摘要：海上絲綢之路的海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)是承擔(dān)其沿線國(guó)家貨物運(yùn)輸?shù)慕煌ü羌埽�反映了沿線各國(guó)的貿(mào)易關(guān)系。經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡和地緣政治等因素使得海運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)具有明顯的不均衡性，采用可視化方法對(duì)交通不均衡性進(jìn)行分析，有助于深度刻畫海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間格局，制定優(yōu)化策略。基于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(automaticidentificationsystem，AIS)軌跡數(shù)據(jù)，使用Gephi軟件構(gòu)建了海上絲綢之路的海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，基于此，對(duì)交通不均衡性所體現(xiàn)的國(guó)家海運(yùn)角色與海運(yùn)關(guān)系進(jìn)行了研究，使用ECharts開源可視化庫(kù)展示了海運(yùn)交通不均衡引致的不同國(guó)家的海運(yùn)角色及各國(guó)海運(yùn)聯(lián)系的差異。研究結(jié)果表明，采用不同的可視化分析方法能直觀形象地展示海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)交通的不均衡性，為精細(xì)化解析海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的空間格局及地理網(wǎng)絡(luò)關(guān)系提供有效的技術(shù)支撐。

　　關(guān)鍵詞：海上絲綢之路;海運(yùn)網(wǎng)絡(luò);交通不均衡性;可視化分析;Gephi;ECharts

　　隨著21世紀(jì)海上絲綢之路(簡(jiǎn)稱海上絲路)倡議的不斷推進(jìn)，沿線各國(guó)經(jīng)濟(jì)合作更加緊密，海運(yùn)交通聯(lián)系愈加頻繁，使得資源配置加速，交通不均衡性越發(fā)突出[1-3]。交通網(wǎng)絡(luò)的不均衡性反映了各國(guó)貿(mào)易的空間關(guān)系[4]，研究這種不均衡性有利于探析海運(yùn)貿(mào)易合作的時(shí)空態(tài)勢(shì)和交通網(wǎng)絡(luò)的薄弱點(diǎn)，有助于從國(guó)家戰(zhàn)略高度協(xié)調(diào)海運(yùn)貿(mào)易關(guān)系，制定宏觀的經(jīng)貿(mào)合作策略，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化[5]提供科學(xué)參考。

　　現(xiàn)有海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)交通不均衡性的研究大多通過港口績(jī)效[6-8]、港口系統(tǒng)集中度[9，10]、樞紐港地位[11-13]等量化指標(biāo)來(lái)間接體現(xiàn)交通不均衡性。實(shí)際上，交通不均衡反映各節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的相互聯(lián)系與差異，表征著各國(guó)在海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中扮演的角色及各國(guó)間的交通關(guān)系。海運(yùn)交通不均衡的研究方法主要分為指標(biāo)法與網(wǎng)絡(luò)流分析法兩類。

　　Notteboom等[14]運(yùn)用基尼系數(shù)對(duì)1975—2003年間歐洲和北美地區(qū)港口的貨流集中度演變進(jìn)行了比較，得到北美港口的貨物集中度更高的結(jié)論。指標(biāo)法通過比較數(shù)值進(jìn)行度量，解釋性較差，且不能反映網(wǎng)絡(luò)的空間動(dòng)力學(xué)信息。基于網(wǎng)絡(luò)流分析方法進(jìn)行研究較為新穎，Wang等[15]基于圖論探索海運(yùn)交通不均衡特性，并以東亞港口為研究案例，分析內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)及空間交互作用，評(píng)估交通整合對(duì)集裝箱行業(yè)的影響。Xu等[16]運(yùn)用主導(dǎo)流分析研究全球航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)各航區(qū)地位的不均衡演變規(guī)律，證實(shí)了交通總量并不能充分反映節(jié)點(diǎn)地位的假設(shè)。

　　網(wǎng)絡(luò)流分析將網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)屬性考慮在內(nèi)，能夠更加綜合、細(xì)致地反映交通流模式的形成和運(yùn)行機(jī)制，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身角色和相互之間關(guān)系的判定與維護(hù)有著無(wú)可替代的天然優(yōu)勢(shì)。利用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(automaticidentifica⁃tionsystem，AIS)傳感器能夠獲取船舶的實(shí)時(shí)航行信息[17，18]，提高海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)研究的精度與準(zhǔn)確度[19]。利用AIS數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確構(gòu)建實(shí)時(shí)海運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)，從而更有效地分析交通不均衡性。因此，本文基于AIS船舶軌跡數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)流分析方法對(duì)海運(yùn)交通不均衡特性進(jìn)行探析，同時(shí)采用了不同的可視化表達(dá)形式，以直觀、科學(xué)地展示海上絲路沿線各國(guó)的海運(yùn)交通角色和交通關(guān)系。

　　1數(shù)據(jù)和方法

　　1.1研究區(qū)域

　　絲綢之路是古代中國(guó)與亞歐非國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、文化往來(lái)通道的統(tǒng)稱，是具有歷史意義的文明傳播之路[20]。現(xiàn)在，海上絲路的合作對(duì)象擴(kuò)大至世界各國(guó)，以亞歐非經(jīng)濟(jì)帶一體為目標(biāo)，為中國(guó)和海上絲路沿線各合作國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。據(jù)此確定本文研究區(qū)域?yàn)樵诤Ｉ辖z路處于主導(dǎo)地位的位于東北亞、東南亞、西亞和歐洲沿線的39個(gè)國(guó)家。

　　1.2研究數(shù)據(jù)

　　基于AIS軌跡數(shù)據(jù)與全球港口索引文件提取船舶抵、離港信息，將每艘船舶一次抵港與離港的經(jīng)緯度、港口號(hào)及時(shí)間戳等信息作為一條起訖點(diǎn)(origindestination，OD)數(shù)據(jù)。涉及海上絲路沿線39個(gè)國(guó)家，最終得到交通流OD數(shù)據(jù)257715條，本文研究單元是國(guó)家，因此，結(jié)合全球港口索引文件以及國(guó)家基本信息將港口進(jìn)行國(guó)家歸屬劃分，將某一國(guó)家的抵、離港數(shù)據(jù)相加，形成以國(guó)家為節(jié)點(diǎn)的海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。

　　1.3研究方法

　　采用多重流分析方法探測(cè)交通不均衡性引致的國(guó)家海運(yùn)交通角色與關(guān)系的不同，采用Gephi和ECharts來(lái)可視化海運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)及進(jìn)行交通不均衡性的表達(dá)。

　　1.3.1多重流分析

　　多重流分析將高于一定閾值的流均考慮在內(nèi)，關(guān)注的是海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中所有較顯著的連接。

　　1)交通流流向與表征的關(guān)系。根據(jù)多重流的特點(diǎn)，交通流分布與節(jié)點(diǎn)的關(guān)系存在著不同的分散模式，表現(xiàn)出不同的依賴、互補(bǔ)關(guān)系，進(jìn)而可以識(shí)別出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)協(xié)同關(guān)系等。

　　2)競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同模型。運(yùn)用多重流分析法得出的顯著流不僅能反映節(jié)點(diǎn)的重要性，還能反映節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系[21]。

　　1.3.2可視化方法及軟件

　　根據(jù)可視化表達(dá)的需求，采用Gephi軟件和ECharts開源庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。Gephi軟件是一款開源免費(fèi)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件，多用于各種網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜系統(tǒng)的交互可視化，是當(dāng)前科學(xué)數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的一款重要軟件，它不但能處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集并生成漂亮的可視化圖形，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和分類，并且提供了10余種不同的布局算法，可以根據(jù)不同需要生成優(yōu)美的展示效果。

　　當(dāng)前針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)、生物網(wǎng)絡(luò)、連接分析、社交圖譜等的大多數(shù)探索性數(shù)據(jù)分析基本上都是基于該軟件進(jìn)行的。ECharts是一個(gè)基于JavaScript的開源可視化圖表庫(kù)，其圖表類型豐富，渲染引擎多樣，支持?jǐn)?shù)據(jù)過濾、聚類、回歸等分析，可以實(shí)現(xiàn)同一份數(shù)據(jù)的多維度分析，還具有開源交互等功能，因此成為當(dāng)前諸多領(lǐng)域進(jìn)行可視化分析的首選開源庫(kù)。

　　2交通不均衡性的可視化分析

　　2.1海運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)表達(dá)

　　在Gephi軟件中采用GeoLayout布局算法對(duì)各國(guó)及其交通流聯(lián)系進(jìn)行可視化。GeoLayout算法使用經(jīng)緯度坐標(biāo)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)位置，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行地理布局，即能根據(jù)地理編碼屬性(緯度和經(jīng)度)和標(biāo)準(zhǔn)投影顯示圖形。采用GeoLayout布局算法進(jìn)行海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)可視化的基本步驟如下：

　　①在Gephi軟件中導(dǎo)入節(jié)點(diǎn)文件，包括ID、Label、Latitude和Longitude字段，邊文件包括Source、Target節(jié)點(diǎn)以及Weight字段，布局選擇GeoLayout算法，使其結(jié)構(gòu)形狀依據(jù)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度位置變化;②在外觀設(shè)置中渲染節(jié)點(diǎn)和邊，指定顏色、尺寸、標(biāo)簽等;③通過預(yù)覽界面調(diào)節(jié)參數(shù)，美化復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的可視化效果，并使用Inkscape軟件將GeoLayout算法的可視化效果圖與ArcMap制作的地理底圖(亞洲、歐洲、非洲、大洋洲)疊加，生成各國(guó)交通流聯(lián)系的可視化圖像。

　　2.2國(guó)家海運(yùn)交通角色分析

　　通過顯著流分析，構(gòu)建海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的主干結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步分析各國(guó)的海運(yùn)角色。為形象直觀地刻畫不同國(guó)家的海運(yùn)角色，本文將各國(guó)所承擔(dān)的海運(yùn)交通流量等級(jí)劃分為大于10000、大于3000、大于100，采用Gephi軟件繪制關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，并以區(qū)域?yàn)閱卧獙⑵鋭澐譃?個(gè)版塊，繪制國(guó)家海運(yùn)交通角色評(píng)估圖。從區(qū)際角度看，在歐洲地中海地區(qū)，希臘承擔(dān)的區(qū)際間顯著流最多，西亞以及東南亞國(guó)家對(duì)希臘存在交通流依賴。在西亞，土耳其承擔(dān)的區(qū)際顯著流最多，來(lái)自歐洲地中海的西班牙、馬耳他、意大利和希臘以及俄羅斯。

　　在歐洲地中海-西亞地區(qū)，希臘-土耳其-塞浦路斯-黎巴嫩-以色列形成了跨域海上交通流集中圈。東北亞地區(qū)承擔(dān)區(qū)際顯著流最多、范圍最廣的國(guó)家是中國(guó)，除對(duì)東南亞存在交通流依賴外，中國(guó)還與西亞的阿聯(lián)酋和沙特阿拉伯存在重要的交通關(guān)系。在東南亞，馬來(lái)西亞承擔(dān)的區(qū)際顯著流較多。從各區(qū)域內(nèi)部來(lái)看，在歐洲，意大利對(duì)海上交通流具有強(qiáng)勁的控制能力，承擔(dān)歐洲地中海沿線所有國(guó)家的顯著交通流，成為歐洲地中海地區(qū)首屈一指的船舶“集散中心”。在西亞地區(qū)，阿聯(lián)酋對(duì)區(qū)域內(nèi)海上交通流的控制能力強(qiáng)于其他國(guó)家，承擔(dān)了阿曼、巴林、卡塔爾、科威特、沙特阿拉伯、伊拉克和伊朗7個(gè)國(guó)家的顯著交通流。

　　在東北亞，中國(guó)承擔(dān)區(qū)域內(nèi)所有國(guó)家的顯著交通流，且承擔(dān)的顯著交通流數(shù)量在區(qū)域內(nèi)遙遙領(lǐng)先。作為世界上最大的制造業(yè)國(guó)家，有“世界工廠”之稱的中國(guó)成為東北亞地區(qū)乃至世界海運(yùn)交通的“集散中心”。在東南亞，新加坡對(duì)海上交通流的控制力較該區(qū)域其他國(guó)家更強(qiáng)。綜上來(lái)看，意大利、新加坡和中國(guó)在海上絲路海上交通網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著支柱作用，而作為局部樞紐的希臘、土耳其以及以色列等構(gòu)建起了地中海東部海域的主要交通流結(jié)構(gòu)，對(duì)地中海區(qū)域的海運(yùn)貿(mào)易起到了積極的推動(dòng)作用。沙特阿拉伯是海上絲路國(guó)家中與各地區(qū)海運(yùn)交通聯(lián)系最均衡的國(guó)家，為歐洲和亞洲構(gòu)建起了海運(yùn)貿(mào)易的橋梁。

　　2.3各國(guó)海運(yùn)關(guān)系分析

　　從關(guān)系的數(shù)量和強(qiáng)度兩個(gè)層面對(duì)國(guó)家海運(yùn)關(guān)系進(jìn)行定量分析，基于競(jìng)爭(zhēng)-協(xié)同模型，采用ECharts統(tǒng)計(jì)和可視化方法展示各區(qū)域內(nèi)各個(gè)國(guó)家承擔(dān)的競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)同關(guān)系度值分布和占比以及各區(qū)域的交通關(guān)系強(qiáng)度，可以看出，競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同關(guān)系趨勢(shì)線走向相似。定義度值大于30的國(guó)家為高層次國(guó)家，度值為(20，30]的國(guó)家為中層次國(guó)家，度值為(10，20]的國(guó)家為低層次國(guó)家。

　　可以看到，西亞和歐洲地中海地區(qū)的國(guó)家兩極分化明顯，相比之下，東亞各國(guó)的交通關(guān)系則更均衡。從關(guān)系的空間分布與強(qiáng)度上看，區(qū)際交通關(guān)系遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于區(qū)域內(nèi)部交通關(guān)系，關(guān)系強(qiáng)度與總體平均強(qiáng)度值相近。在各區(qū)域內(nèi)部，西亞的交通關(guān)系最多，但強(qiáng)度遠(yuǎn)未達(dá)到總體平均強(qiáng) 度;歐洲競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)同關(guān)系比西亞少，但關(guān)系強(qiáng)度更大;東南亞交通關(guān)系極強(qiáng);東北亞交通關(guān)系強(qiáng)度僅次于東南亞。因此，各國(guó)跨區(qū)遠(yuǎn)洋交通目前仍有較大發(fā)展空間，各國(guó)應(yīng)積極主動(dòng)加強(qiáng)跨區(qū)海運(yùn)貿(mào)易合作。繼續(xù)從區(qū)際和區(qū)域兩個(gè)視角探究交通關(guān)系。使用ECharts可視化庫(kù)構(gòu)建弦圖，以形象刻畫交通關(guān)系，根據(jù)不同國(guó)家權(quán)重大小構(gòu)造不同半徑的節(jié)點(diǎn)，按照起始節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)、弱關(guān)系以及權(quán)重確定線數(shù)據(jù)。

　　關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中的強(qiáng)關(guān)系占比70%以上，故顯著交通關(guān)系網(wǎng)絡(luò)以強(qiáng)關(guān)系為主。另外，在競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)中處于核心地位的國(guó)家在協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中也處于核心地位，與核心國(guó)存在競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同交通關(guān)系的國(guó)家高度重合。因此，大多數(shù)國(guó)家間既有競(jìng)爭(zhēng)交通關(guān)系又有協(xié)同交通關(guān)系，形成競(jìng)爭(zhēng)-協(xié)同型交通關(guān)系。

　　其中，中國(guó)、新加坡、馬來(lái)西亞承擔(dān)的區(qū)際交通關(guān)系最多，進(jìn)一步對(duì)這3個(gè)國(guó)家的海運(yùn)交通關(guān)系進(jìn)行研究。可以發(fā)現(xiàn)，中國(guó)、新加坡和馬來(lái)西亞相互之間海運(yùn)交通聯(lián)系作用很強(qiáng)，此外，馬來(lái)西亞與歐洲的希臘、法國(guó)、意大利，西亞的阿聯(lián)酋、沙特阿拉伯和東北亞的韓國(guó)競(jìng)爭(zhēng)-協(xié)同型交通關(guān)系較強(qiáng)。新加坡與歐洲的西班牙、希臘、意大利，西亞的阿聯(lián)酋和東北亞的韓國(guó)、日本存在較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)-協(xié)同型交通關(guān)系。因此，地理鄰近的海運(yùn)大國(guó)間更易形成區(qū)域內(nèi)較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)-協(xié)同型交通關(guān)系。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　海上絲路海運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)的不均衡性體現(xiàn)在沿線國(guó)家在海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)的不同角色及其之間的不同交通關(guān)系，本文通過Gephi軟件利用AIS軌跡數(shù)據(jù)構(gòu)建海運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)，采用顯著流方法通過ECharts可視化庫(kù)對(duì)國(guó)家的交通角色和國(guó)家間的交通關(guān)系進(jìn)行了可視化分析，得出了以下結(jié)論：

　　1)從海上絲路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間分布不均引致沿線國(guó)家海運(yùn)地位及聯(lián)系特征差異明顯，意大利、新加坡和中國(guó)在海上絲路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)了極為重要的角色，希臘-土耳其-塞浦路斯-黎巴嫩-以色列形成了歐洲地中海-西亞地區(qū)海運(yùn)交通圈，沙特阿拉伯是亞歐貿(mào)易的橋梁;從交通關(guān)系數(shù)量上看，歐洲地中海與西亞國(guó)家兩極分化明顯，東亞國(guó)家表現(xiàn)均衡;從交通關(guān)系強(qiáng)度上看，東南亞國(guó)家間關(guān)系強(qiáng)度最強(qiáng)，西亞的關(guān)系強(qiáng)度最弱;從交通關(guān)系類型上看，大多數(shù)國(guó)家間已形成了競(jìng)爭(zhēng)-協(xié)同型交通關(guān)系。

　　2)從可視化的手段來(lái)看，Gephi軟件和ECharts可視化庫(kù)能夠優(yōu)美展示海運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征，深度刻畫交通不均衡性引致的國(guó)家角色及交通關(guān)系的差異，將復(fù)雜的地理問題形象化，使分析結(jié)果更具可讀性和可解釋性。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]MouNaixia，RenHaonan，ZhengYunhao，etal.Traf⁃ficInequalityandRelationsinMaritimeSilkRoad：aNetworkFlowAnalysis[J].ISPRSInternationalJour⁃nalofGeo-Information，2021，10(1)：40

　　[2]JiangBao，LiJian，GongChunxia.MaritimeShippingandExportTradeon“MaritimeSilkRoad”[J].TheAsianJournalofShippingandLogistics，2018，34(2)：83-90

　　[3]任浩楠.“海上絲綢之路”海運(yùn)交通不均衡與海運(yùn)交通關(guān)系研究：基于網(wǎng)絡(luò)流分析視角[D].青島：山東科技大學(xué)，2021

　　[4]金鳳君，王成金，李秀偉.中國(guó)區(qū)域交通優(yōu)勢(shì)的甄別方法及應(yīng)用分析[J].地理學(xué)報(bào)，2008，63(8)：787-798

　　[5]HeDan，YinQingmei，ZhengManxin，etal.Trans⁃portandRegionalEconomicIntegration：EvidencefromtheChang-Zhu-TanRegioninChina[J].Trans⁃portPolicy，2019，79：193-203

　　作者：牟乃夏1任浩楠1，2張靈先1鄭允豪1，3宋沛林1劉志文1徐幻青1