基于AHP-RS的沿海都市帶主要港口評價實(shí)證分析

王杰，廖虹

（大連海事大學(xué)交通運(yùn)輸管理學(xué)院，遼寧 大連 116026）

區(qū)域經(jīng)濟(jì)正逐步成為全球經(jīng)濟(jì)的新增長點(diǎn)，因此，區(qū)域港口群資源整合也成了當(dāng)前航運(yùn)業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)之一。在此背景下，區(qū)域港口群如何通過有序規(guī)劃發(fā)展以實(shí)現(xiàn)資源有效整合成了當(dāng)前人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前世界上區(qū)域港口群大都位于沿海都市帶，本文將以國內(nèi)外沿海都市帶為例，通過定量化形式考察都市帶內(nèi)主要港口相對規(guī)模水平，分析港口間的規(guī)模差距，進(jìn)而為區(qū)域港口群有序規(guī)劃發(fā)展提供依據(jù)和思路。

1 研究綜述

當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者對港口評價指標(biāo)體系的研究主要集中于港口競爭力評價。針對港口競爭力評價指標(biāo)體系，張聯(lián)軍，宗蓓華構(gòu)建了運(yùn)營條件、服務(wù)質(zhì)量、港口軟環(huán)境等6個方面的指標(biāo)體系[1]；匡海波，陳樹文設(shè)立了包括港口吞吐能力、港口作業(yè)能力等4個方面的指標(biāo)體系[2]；鄔德林，呂榮勝選取港口吞吐量、標(biāo)箱量、腹地經(jīng)濟(jì)實(shí)力等4個指標(biāo)研究了環(huán)渤海地區(qū)三大樞紐港的競爭力[3]。針對評價對象不同，韓凌芬，陳延藝以福建省港口群內(nèi)的主要港口為研究對象，通過港口貨物吞吐量、工業(yè)產(chǎn)值、對外貿(mào)易等指標(biāo)評價了各主要港口的競爭力[4]。針對評價目的不同，鄭芳建立了包含港口物流規(guī)模、港口物流服務(wù)條件等5個方面的港口發(fā)展?jié)摿υu價指標(biāo)體系[5]。

從層次分析法（AHP）和粗糙集（RS）的研究情況來看，針對AHP的研究已相當(dāng)成熟，并被成功地應(yīng)用于各領(lǐng)域評價中，在此不作贅述。相較而言，對RS的研究則處于一個相對初步的階段。目前，粗糙集已被成功地應(yīng)用于部分領(lǐng)域的數(shù)據(jù)挖掘中，郭婉、吳昊等用粗糙集評估了農(nóng)機(jī)化發(fā)展水平[6]；吳郎、胡紅武用粗糙集對農(nóng)村公務(wù)員素質(zhì)進(jìn)行了評定[7]。在此基礎(chǔ)上，部分學(xué)者開始關(guān)注粗糙集與主觀評價法結(jié)合的綜合評價問題，黃晶晶、熊才權(quán)將粗糙集與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于作戰(zhàn)效能評估研究中[8]；李長坡、王壇利用粗糙集與Delphi對土地定級因素進(jìn)行了分析[9]。而AHP-RS法作為粗糙集數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用方法之一，當(dāng)前已被應(yīng)用于多領(lǐng)域的相關(guān)評價中，大量實(shí)例也證明了其有效性，但目前該法尚未被引入我國港口評價中。

鑒于港口吞吐能力指標(biāo)（即港口吞吐量和集裝箱吞吐量）是衡量港口規(guī)模大小的重要指標(biāo)，為此，本文將以改進(jìn)后的港口吞吐能力指標(biāo)為基礎(chǔ)，構(gòu)建區(qū)域范圍意義上的主要港口評價指標(biāo)體系，以國內(nèi)外沿海都市帶為例，運(yùn)用AHP-RS法對都市帶內(nèi)主要港口進(jìn)行相關(guān)評價分析。

2 沿海都市帶主要港口評價指標(biāo)體系的建立

2.1 沿海都市帶概述

當(dāng)前主流觀點(diǎn)下的全球都市帶共有6個，其中位于沿海的都市帶有5個，分別為美國東北部大都市帶、英格蘭大都市帶、西北歐大都市帶、日本太平洋沿岸大都市帶和中國長三角大都市帶。在此選取具有代表性的4個沿海都市帶進(jìn)行相關(guān)研究。具體情況如表1所示。

表1 世界四大沿海都市帶基本情況

1）美國東北部大都市帶。該都市帶包括紐約、費(fèi)城、巴爾的摩、華盛頓等共40個城市，占美國面積1.5%，美國人口的15%，制造業(yè)產(chǎn)值占美國30%，是美國經(jīng)濟(jì)的核心地帶。從港口角度看，紐約港是美國東部最大的商港，主要從事集裝箱運(yùn)輸；費(fèi)城港主要從事遠(yuǎn)洋貨運(yùn)；巴爾的摩港是大宗散貨轉(zhuǎn)運(yùn)港；波士頓港是以轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)品為主的商港，同時兼有漁港的性質(zhì)。

2）西北歐大都市帶。該都市帶包括大巴黎、萊茵-魯爾、蘭斯塔德3個都市帶，包含巴黎、阿姆斯特丹、布魯塞爾、漢堡等40個城市，占?xì)W盟總面積的1.4%，歐盟總?cè)丝诘?.3%。從港口角度來看，鹿特丹為荷蘭和歐盟貨物集散中心，是歐洲的主要門戶港口；安特衛(wèi)普是以集裝箱和雜貨運(yùn)輸為主的比利時最大港口；漢堡港是集裝箱中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)為主的德國最大港口；不來梅為集客貨運(yùn)于一身的歐洲第四大港。

3） 日本太平洋沿岸大都市帶。該都市帶分為東京、大阪、名古屋3個城市圈，占日本總面積的20%，占全國人口的61%。從港口來看，東京主要以內(nèi)外貿(mào)和集裝箱運(yùn)輸為主的國際樞紐港；橫濱是以工業(yè)品出口和集裝箱港口為主的國際貿(mào)易港；千葉為能源輸入工業(yè)港。

4）中國長三角大都市帶。該都市帶包括上海、南京、杭州、南通、寧波等城市，占全國面積的1%，占人口的5.5%，占全國GDP的近20%。從港口角度來看，上海是中國最大的外貿(mào)港口和國際集裝箱樞紐港；寧波-舟山港是主要的集裝箱、礦石、原油、液體化工中轉(zhuǎn)儲存基地；南京主要以大宗散貨和集裝箱運(yùn)輸為主；南通則以大宗散貨和集裝箱中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)為主。

2.2 主要港口評價指標(biāo)體系的建立

港口規(guī)模主要是指港口自身現(xiàn)有規(guī)模情況。港口吞吐量和集裝箱吞吐量是衡量港口規(guī)模的主要指標(biāo)。港口吞吐量指每年經(jīng)水運(yùn)輸出、輸入港區(qū)并經(jīng)過裝卸作業(yè)的貨物總量，是衡量港口規(guī)模大小最重要的指標(biāo)。港口集裝箱吞吐量也是反映港口規(guī)模的重要指標(biāo)，能在一定程度上反映港口實(shí)力。集裝箱量/總吞吐量反映了港口單位貨物量的集裝箱化水平，能體現(xiàn)港口在區(qū)域內(nèi)競爭力水平，鑒于區(qū)域內(nèi)競爭力較大的港口往往具有更大的規(guī)模，故該指標(biāo)也能在一定程度上反映區(qū)域內(nèi)各港口的規(guī)模水平。

本文以改進(jìn)后的港口吞吐量和集裝箱吞吐量為基本指標(biāo)，建立主要港口評價指標(biāo)體系。鑒于本文研究重點(diǎn)是區(qū)域范圍意義上的主要港口相對規(guī)模水平，故采用相對指標(biāo)，具體用三個指標(biāo)衡量。一是相對集裝箱量，指特定港口占都市帶全部主要港口集裝箱量總和的比例；二是相對總吞吐量，指特定港口總吞吐量占都市帶全部主要港口總吞吐量總和的比例；三是集裝箱量/總吞吐量，指特定港口集裝箱量與其總吞吐量的比值。此外，為更好地體現(xiàn)各指標(biāo)值的穩(wěn)定性，避免因突發(fā)事件而導(dǎo)致某年指標(biāo)值偏離正常水平，各相對指標(biāo)值按年均值確定。

3 基于AHP-RS的區(qū)域主要港口評價步驟

本文將AHP-RS法[10-11]應(yīng)用于沿海都市帶內(nèi)主要港口評價，首先用粗糙集理論的屬性依賴度定義構(gòu)造屬性間相對依賴的客觀判斷矩陣，再結(jié)合層次分析法的主觀判斷矩陣構(gòu)建組合判斷矩陣，最后計算出新判斷矩陣的權(quán)重。該評價法將主客觀賦權(quán)法相結(jié)合，既避免了AHP主觀賦權(quán)的隨意性，又彌補(bǔ)了RS客觀賦權(quán)因過分依賴樣本而存在現(xiàn)實(shí)偏差的缺點(diǎn)，能夠得到理想且實(shí)際的權(quán)重。

3.1 AHP構(gòu)造主觀判斷矩陣

層次分析法（AHP）的基本思想是將復(fù)雜問題分解為若干層次，以專家經(jīng)驗判斷為基礎(chǔ)，采用定性與定量相結(jié)合的方法確定權(quán)重，其實(shí)質(zhì)是利用1～9的整數(shù)及其倒數(shù)作為標(biāo)度構(gòu)造判斷矩陣[11]。具體步驟為：1） 建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型，明確問題的目標(biāo)層、中間層以及方案層。2）構(gòu)造各層次中的判斷矩陣。根據(jù)評價指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)，采用1～9標(biāo)度法逐層確定對各個要素兩兩之間的相對重要性比值，構(gòu)造判斷矩陣A。

3.2 RS構(gòu)造客觀判斷矩陣

粗糙集（RS）的主要思想是在保持分類能力不變的前提下，通過知識約簡，導(dǎo)出問題的決策或分類規(guī)則[12]。采用粗糙集構(gòu)造客觀判斷矩陣，其具體步驟如下：

1） 評價指標(biāo)信息表的設(shè)定。用一個二維信息表匯總指標(biāo)數(shù)據(jù)，行代表對象及其各屬性的值，列代表屬性及各對象的屬性值。

2） 連續(xù)屬性離散化。本文用聚類分析法離散化指標(biāo)值[13]，采用系統(tǒng)聚類對每一列屬性值進(jìn)行聚類，將每一列屬性值所屬的類別號作為離散化后的特征值，特征值按指標(biāo)值從高到低依次取1、2、3。

3） 各指標(biāo)屬性重要度測算。設(shè)有信息系統(tǒng)S=（U，A，V，f），其中U為對象集合；A為屬性集合，A又劃分為條件屬性為C和決策屬性為D；V是屬性值集合，f∶U×R→V是一個信息函數(shù)，指定U中每一個對象的屬性值。其中C中有n個屬性a1，a2，…，an，根據(jù)知識庫或評價樣本，考察所有條件屬性將樣本劃分為決策類的分類能力，并由決策屬性對條件屬性的依賴度r（C，D）表示。然后去掉條件屬性ai后，重新考察分類情況，得到屬性ai重要度：

4）構(gòu)造客觀判斷矩陣。依據(jù)3）中所得到的各指標(biāo)屬性重要度，采用兩兩比較的方法，構(gòu)造客觀判斷矩陣B=（bij）n×n，bij≥0：

3.3 確定組合判斷矩陣以及計算權(quán)重

由上，A=（aij）n×n是由AHP得到的主觀判斷矩陣，B=（bij）n×n是由RS得到的客觀判斷矩陣，C=（cij）n×n為兩者的組合判斷矩陣，其中aij＞0；bij≥0；cij≥0。建立最優(yōu)化模型：

該模型在可行域Ω上求得的唯一解C=uA+（1-u）B即為組合判斷矩陣，對C按和法（規(guī)范列平均法）計算得到矩陣權(quán)重向量W即為各指標(biāo)權(quán)重。

3.4 主要港口指數(shù)計算

將原始指標(biāo)值矩陣E歸一化處理后得到矩陣E′，結(jié)合權(quán)重向量W，計算得最終指數(shù)V：

4 實(shí)證分析

本文以美國東北部大都市帶、西北歐大都市帶、日本太平洋沿岸大都市帶、中國長三角大都市帶的主要港口為研究對象，利用AHP-RS法進(jìn)行主要港口評價。根據(jù)德國不萊梅航運(yùn)物流研究所《ISL Shipping Statistics and Market Review》2001—2009年間的統(tǒng)計[14]，各都市帶內(nèi)主要港口具體數(shù)據(jù)如表2、表3所示。

表2 沿海都市帶主要港口集裝箱量/總吞吐量 1 000 TEU/1 000 000 t

表3 沿海都市帶主要港口評價指標(biāo)值

首先用AHP構(gòu)造主觀判斷矩陣。通過專家定性經(jīng)驗判斷，結(jié)合1～9標(biāo)度法，得如下主觀判斷矩陣A。

其次用RS構(gòu)造客觀判斷矩陣。利用SPSS軟件對表3中各類屬性值分別進(jìn)行系統(tǒng)聚類，得到離散化結(jié)果，如表4所示。

表4 沿海都市帶主要港口評價指標(biāo)值離散化特征值

記 U={1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24}，則可得到正域運(yùn)算結(jié)果：

其中：C={a1，a2，a3}，D={f}，計算得到：

由上式計算各屬性對決策屬性D的重要度值分別為：

通過對各屬性重要度進(jìn)行兩兩比較得到客觀判斷矩陣B，具體如下：

再次，按 C=uA+（1-u）B（0≤u≤1）構(gòu)造組合判斷矩陣。當(dāng)決策傾向?qū)＜医?jīng)驗時，u滿足0.5≤u≤1，當(dāng)決策者傾向客觀數(shù)據(jù)時，u滿足0≤u≤0.5。為使計算結(jié)果更具客觀性，本文中u取具有數(shù)學(xué)比例意義的黃金分割數(shù)0.38，故C=0.38A+0.62B，具體如下：

采用和法計算各指標(biāo)權(quán)重向量W=（0.37，0.41，0.22），即相對集裝箱量、相對總吞吐量和集裝箱量/總吞吐量權(quán)重依次為0.37、0.41、0.22。

最后，用加權(quán)法計算主要港口指數(shù)。以都市帶為單位，對各都市帶內(nèi)主要港口指標(biāo)值進(jìn)行歸一化處理后，結(jié)合各指標(biāo)權(quán)重做加權(quán)處理得各主要港口主要港口指數(shù)，計算結(jié)果及排名如表5所示。

從以上計算結(jié)果及排名情況來看，美國東北部大都市帶與中國長三角大都市帶內(nèi)主要港口的規(guī)模分布情況具有一定相似性，而西北歐大都市帶則更趨同于日本太平洋沿岸大都市帶。具體來看，美國東北大都市帶和中國長三角大都市帶內(nèi)各主要港口的指數(shù)值相差較大，相較而言，西北歐大都市帶和日本太平洋沿岸大都市帶內(nèi)主要港口的指數(shù)值則比較接近。從排名前三位的主要港口來看（具體如圖1所示），美國東北大都市帶和中國長三角大都市帶內(nèi)主要港口間的平均指數(shù)相差值分別為0.25、0.30，而西北歐大都市帶與日本太平洋沿岸大都市帶內(nèi)主要港口間的平均指數(shù)相差值僅為0.07、0.02。以中國長三角大都市帶和日本太平洋沿岸大都市帶為例，在中國長三角大都市帶內(nèi)，排名第一、第二的上海與寧波-舟山港，其港口指數(shù)值相差達(dá)0.30，排名第一、第三的上海與蘇州港，其港口指數(shù)值相差高達(dá)0.45，排名第二、第三位的寧波-舟山與蘇州港，其港口指數(shù)值相差則相對較小，為0.155；而在日本太平洋沿岸大都市帶內(nèi)，排名第一、第二的東京與橫濱，其港口指數(shù)值相差為0.025，排名第一、第二的東京與名古屋，其港口指數(shù)值相差為0.027，排名第二、第三的橫濱與名古屋，其港口指數(shù)值相差僅為0.002。

以上分析與各都市帶內(nèi)主要港口的實(shí)際規(guī)模分布情況基本一致。西北歐大都市帶與日本太平洋沿岸大都市帶內(nèi)分布著較多世界級大港，平均多達(dá)3～4個，這些港口往往功能完善，實(shí)力較強(qiáng)，彼此間規(guī)模相差不大。而美國東北部大都市帶與中國長三角大都市帶內(nèi)的世界級大港則相對較少，約為1～2個，故容易出現(xiàn)“一港獨(dú)大”的現(xiàn)象。

表5 沿海都市帶內(nèi)主要港口指數(shù)值

圖1 四大沿海都市帶排名前三位的主要港口間指數(shù)差值

5 結(jié)論

通過以上研究，得出如下結(jié)論：

1） 從港口規(guī)模角度出發(fā)，構(gòu)建了區(qū)域范圍意義上的主要港口評價指標(biāo)體系，各指標(biāo)突出港口區(qū)域范圍意義下的相對性，且充分結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，使得整體指標(biāo)設(shè)置更具科學(xué)性和合理性，能夠較好地反映港口相對規(guī)模水平，為港口客觀認(rèn)識和評價自身相對規(guī)模水平提供了參考，同時也為區(qū)域港口群有序規(guī)劃發(fā)展提供了依據(jù)和思路。

2） 在主要港口評價中引進(jìn)AHP-RS綜合評價法，通過實(shí)例驗證了該方法在港口評價中的有效性與可行性，豐富了港口評價方法。RS所具有的屬性約簡特性能很好地解決港口評價中指標(biāo)個數(shù)多，數(shù)據(jù)量大的問題，可在港口評價中進(jìn)一步推廣。

3）構(gòu)建了區(qū)域范圍意義上的主要港口評價指標(biāo)體系，以國內(nèi)外沿海都市帶為例，采用AHP-RS法進(jìn)行相關(guān)評價分析。研究結(jié)果表明：沿海都市帶內(nèi)分布著較多世界級大港，都市帶內(nèi)各主要港口指數(shù)值則較接近；反之，都市帶內(nèi)各主要港口指數(shù)值則相差較大。這與沿海都市帶內(nèi)港口實(shí)際規(guī)模分布情況是基本一致的，故證明了本文提出的區(qū)域范圍意義上的主要港口評價指標(biāo)體系的合理性及AHPRS綜合評價法的科學(xué)性。

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