(武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院,湖北 武漢 430063)
貨運(yùn)量是貨物出行交通量的派生需求,不僅與最終產(chǎn)品的重量或體積相關(guān),還與中間產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售的組織、運(yùn)輸方式的選擇以及運(yùn)輸組織效率等多種因素有關(guān),而區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與最終產(chǎn)品的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、中間產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售組織、運(yùn)輸組織效率等因素有著密切的關(guān)系。因此,區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與域內(nèi)貨運(yùn)量密切相關(guān)。
湖北省位于長(zhǎng)江中游,東臨安徽,南接江西、湖南,西連重慶,西北與陜西接壤,北與河南毗鄰,地理位置優(yōu)越,交通條件便利[1]。省會(huì)武漢歷來被稱為“九省通衢”之地,是中國內(nèi)陸最大的水陸空交通樞紐,是中國經(jīng)濟(jì)地理的“心臟”,具有承東啟西、溝通南北、維系四方的作用,是中國四大綜合樞紐之一,也是“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略”和“一帶一路戰(zhàn)略”重要節(jié)點(diǎn)城市。
湖北省是我國中部、長(zhǎng)江中游最重要的省份之一,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),交通便利,具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)輻射力和凝聚力。2002-2016年湖北省貨運(yùn)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)歷史數(shù)據(jù)見表1。由表1可以看出,近15年湖北省各項(xiàng)數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度穩(wěn)定,增長(zhǎng)活力趨于增強(qiáng),湖北省GDP十五年內(nèi)增長(zhǎng)約6.7倍,全國增長(zhǎng)5.2倍,而人口數(shù)量從2002年的5 672萬人增長(zhǎng)到2016年5 885萬人,增長(zhǎng)3.8%,遠(yuǎn)低于同期全國人口增速,人均GDP位于前列。三大產(chǎn)業(yè)均取得突破式發(fā)展,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于合理。進(jìn)出口貿(mào)易總額和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)穩(wěn)步增長(zhǎng),受益于此,人民生活水平持續(xù)改善,居民收入不斷攀升,促進(jìn)了消費(fèi)市場(chǎng)運(yùn)行,增幅總體呈逐年提高態(tài)勢(shì)。湖北省經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)條件下貨運(yùn)需求發(fā)展態(tài)勢(shì)如何,對(duì)湖北省交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及綜合交通規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)作用。
表1 2002-2016年湖北省貨運(yùn)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)歷史數(shù)據(jù)
貨運(yùn)量屬于派生需求,它是由經(jīng)濟(jì)發(fā)展本身帶來的。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定貨運(yùn)量,貨運(yùn)需求的大小在一定程度上反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的高低。因此,可以利用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和貨運(yùn)量之間的映射關(guān)系建立模型,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和貨運(yùn)量之間的轉(zhuǎn)換,從而達(dá)到預(yù)測(cè)目的[2]。
主成分分析算法,主要達(dá)到了降維的目的;RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬數(shù)據(jù)之間的關(guān)系[3]。將主成分分析法和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,就是指先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析,將數(shù)據(jù)降維,由多個(gè)變量降維到少數(shù)幾個(gè)主成分,同時(shí)數(shù)據(jù)還能表達(dá)原始的信息。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理就意味著改變了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn):原始數(shù)據(jù)有多個(gè)輸入節(jié)點(diǎn),經(jīng)過主成分分析之后,輸入節(jié)點(diǎn)改變?yōu)樯贁?shù)幾個(gè)主成分。輸入節(jié)點(diǎn)的減少,簡(jiǎn)化了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),也簡(jiǎn)化了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度,有利于提高預(yù)測(cè)精度。
為了能定量分析所選取的指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)于預(yù)測(cè)具有現(xiàn)實(shí)意義,從相關(guān)性分析的角度來進(jìn)行計(jì)算。本文借助SPSS軟件計(jì)算湖北省貨運(yùn)量與其他指標(biāo)的相關(guān)性,見表2。
表2 貨運(yùn)量與其他指標(biāo)相關(guān)系數(shù)表
由表2可知,所有的相關(guān)性系數(shù)r均大于0.95,這表明湖北省貨運(yùn)量與其他經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)之間存在顯著性相關(guān)。由于各個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)之間存在巨大的差異,并且量綱不統(tǒng)一,在運(yùn)用模型預(yù)測(cè)前,需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理,結(jié)果見表3。
將表3數(shù)據(jù)代入SPSS軟件,通過因子分析,進(jìn)行主成分分析。經(jīng)過計(jì)算,取樣足夠度的Kaiser-Meyer-Olkin度量數(shù)值為0.786,當(dāng)KMO的檢驗(yàn)結(jié)果大于0.6時(shí),說明適合進(jìn)行主成分分析[4]。并且第一主成分的特征值為9.847,方差貢獻(xiàn)率為98.472%,已經(jīng)大于80%,因此只提取第一個(gè)主成分,各成分得分系數(shù)見表4。
將主成分分析之后的結(jié)果作為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端,建立RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行貨運(yùn)量預(yù)測(cè)。輸入端有一個(gè)節(jié)點(diǎn),為一個(gè)主成分,輸出端為一個(gè)節(jié)點(diǎn),為下一年的貨運(yùn)量,即本年度的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)數(shù)據(jù)和下一年度的貨運(yùn)量作為一組樣本。設(shè)輸入端、輸出端分別為P、T:
表3 歸一化數(shù)據(jù)
表4 主成分得分系數(shù)矩陣
本文使用MATLAB進(jìn)行RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算,令目標(biāo)精度goal=0.001,拓展常數(shù)spread=3,通過對(duì)隱含節(jié)點(diǎn)為2至4所計(jì)算的誤差結(jié)果檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)性能,擬合精度使用均方差MSE進(jìn)行檢驗(yàn),顯示結(jié)果如圖1所示。
將建立的基于主成分分析法的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)2003-2016年的貨運(yùn)量,并與實(shí)際的貨運(yùn)量相比,得到的結(jié)果如圖2所示。
圖1 不同隱含節(jié)點(diǎn)數(shù)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型擬合精度
圖2 基于主成分分析的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)擬合圖
從圖2可以直觀地看出,基于主成分分析法RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間基本重合,誤差較小。經(jīng)計(jì)算得到基于主成分分析法的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型結(jié)果的MAPE值等于6.5%,屬于高精度預(yù)測(cè)。
根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),對(duì)湖北省GDP、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和同期貨運(yùn)量作對(duì)數(shù)處理(如圖3所示),分析湖北省經(jīng)濟(jì)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)貨運(yùn)量的影響。
從圖3趨勢(shì)圖可以看出,自2002年開始,湖北省GDP、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)總值以及貨運(yùn)量呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì),貨運(yùn)量變化趨勢(shì)與GDP變化趨勢(shì)的相關(guān)程度很高。以2008年為例,湖北省GDP首次突破萬億,這主要得益于高關(guān)聯(lián)度的產(chǎn)業(yè)集群。2008年在湖北省6個(gè)千億元產(chǎn)業(yè)集群中,除了紡織受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響只有700億元外,汽車、石化、鋼鐵、食品、電子信息產(chǎn)業(yè)銷售收入均超過千億元,其中鋼鐵、汽車、石化行業(yè)表現(xiàn)突出。同時(shí),新興“千億”產(chǎn)業(yè)集群的開發(fā)建設(shè)促進(jìn)了制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的迅速提升。受到擴(kuò)大內(nèi)需和拉動(dòng)裝備制造業(yè)的政策措施的影響,2008年湖北省貨運(yùn)量也出現(xiàn)明顯增幅。
圖3 湖北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與貨運(yùn)量趨勢(shì)圖
部分年份也會(huì)出現(xiàn)貨運(yùn)量和GDP增長(zhǎng)速度不一的情況。從圖3中可以看出,2002至2012年,湖北省貨運(yùn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)以及增長(zhǎng)幅度與GDP相當(dāng),而2012至2016年間貨運(yùn)量雖然保持著增長(zhǎng)的趨勢(shì),但增長(zhǎng)幅度較之前年份有所降低,曲線逐漸變得平緩,而湖北省GDP依然保持著穩(wěn)定的增長(zhǎng),貨運(yùn)量增速小于GDP增速,其主要原因在于GDP內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,即產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。從圖4可以看出,三大產(chǎn)業(yè)都呈現(xiàn)非均衡增長(zhǎng),就增速而言,第二產(chǎn)業(yè)平均增速較大,尤其是2008至2012年間,第三產(chǎn)業(yè)次之,第一產(chǎn)業(yè)最小。不難看出,近15年湖北省仍以第二產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),2011及2012年占比超過50%,但隨著湖北省產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)等調(diào)整政策措施的施行,第三產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展。
從總量上看,湖北省單位GDP貨運(yùn)量(即貨運(yùn)量與GDP的比值,萬t/億元)呈現(xiàn)總體下降的趨勢(shì)(如圖5所示),即單位GDP所產(chǎn)生的貨運(yùn)量逐漸減少,究其原因,一方面,湖北省加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐,在大力發(fā)展工業(yè)的同時(shí),現(xiàn)代物流、金融、旅游、信息、文化等服務(wù)業(yè)快速發(fā)展,居民收入、社會(huì)消費(fèi)品零售總額及其增速超過全國平均水平。另一方面大力培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),高能耗高物耗的產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到制約,從而導(dǎo)致單位GDP產(chǎn)生的貨運(yùn)量逐年下降。
圖4 三產(chǎn)業(yè)占比趨勢(shì)
圖5 湖北省單位GDP的貨運(yùn)量趨勢(shì)
本文對(duì)湖北省近15年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況分析后,建立基于主成分分析法的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,以此模型通過經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)貨運(yùn)量,經(jīng)實(shí)證此模型屬于高精度預(yù)測(cè),說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展與貨運(yùn)量之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。通過對(duì)湖北省近15年GDP、貨運(yùn)量、三產(chǎn)業(yè)占比趨勢(shì)以及單位GDP貨運(yùn)量等趨勢(shì)進(jìn)行分析后,得出經(jīng)濟(jì)總量與域內(nèi)貨運(yùn)量息息相關(guān),一方面經(jīng)濟(jì)總量的上升會(huì)促進(jìn)貨運(yùn)量的增長(zhǎng),另一方面貨運(yùn)量也受著經(jīng)濟(jì)總量?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)即產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響,隨著湖北省第一產(chǎn)業(yè)比重的減少,第三產(chǎn)業(yè)比重的逐步增大,單位GDP所產(chǎn)生的貨運(yùn)量會(huì)持續(xù)下落,反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后,單位GDP產(chǎn)生的貨運(yùn)量的附加值持續(xù)提高,扭轉(zhuǎn)了過去粗放式發(fā)展單純追求規(guī)模忽視質(zhì)量的狀況,經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。
本文研究湖北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)調(diào)整對(duì)域內(nèi)貨運(yùn)量的影響,研究結(jié)論對(duì)湖北省制定貨物運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃具有積極的參考作用。
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