794 沧州 2445361
13 淄博 527736 淄博 2424724
14 邢台 492547 廊坊 2125302
15 烟台 443571 邯郸 1819907
16 太原 337225 邢台 1445207
17 衡水 276805 太原 899850
18 赤峰 238389 日照 795816
19 张家口 237031 张家口 540830
20 晋中 181532 衡水 530312
对于东北、华北城市（表2），通道建设前，与山东半岛联系紧密的主要是北京、天津以及河北省的沧州、廊坊、唐山等；山西省只有太原、晋中两市排在前列；东北的沈阳、大连、长春、哈尔滨等位于前二十。通道建设后，东北的大连与山东半岛的经济联系总量显著提升，位列第三，东北其他城市位序也都有不同程度的提高；河北省大部分城市仍位于前列，不过位序略有下降；山西省城市的位序整体下降。总的来看，与华北相比，跨海通道建设主要促进了东北部分城市与山东半岛经济联系总量的提高。
对于华北、山东半岛城市（表3），通道建设前，与东北联系紧密的主要是天津、北京和河北省的唐山、秦皇岛、石家庄等；山西省的太原和晋中位于前列；山东半岛除日照、威海之外，与东北的联系较为紧密。通道建设后，山东半岛的烟台与东北的经济联系总量位列第一，山东半岛其他城市的位序都有不同程度的提高，尤其是威海和日照，从中下游上升到前列；河北省和山西省的城市位序下降。相对来说，跨海通道对于山东半岛城市与东北的经济联系总量有明显的提升效应。

3.2 通道建设对经济关系空间格局的影响

为了探讨跨海通道对于三大地区经济关系格局的空间影响效应，本节做出东北、华北对山东半岛的经济联系总量变化值地图（图2）和华北、山东半岛对东北的经济联系总量变化值地图（图3），运用自然断裂点分析法将变化值分为五级。
图2 东北、华北对山东半岛经济联系总量变化

Fig.2 The evolution of the total economic relations（Northeast China and North China to Shandong Peninsula）

图3 华北、山东半岛对东北经济联系总量变化

Fig.3 The evolution of the total economic relations（North China and Shandong Peninsula to Northeast China）

从华北、东北对山东半岛的经济关系空间格局演化来看（图2），跨海通道对于大连的影响效应最为显著，其次为哈尔滨、沈阳、长春和辽东半岛城市，而东北大部分城市经济联系总量变化并不明显。其影响呈现以大连和辽东半岛为演化核心，以大连—沈阳—长春—哈尔滨为轴线，向周边圈层递减的格局。不过，与东北相比，华北并未受到跨海通道的直接影响，其经济关系总量变化也十分明显，呈现以京、津为演化核心，向周边地区圈层递减的变化趋势。
从东北、山东半岛对华北的经济关系空间格局演化来看（图3），跨海通道对于山东半岛城市的影响效应最为显著，烟台、威海变化最明显，山东半岛其他城市与东北的经济联系总量也有大幅增加。呈现以烟台—威海为演化核心，向山东半岛西北、东南方向递减的格局。同样，与山东半岛相比，华北并未受到跨海通道的直接影响，其经济关系总量变化也十分明显，呈现以京、津为演化核心，向周边地区圈层递减的变化趋势。
同时，根据三大地区经济联系总量变化率，进一步探讨跨海通道建设的空间影响效应（图4）。从变化率来看，受到影响最为显著的是山东半岛的烟台、威海和东北的大连；其次为烟台、威海周边城市，以及长春、哈尔滨等省会城市；再次为山东半岛其他城市，以及沈阳为核心的辽东半岛城市；其余大部分城市变化率较小。因此，跨海通道的空间影响效应基本符合距离衰减规律。即对于通道端点城市影响最大，对于端点区域也有较明显影响，但对于离通道较远的大部分城市和区域（除哈尔滨、长春）则影响较小。
图4 三大地区经济联系总量变化率

Fig.4 The ratio of total economic ralations of the three areas

4 结论与讨论

东北、华北、山东半岛地区的经济发展水平在全国居重要地位，但与发育成熟的长三角、珠三角相比，有较大发展差距。相关研究认为由于渤海的自然阻隔，三大地区形成了三个相对独立的经济单元，造成产业和经济联系的弱化。而跨海通道的建设可以连接山东半岛和辽东半岛，大大缩减东北和山东半岛的交通距离，进而促进三大地区的协同合作，改善整个地区的经济关系格局。
但是作为一个巨型工程，需要慎重考察其影响效应，除了探讨建设的可行性，也要研究不可行性。本文利用引力模型、ARIMA模型等计量方法，通过实证研究考察了渤海跨海通道建设前后，即2016、2040年东北、华北和山东半岛三大地区经济联系量及经济关系格局的演化。结果表明，通道建设前，三大地区的经济关系格局以济南—北京为发展主轴，华北和山东半岛城市之间形成次级发展轴。通道建设后，形成了济南—北京和烟台—大连双主轴结构。并且，随着大连—烟台经济联系强度的提高，东北和山东半岛的主要联系方向进一步向辽宁省的城市集中。不过，尽管烟台—大连的经济联系显著增强，但其周边尚未形成明显的经济空间结构层次，说明其影响效应还不突出。
同时，通过分析跨海通道的影响效应，发现对于华北、东北与山东半岛的经济关系，呈现以大连和辽东半岛为演化核心，向周边圈层递减的影响格局。对于东北、山东半岛与华北的经济关系，呈现以烟台—威海为演化核心，向山东半岛西北、东南方向递减的影响格局。而与东北、山东半岛相比，华北并未受到跨海通道的直接影响，其经济联系总量变化也十分明显，这说明通道建设对于东北、山东半岛经济联系的提升尚未形成规模带动效应。当然通道建设也存在对少数较远城市的影响，如长春、哈尔滨经济联系量明显增加。在通道的影响下，未来可能进一步增强远距离区域的经济联系，对于促进辽东半岛与山东半岛的联系、促进东北振兴有着积极意义；进而可以推动东北、华北、山东半岛三大地区的要素流动，推动环渤海经济圈的一体化发展。
不过总的来说，根据本文所涉及时间段，对于东北、华北、山东半岛三大地区，渤海跨海通道仅仅为端点城市（大连和烟台）、端点区域（大连和烟台临近城市）、端点地区（辽东半岛和山东半岛）的经济联系带来显著提升，而对于大部分区域的影响并不显著。可以推断，通道近期建设的影响效应相对有限，并未造成大范围经济关系格局的根本性变化。甚至由于其对端点区域的显著提升作用，带来资源、要素向端点区域集中，或许会带来其他区域弱化、边缘化的负面效应。因此，对于渤海跨海通道的建设，除了探讨其正面效应，还需探讨其负面影响，多角度全方位地考察此类巨型工程建设的可行性和不可行性。

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