摘要：海上絲綢之路的海運網(wǎng)絡(luò)是承擔(dān)其沿線國家貨物運輸?shù)慕煌ü羌埽�反映了沿線各國的貿(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交通網(wǎng)絡(luò)具有明顯的不均衡性，采用可視化方法對交通不均衡性進(jìn)行分析，有助于深度刻畫海運網(wǎng)絡(luò)空間格局，制定優(yōu)化策略�；�于船舶自動識別系統(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網(wǎng)絡(luò)，基于此，對交通不均衡性所體現(xiàn)的國家海運角色與海運關(guān)系進(jìn)行了研究，使用ECharts開源可視化庫展示了海運交通不均衡引致的不同國家的海運角色及各國海運聯(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網(wǎng)絡(luò)交通的不均衡性，為精細(xì)化解析海運網(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(簡稱海上絲路)倡議的不斷推進(jìn)，沿線各國經(jīng)濟(jì)合作更加緊密，海運交通聯(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貿(mào)易合作的時空態(tài)勢和交通網(wǎng)絡(luò)的薄弱點，有助于從國家戰(zhàn)略高度協(xié)調(diào)海運貿(mào)易關(guān)系，制定宏觀的經(jīng)貿(mào)合作策略，為實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化[5]提供科學(xué)參考。

　　現(xiàn)有海運網(wǎng)絡(luò)交通不均衡性的研究大多通過港口績效[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)來間接體現(xiàn)交通不均衡性。實際上，交通不均衡反映各節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的相互聯(lián)系與差異，表征著各國在海運網(wǎng)絡(luò)中扮演的角色及各國間的交通關(guān)系。海運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]運用基尼系數(shù)對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)的空間動力學(xué)信息�；�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，評估交通整合對集裝箱行業(yè)的影響。Xu等[16]運用主導(dǎo)流分析研究全球航運網(wǎng)絡(luò)各航區(qū)地位的不均衡演變規(guī)律，證實了交通總量并不能充分反映節(jié)點地位的假設(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行機(jī)制，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自身角色和相互之間關(guān)系的判定與維護(hù)有著無可替代的天然優(yōu)勢。利用船舶自動識別系統(tǒng)(automaticidentifica⁃tionsystem，AIS)傳感器能夠獲取船舶的實時航行信息[17，18]，提高海運網(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)建實時海運交通網(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)流分析方法對海運交通不均衡特性進(jìn)行探析，同時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的海運交通角色和交通關(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與亞歐非國家政治、經(jīng)濟(jì)、文化往來通道的統(tǒng)稱，是具有歷史意義的文明傳播之路[20]�，F(xiàn)在，海上絲路的合作對象擴(kuò)大至世界各國，以亞歐非經(jīng)濟(jì)帶一體為目標(biāo)，為中國和海上絲路沿線各合作國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。據(jù)此確定本文研究區(qū)域為在海上絲路處于主導(dǎo)地位的位于東北亞、東南亞、西亞和歐洲沿線的39個國家。

　　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、港口號及時間戳等信息作為一條起訖點(origindestination，OD)數(shù)據(jù)。涉及海上絲路沿線39個國家，最終得到交通流OD數(shù)據(jù)257715條，本文研究單元是國家，因此，結(jié)合全球港口索引文件以及國家基本信息將港口進(jìn)行國家歸屬劃分，將某一國家的抵、離港數(shù)據(jù)相加，形成以國家為節(jié)點的海運網(wǎng)絡(luò)。

　　1.3研究方法

　　采用多重流分析方法探測交通不均衡性引致的國家海運交通角色與關(guān)系的不同，采用Gephi和ECharts來可視化海運交通網(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，交通流分布與節(jié)點的關(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)而可以識別出目標(biāo)節(jié)點的競爭協(xié)同關(guān)系等。

　　2)競爭與協(xié)同模型。運用多重流分析法得出的顯著流不僅能反映節(jié)點的重要性，還能反映節(jié)點間的關(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開源庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。Gephi軟件是一款開源免費的復(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是一個基于JavaScript的開源可視化圖表庫，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。

　　2交通不均衡性的可視化分析

　　2.1海運交通網(wǎng)絡(luò)表達(dá)

　　在Gephi軟件中采用GeoLayout布局算法對各國及其交通流聯(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)點位置，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(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)點文件，包括ID、Label、Latitude和Longitude字段，邊文件包括Source、Target節(jié)點以及Weight字段，布局選擇GeoLayout算法，使其結(jié)構(gòu)形狀依據(jù)節(jié)點的經(jīng)緯度位置變化;②在外觀設(shè)置中渲染節(jié)點和邊，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，生成各國交通流聯(lián)系的可視化圖像。

　　2.2國家海運交通角色分析

　　通過顯著流分析，構(gòu)建海運網(wǎng)絡(luò)的主干結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步分析各國的海運角色。為形象直觀地刻畫不同國家的海運角色，本文將各國所承擔(dān)的海運交通流量等級劃分為大于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)域為單元將其劃分為4個版塊，繪制國家海運交通角色評估圖。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，西亞以及東南亞國家對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、范圍最廣的國家是中國，除對東南亞存在交通流依賴外，中國還與西亞的阿聯(lián)酋和沙特阿拉伯存在重要的交通關(guān)系。在東南亞，馬來西亞承擔(dān)的區(qū)際顯著流較多。從各區(qū)域內(nèi)部來看，在歐洲，意大利對海上交通流具有強(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)酋對區(qū)域內(nèi)海上交通流的控制能力強(qiáng)于其他國家，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個國家的顯著交通流。

　　在東北亞，中國承擔(dān)區(qū)域內(nèi)所有國家的顯著交通流，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)國家，有“世界工廠”之稱的中國成為東北亞地區(qū)乃至世界海運交通的“集散中心”。在東南亞，新加坡對海上交通流的控制力較該區(qū)域其他國家更強(qiáng)。綜上來看，意大利、新加坡和中國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)，對地中海區(qū)域的海運貿(mào)易起到了積極的推動作用。沙特阿拉伯是海上絲路國家中與各地區(qū)海運交通聯(lián)系最均衡的國家，為歐洲和亞洲構(gòu)建起了海運貿(mào)易的橋梁。

　　2.3各國海運關(guān)系分析

　　從關(guān)系的數(shù)量和強(qiáng)度兩個層面對國家海運關(guān)系進(jìn)行定量分析，基于競爭-協(xié)同模型，采用ECharts統(tǒng)計和可視化方法展示各區(qū)域內(nèi)各個國家承擔(dān)的競爭和協(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，競爭與協(xié)同關(guān)系趨勢線走向相似。定義度值大于30的國家為高層次國家，度值為(20，30]的國家為中層次國家，度值為(10，20]的國家為低層次國家。

　　可以看到，西亞和歐洲地中海地區(qū)的國家兩極分化明顯，相比之下，東亞各國的交通關(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;歐洲競爭、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，各國跨區(qū)遠(yuǎn)洋交通目前仍有較大發(fā)展空間，各國應(yīng)積極主動加強(qiáng)跨區(qū)海運貿(mào)易合作。繼續(xù)從區(qū)際和區(qū)域兩個視角探究交通關(guān)系。使用ECharts可視化庫構(gòu)建弦圖，以形象刻畫交通關(guān)系，根據(jù)不同國家權(quán)重大小構(gòu)造不同半徑的節(jié)點，按照起始節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點的強(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，在競爭網(wǎng)絡(luò)中處于核心地位的國家在協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中也處于核心地位，與核心國存在競爭與協(xié)同交通關(guān)系的國家高度重合。因此，大多數(shù)國家間既有競爭交通關(guān)系又有協(xié)同交通關(guān)系，形成競爭-協(xié)同型交通關(guān)系。

　　其中，中國、新加坡、馬來西亞承擔(dān)的區(qū)際交通關(guān)系最多，進(jìn)一步對這3個國家的海運交通關(guān)系進(jìn)行研究�？梢园l(fā)現(xiàn)，中國、新加坡和馬來西亞相互之間海運交通聯(lián)系作用很強(qiáng)，此外，馬來西亞與歐洲的希臘、法國、意大利，西亞的阿聯(lián)酋、沙特阿拉伯和東北亞的韓國競爭-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、日本存在較強(qiáng)的競爭-協(xié)同型交通關(guān)系。因此，地理鄰近的海運大國間更易形成區(qū)域內(nèi)較強(qiáng)的競爭-協(xié)同型交通關(guān)系。

　　3結(jié)束語

　　海上絲路海運交通網(wǎng)絡(luò)的不均衡性體現(xiàn)在沿線國家在海運網(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)建海運交通網(wǎng)絡(luò)，采用顯著流方法通過ECharts可視化庫對國家的交通角色和國家間的交通關(guān)系進(jìn)行了可視化分析，得出了以下結(jié)論：

　　1)從海上絲路海運網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，海運網(wǎng)絡(luò)空間分布不均引致沿線國家海運地位及聯(lián)系特征差異明顯，意大利、新加坡和中國在海上絲路海運網(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家兩極分化明顯，東亞國家表現(xiàn)均衡;從交通關(guān)系強(qiáng)度上看，東南亞國家間關(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)國家間已形成了競爭-協(xié)同型交通關(guān)系。

　　2)從可視化的手段來看，Gephi軟件和ECharts可視化庫能夠優(yōu)美展示海運交通網(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”海運交通不均衡與海運交通關(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.中國區(qū)域交通優(yōu)勢的甄別方法及應(yīng)用分析[J].地理學(xué)報，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