亞洲航運(yùn)港口網(wǎng)絡(luò)連接性分析

解煌鳴

摘要：為優(yōu)化亞洲航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)亞洲航運(yùn)的建設(shè)，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論從度值中心性和港口流量角度分析了港口的連接性特征。結(jié)果表明： 亞洲航運(yùn)港口網(wǎng)絡(luò)存在層次性，度值在81以上的港口為第一層次核心港口，度值在32到80之間的港口為第二層次半核心港口，度值小于32的為第三層次邊緣港口。度值中心性排名前30的港口多分布在中國(guó)沿海和東南亞地區(qū)，比例達(dá)到50%以上，這些港口擁有最廣的聯(lián)系密度和聯(lián)系強(qiáng)度，而印度沿岸和中東地區(qū)等港口立足區(qū)位優(yōu)勢(shì)和資源優(yōu)勢(shì)，分別擁有突出的中轉(zhuǎn)功能和聯(lián)系強(qiáng)度，港口流量的排名均處于前位，從而鞏固并提升了其在航線網(wǎng)絡(luò)中的地位。

關(guān)鍵詞：亞洲航運(yùn)港口網(wǎng)絡(luò) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 港口 連接性

0 引言

21 世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，海洋為人類未來(lái)發(fā)展提供了所需要的資源和空間。海洋交通運(yùn)輸業(yè)作為海洋服務(wù)業(yè)中重要的組成部分，其發(fā)展?fàn)顩r對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。航運(yùn)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其重要部分由港口構(gòu)成，并且整體效率受到港口功能和連接性的直接影響。分析亞洲航運(yùn)港口網(wǎng)絡(luò)的連接性特征，可以更好地了解和解釋亞洲航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成特點(diǎn)，優(yōu)化亞洲航線網(wǎng)絡(luò)、推動(dòng)亞洲航線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與完善。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是具有自組織、自相似、吸引子、小世界、無(wú)標(biāo)度中部分或全部性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)[1]，可以用來(lái)描述自然領(lǐng)域和社會(huì)科學(xué)中許多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特性與復(fù)雜系統(tǒng)的形成機(jī)理。在海運(yùn)航線網(wǎng)絡(luò)方面，田煒和牟向偉等[2-3]分別對(duì)馬士基海運(yùn)網(wǎng)和CMACGMgroup的掛靠數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)證分析，宗康[4]基于海上絲綢之路對(duì)沿線港口進(jìn)行了連接性分析，Kaluza和McCalla等[5-6]分別對(duì)全球海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的小世界特性和加勒比海地區(qū)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

研究表明，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征可由復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論揭示，且網(wǎng)絡(luò)中的個(gè)體關(guān)系及關(guān)系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也可由復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論反應(yīng)?；诖?，本文利用度值中心性這種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中心性測(cè)度，基于港口流量，來(lái)分析其連接性特征。

1數(shù)據(jù)和方法

在亞洲航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程中，為了考察亞洲航運(yùn)中港口與港口之間的連接性，本文假設(shè)一條航線上所有港口之間存在航線運(yùn)輸而全部直接相連，在數(shù)據(jù)可達(dá)性的原則下，本文利用馬士基的航運(yùn)數(shù)據(jù)，其業(yè)務(wù)范圍基本覆蓋所有航線。

以馬士基網(wǎng)站公布的船期表為基礎(chǔ)，分別跟蹤和獲取每條航線上一個(gè)航期中所有掛靠的港口。為了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的完整性，在數(shù)據(jù)的收集中不區(qū)分航線是否為主干航線還是支線航線，力求構(gòu)建最能反映真實(shí)的亞洲海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。

為計(jì)算簡(jiǎn)便，構(gòu)建港口0-1鄰接矩陣，并運(yùn)用Ucinet畫出航線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本口統(tǒng)計(jì)得到港口總數(shù)191，利用MATLAB軟件，構(gòu)建出191*191的0-1鄰接矩陣。

2結(jié)構(gòu)和分析

按照構(gòu)建的0-1鄰接矩陣，對(duì)亞洲航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。本文選取復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的中心性測(cè)度，結(jié)合港口流量來(lái)對(duì)亞洲航線港口的連接性進(jìn)行分析。

在亞洲航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中，上海港具有最大的港口度數(shù)124，港口度最小為3。

對(duì)港口度進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的分類，如表1所示。

各測(cè)度反映的港口連接性特征如表 2 所示，表 3 顯示了2種測(cè)度下排名前10 的港口及其計(jì)算結(jié)果。

從圖3可以看出，亞洲航線港口網(wǎng)絡(luò)的度分布函數(shù)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下曲線近似直線且尾部較粗，度分布服從冪率分布，冪指數(shù)為0.31，從而說(shuō)明亞洲航線港口網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)BA無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。

2.1 度值中心度

港口的度值中心性顯示了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中與該港口通過(guò)航線可直接相連的港口數(shù)量，可以判斷該港口在整個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)系廣度。根據(jù)度值中心性，SHANGHAI港、NINGBO港、BUSAN港的度值均在100以上，位居前3，說(shuō)明這3個(gè)港口在整個(gè)亞洲航線網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)航線可直接到達(dá)的港口數(shù)較多。SINGAPORE港到CHIWAN港這7 個(gè)港口的度值處于99～60之間，XINGANG港到KEELUNG港這20個(gè)港口的度值處于59～20之間，剩余37個(gè)港口的度值均在20～0以內(nèi)，可以看出，大多數(shù)港口的度值處于中等或較少范圍。圖4為度值中心性排名前30港口的分布圖，從圖中可以看出排名前15度值的港口多數(shù)處于中國(guó)沿海地區(qū)、東南亞地區(qū)。

2.2港口流量

港口流量顯示了選定時(shí)間內(nèi)港口之間航運(yùn)的流量，可以表示該港口與其他港口的聯(lián)系強(qiáng)度。由表3可以看出，DUBAI港港口流量進(jìn)入了排名前10，作為中東地區(qū)的重要港口，DUBAI港的度值雖沒(méi)有SHANGHAI港、TANJUNG PELEPAS港等港口高，但其與世界主要港口之間存在的大強(qiáng)度航運(yùn)聯(lián)系使其顯示出了較高的港口流量。圖 5 顯示了流量排名前30港口的地區(qū)分布及所占數(shù)量，可以看出，中國(guó)沿海的港口分布依然存在顯著優(yōu)勢(shì)，沿海大流量港口數(shù)量多于亞洲其余地區(qū)總和。

2.3 評(píng)價(jià)性能

港口網(wǎng)絡(luò)連接性的不同特性可分別由度值中心性及港口流量體現(xiàn)。將勞氏報(bào)業(yè)排出前 100 位港口與亞洲航線網(wǎng)絡(luò)中的67個(gè)港口對(duì)比，保留兩者排名共同前20位部分，運(yùn)用SPSS進(jìn)行相關(guān)性分析。由表 4 的測(cè)度相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果可知，排名前20位港口中度值中心性的港口排名與吞吐量的港口排名在顯著水平為 0. 01 的情況下顯著相關(guān)的，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.817，相關(guān)程度較高?；谏鲜龅姆治隹梢园l(fā)現(xiàn)，度值中心性在核心港口的識(shí)別過(guò)程中具有一定程度上的實(shí)踐意義。

現(xiàn)有研究表明，布拉德福信息分布定律在網(wǎng)絡(luò)分析中具有一定的適用性[7-8]，本文依托布拉德福定律以及度值中心性獲得的港口排名，采用區(qū)域分析法對(duì)亞洲航線港口進(jìn)行分析，將網(wǎng)絡(luò)中67個(gè)港口分成三個(gè)層次，使每一個(gè)層所包含的航線總數(shù)相等，得到港口數(shù)在三個(gè)層次的分布比例為6：13：48。以港口數(shù)量的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)，港口累計(jì)連邊數(shù)為縱坐標(biāo)進(jìn)行圖像描述，得到布拉德福分散曲線，如圖6所示，曲線分成三部分[9]，可見(jiàn)層次分布規(guī)律大致符合布拉德福分布定律。

從表5中可以看出：

核心港口：度值處于80以上的SHANGHAI港、NINGBO港、BUSAN港、SINGAPORE港、TANJUNG PELEPAS港等港口構(gòu)成亞洲航線港口網(wǎng)絡(luò)中的核心港口，聯(lián)系范圍最廣，直接相連的港口數(shù)量最多，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)第一層次的港口

半核心港口：以HONG KONG港、QINGDAO港、NANSHA港、CHIWAN港、XINGANG港為代表的度值大于32的港口組成了第二層次的港口。

邊緣港口：度值中心度低于32的所有港口構(gòu)成第三層次，并處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣地位。

圖7以象限圖的形式從聯(lián)系廣度和聯(lián)系強(qiáng)度兩個(gè)方面對(duì)海上絲綢之路沿線港口的連接性進(jìn)一步分析，其中以港口度值排名為橫坐標(biāo)，以港口流量排名為縱坐標(biāo)，把67個(gè)港口分成了四個(gè)象限。

第一象限港口在聯(lián)系廣度和聯(lián)系強(qiáng)度兩個(gè)方面均表現(xiàn)較為優(yōu)秀。SHANGHAI港、SINGAPORE港、YANTIAN港、NINGBO港等港口均處于前 10，說(shuō)明它們?cè)趤喼藓＿\(yùn)港口網(wǎng)絡(luò)中從聯(lián)系數(shù)量和聯(lián)系強(qiáng)度的排名都是處于前列的。

第二象限港口有較強(qiáng)的聯(lián)系強(qiáng)度，但聯(lián)系廣度較為薄弱。這一象限共包含3個(gè)港口，分別是Ho Chi Minh港、Tokyo港和Lianyungang港。Ho Chi Minh港、Tokyo港和Lianyungang港在港口流量排名中位于排名前列，而在港口度值排名中卻處于后端，體現(xiàn)了這些港口在亞洲海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)外聯(lián)系廣度較弱。

第三象限的港口在兩個(gè)方面的排名均較為靠后。第三象限包含的港口數(shù)量與第一象限港口數(shù)量相當(dāng)，并且在亞洲航運(yùn)港口網(wǎng)路中均處于邊緣層。這些港口本身在聯(lián)系強(qiáng)度中因地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展原因，港口流量較小，而在聯(lián)系廣度方面，其航線主要連接港口又較多為同一區(qū)域內(nèi)港口，拉低了它們?cè)趦蓚€(gè)方面中的排名，使得其處于網(wǎng)絡(luò)邊緣。

第四象限港口是在聯(lián)系強(qiáng)度方面排名較后，而在聯(lián)系廣度上排名卻較為靠前的港口。第四象限一共包含3個(gè)港口，分別是Davao港、Aqaba港和Pipavav港。這幾個(gè)港口分別位于其分別處在東南亞港口群和中東港口群，之所以能夠逐漸成為海運(yùn)樞紐港口，這要?dú)w功于良好的地理位置和優(yōu)越的海岸線條件使其能更有效地連接其他港口。

3結(jié)論

本文對(duì)亞洲航運(yùn)港口網(wǎng)絡(luò)的連接性進(jìn)行了研究分析，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1.基于對(duì)亞洲航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中心性指標(biāo)和港口流量的研究，在通過(guò)2種測(cè)度分析，超過(guò)50%以上的排名前30的港口分布在中國(guó)沿海及東南亞地區(qū)，港口之間高效的連接為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；與此同時(shí)，由于石油貿(mào)易的頻繁往來(lái)并且連接著亞洲和地中海，中東、印度沿岸也有部分港口擁有較高流量，沿線港口擁有較強(qiáng)的中轉(zhuǎn)功能。東南亞地區(qū)依托其坐落著眾多國(guó)際干線樞紐港，在整個(gè)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中擁有良好的溝通效率。

2.基于布拉德福分布定律以及港口度值中心性排名，亞洲航運(yùn)港口網(wǎng)絡(luò)存在層次性。其中SHANGHAI港、NINGBO港、BUSAN港、SINGAPORE港、TANJUNG PELEPAS港等核心港口的度值均在80以上，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)核心港口，其聯(lián)系密度、聯(lián)系強(qiáng)度均較大； 度值在32到80之間的半核心港口居于第二層次； 度值在小于32的邊緣港口居于第三層次。

3.通過(guò)坐標(biāo)軸港口排名直觀分析，發(fā)現(xiàn)Ho Chi Minh港、Tokyo港和Lianyungang港等港口聯(lián)系強(qiáng)度較弱，其度值中心性排名在50位之外，但因在網(wǎng)絡(luò)中的高流量，使其達(dá)到了前25的排名。Davao港、Aqaba港和Pipavav港等港口基于重要的腹地位置，度值排名位于前35，具備很強(qiáng)的海運(yùn)聯(lián)系的優(yōu)勢(shì)。

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