“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間格局及其復(fù)雜性研究

劉嬋娟 胡志華

摘 要：基于全球十大集裝箱班輪公司的港口航線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線主要的164個(gè)港口之間的海運(yùn)聯(lián)系情況，構(gòu)建21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。借助網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)中心性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)21世紀(jì)海上絲綢之路集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性和空間格局進(jìn)行分析。結(jié)果表明：“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)整體呈現(xiàn)出小世界和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特性；度與度分布空間差異性較大；網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)中心性呈現(xiàn)出明顯的位序-規(guī)模遞減趨勢和分層情況；在21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中三種中心度最大的港口均是新加坡港，新加坡港具有最高的整體中心度，處于絕對(duì)核心地位；從度數(shù)中心度和接近中心度分析，排名前15位的港口基本相同，僅在位序上略有差異；三種中心性排名前列的港口大多分布在海運(yùn)實(shí)力較強(qiáng)，海運(yùn)輻射范圍較大的東亞、西亞和東盟地區(qū)。

關(guān)鍵詞：“21世紀(jì)海上絲綢之路”；海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)；復(fù)雜性；中心性；新加坡港

中圖分類號(hào)：U659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

海洋是各國經(jīng)貿(mào)文化交流的天然紐帶，共建“21世紀(jì)海上絲綢之路”，是全球政治、貿(mào)易格局不斷變化形勢下中國連接世界的新型貿(mào)易之路。建設(shè)“21世紀(jì)海上絲綢之路”首先要抓住交通基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵通道、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和重點(diǎn)工程，提升航運(yùn)通道的通達(dá)水平，實(shí)現(xiàn)國際運(yùn)輸?shù)谋憷?。近年來交通網(wǎng)絡(luò)作為典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)受到了強(qiáng)烈關(guān)注。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的學(xué)者們對(duì)各種形式的交通網(wǎng)絡(luò)做了實(shí)證研究，例如航空網(wǎng)絡(luò)[1-5]、公交網(wǎng)絡(luò)[6-8]、鐵路網(wǎng)絡(luò)[9-11]、和海運(yùn)網(wǎng)[12-16]等。其中，在海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)方面，鄧貴仕[12]通過隨機(jī)刪除和選擇刪除網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)研究了全球集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性和魯棒性；杜超[13]以港口城市為節(jié)點(diǎn)，對(duì)中國集裝箱航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間格局及其復(fù)雜性進(jìn)行了研究；田煒等[14]基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)馬士基航運(yùn)集團(tuán)下屬的航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了實(shí)證分析；王成金等[15]從航線、航班、空間聯(lián)系和地域系統(tǒng)四個(gè)角度對(duì)中國集裝箱港口組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析；徐夢俏[16]基于空間相互作用理論中的引力模型，提出兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的集裝箱海運(yùn)空間聯(lián)系強(qiáng)度計(jì)算方法，對(duì)世界集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的空間聯(lián)系強(qiáng)度進(jìn)行了實(shí)證研究。由此可見，從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)視角對(duì)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究對(duì)海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的完善和發(fā)展具有重要意義。

本文基于全球前十大班輪公司的港口航線數(shù)據(jù)構(gòu)建以港口為節(jié)點(diǎn)的“21世紀(jì)海上絲綢之路”集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。選取網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)中心性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)其集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性和空間格局進(jìn)行分析，探究不同港口在其中的地位和作用，以期為“21世紀(jì)海上絲綢之路”的建設(shè)和發(fā)展提供理論支持和依據(jù)。

1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

首先搜集全球十大班輪公司（占全球海運(yùn)運(yùn)輸市場份額合計(jì)為63.7%）的港口航線數(shù)據(jù)，如表1所示。對(duì)這10家班輪公司的船期表進(jìn)行追蹤統(tǒng)計(jì)，獲得2015年10月1日至2016年1月1日相關(guān)船舶在各航次運(yùn)輸中的港口掛靠信息，構(gòu)建全球集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，統(tǒng)計(jì)并整理得到155個(gè)國家、777個(gè)港口、7553條航線的數(shù)據(jù)。為構(gòu)建“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，將上述155個(gè)國家的港口信息與“一帶一路”沿線65個(gè)國家對(duì)比，保留兩者共同部分，最終得到“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線涉及的164個(gè)主要港口，從而將海上絲綢之路航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)簡化為一個(gè)由港口為節(jié)點(diǎn)，港口之間航線為邊的簡單無向無權(quán)網(wǎng)絡(luò)，建立一個(gè)164×164的0-1鄰接矩陣，構(gòu)建航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

“21世紀(jì)海上絲綢之路”的重點(diǎn)方向有兩條：一是從中國沿海港口過南海到印度洋，延伸至歐洲；二是從中國沿海港口經(jīng)南海到南太平洋。

2 評(píng)價(jià)方法

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析一般關(guān)注關(guān)系數(shù)據(jù)的分析，主要從整體和局部兩個(gè)方面進(jìn)行剖析，如用網(wǎng)絡(luò)密度作為網(wǎng)絡(luò)整體分析評(píng)價(jià)指標(biāo)，節(jié)點(diǎn)的連通性屬性作為網(wǎng)絡(luò)局部分析評(píng)價(jià)指標(biāo)。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)理論的突破性發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)方法體系不斷充實(shí)和完善，本文將從整體、局部和相關(guān)性3個(gè)方面對(duì)“21世紀(jì)海上絲綢之路”集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)分析。選擇度分布、網(wǎng)絡(luò)平均最短路徑和聚集系數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)，選擇多中心性（度中心性、中間中心性和接近中心性）作為網(wǎng)絡(luò)的局部特征評(píng)價(jià)指標(biāo)，相關(guān)性主要分析中心性和港口航班密度（X次/月）的耦合程度。

2.1 整體評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）度與度分布。一個(gè)節(jié)點(diǎn)i的度值ki是指與該節(jié)點(diǎn)直接相連的節(jié)點(diǎn)數(shù)目。其計(jì)算公式如式（1）所示。其中，N為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)，x為鄰接矩陣，當(dāng)i節(jié)點(diǎn)和j節(jié)點(diǎn)之間有邊相連，xij=1，否則，xij=0。

3 “21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)特征

3.1 度與度分布空間差異性大

對(duì)“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)度和度分布進(jìn)行分析，如圖2、圖3所示，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度值最大的是新加坡港，度值為67，網(wǎng)絡(luò)平均度值為5.27，說明在此海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過任一港口的航線數(shù)平均約為5條。網(wǎng)絡(luò)中僅有0.6%的港口度值大于50，有12.2%的港口度值在10和50之間，87.2%的港口度值小于10。這說明大部分港口直接聯(lián)系航線數(shù)量較少。從節(jié)點(diǎn)度概率分布圖（圖3）可知，整體上“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)隨著度值增加，度分布呈現(xiàn)下降趨勢。其中度值排名前5的港口度值差異較大，而后度值差異開始逐漸減小，且度分布基本滿足截?cái)噙f減冪律分布，故“21世紀(jì)海上絲綢之路”航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)也具有無標(biāo)度特性。

3.2 海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出一定的小世界特性

經(jīng)計(jì)算得“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)較大，為0.44，遠(yuǎn)高于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論值（c（s）？垌c（s）′≈0.15）[17]，即其集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的集聚性，表明網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間形成短距離聯(lián)系的可能性較大。海上絲綢之路航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平均最短路徑約為2.74，即任意兩個(gè)港口之間連接需要通過2.74個(gè)航段，略高于同等規(guī)模的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)平均最短路徑理論值（LER=1nN/1n

4 節(jié)點(diǎn)中心性及空間格局

4.1 網(wǎng)絡(luò)中心性統(tǒng)計(jì)分析

從統(tǒng)計(jì)分析角度來看，“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中心性呈現(xiàn)出明顯的位序-規(guī)模遞減趨勢，如圖4所示。隨著港口位序增加，中間中心度的遞減速度明顯快于度數(shù)中心度，接近中心度的遞減速度最慢。這表明網(wǎng)絡(luò)中間中心度的差異性高于度數(shù)中心度。網(wǎng)絡(luò)接近中心度在位序120到160之間出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，這恰恰說明不能只依據(jù)節(jié)點(diǎn)度值大小來衡量節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。

應(yīng)用系統(tǒng)聚類方法，選取組間連接和平方歐氏距離，綜合三種中心性指標(biāo)對(duì)21世紀(jì)海上絲綢之路港口層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析?？傮w來看，海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中港口中心性存在明顯的分層情況。從度數(shù)中心度分析，新加坡港具有最高的度數(shù)中心度，其值為41.10，遠(yuǎn)高于其他港口，處于第一層。其在21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的樞紐作用能夠吸引其他港口與其建立直接的航線聯(lián)系。洋山港、丹戎帕拉帕斯港、北侖港、杰貝阿里以及林查班、科隆坡等12個(gè)港口度值在10到30之間，處于第二層，其余港口處于第三層。由于港口條件制約及相鄰港口之間的競爭，處于第三層的港口只與少數(shù)港口相連接。

從中間中心度分析，新加坡港和洋山港的中間中心度分別為34.69和21.53，處于第一層。中間中心度測量的是行動(dòng)者對(duì)資源控制的程度，說明在21世紀(jì)海上絲綢之路集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中，很多港口間想要進(jìn)行聯(lián)系都必須要經(jīng)過這兩個(gè)港口，它們在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中處于核心樞紐地位。杰貝阿里、易卜拉欣、大連港、塞得港等26個(gè)港口處于第二層，其余港口處于第三層。

從接近中心度分析，位居首位的依然是新加坡港，其值為4.64。位于第二到第十位之間的港口接近中心度相差不大，其值在4.55到4.60之間。說明在“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中任一港口與網(wǎng)絡(luò)中其他港口之間的距離都較短，也充分證明了前文所述的該海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性的論點(diǎn)。

在“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中三種中心度最大的港口均是新加坡港，度數(shù)中心度為41.10，中間中心度為34.69，接近中心度為4.64。這說明164個(gè)港口中與新加坡港有直接海運(yùn)聯(lián)系的港口約有41個(gè)，新加坡港具有最高的整體中心度。這主要是因?yàn)閺牡乩砦恢蒙现v，新加坡扼守馬六甲海峽，而馬六甲海峽歷來是東西方貿(mào)易的主要通道。此外，新加坡是東盟國家的主要成員國和經(jīng)濟(jì)體，故其在“21世紀(jì)海上絲綢之路”中發(fā)揮著樞紐作用。

4.2 關(guān)鍵港口節(jié)點(diǎn)空間分布

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，采用不同的評(píng)價(jià)方法，21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中心性排名前15位的港口有一定變化，見表2。

從度數(shù)中心度和接近中心度分析，前15位的港口基本相同，僅在位序上略有差異。其中，屬于東盟地區(qū)的港口有3個(gè)，東亞地區(qū)8個(gè)，西亞地區(qū)3個(gè)，南亞地區(qū)1個(gè)。而從中間中心度分析，排名前15位的港口中有東盟地區(qū)港口2個(gè)，東亞地區(qū)5個(gè)，西亞地區(qū)6個(gè)，中東歐和南亞各占1個(gè)?！?1世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中排名前15位的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中心性分布如圖5所示。三種中心性排名前列的港口大多分布在海運(yùn)實(shí)力較強(qiáng)、海運(yùn)輻射范圍較大的東亞、西亞和東盟地區(qū)，如中國，阿聯(lián)酋、沙特阿拉伯、埃及、新加坡、馬來西亞、泰國等國家。

綜上可知，在“21世紀(jì)海上絲綢之路”建設(shè)過程中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)東亞、西亞和東南亞區(qū)域關(guān)鍵港口的建設(shè)和發(fā)展。其中，中國除上海洋山港之外還應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)中國南部沿海地區(qū)的鹽田、赤灣和南沙港等，以使中國南部沿海城市與東南亞、南亞、北非、歐洲等地區(qū)連接起來，形成一個(gè)以港口為依托，以貿(mào)易、投資為紐帶的合作經(jīng)濟(jì)帶。西亞處在連接歐亞非三大洲，溝通印度洋和大西洋兩大洋以及阿拉伯海、紅海、地中海、黑海和里海這五海的現(xiàn)代海陸空交通樞紐地帶，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。尤其是處于西亞地區(qū)的杰貝阿里港（阿聯(lián)酋）、易卜拉欣港（埃及）、丹戎布綠港（以色列）和塞得港（埃及）是保障連接歐亞非的海上運(yùn)輸通道暢通的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。東南亞地區(qū)各國是中國提出的“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線上的重要國家，無論是在地理位置，還是文化的豐富性方面都對(duì)中國更有效地聯(lián)系中東、中亞、南亞的國家具有重要的意義。而且東南亞國家的對(duì)外開放政策對(duì)海上絲綢之路的通暢和繁榮也將起到重要作用。

5 結(jié)論

本文基于全球10大集裝箱班輪公司的港口航線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線主要的164個(gè)港口之間的海運(yùn)聯(lián)系情況，構(gòu)建了21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。首先應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，對(duì)21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)“21世紀(jì)海上絲綢之路”海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)度分布基本滿足截?cái)噙f減冪律分布，具有較小的平均最短路徑和較大的網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)，整體呈現(xiàn)出小世界和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特性，且度與度分布空間差異性較大。

其次，借助網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中心性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)21世紀(jì)海上絲綢之路集裝箱海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的空間格局進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)中心性呈現(xiàn)出明顯的位序-規(guī)模遞減趨勢和分層情況。在21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中，三種中心度最大的港口均是新加坡港，新加坡港具有最高的整體中心度，說明其在21世紀(jì)海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中處于絕對(duì)核心地位。從度數(shù)中心度和接近中心度分析，前15位的港口基本相同，僅在位序上略有差異，三種中心性排名前列的港口大多分布在海運(yùn)實(shí)力較強(qiáng)，海運(yùn)輻射范圍較大的東亞、西亞和東盟地區(qū)。中國南部沿海地區(qū)的鹽田港、赤灣港和南沙港都具有較高的中心度，是使中國南部沿海城市與東南亞、南亞、北非、歐洲等地區(qū)連接起來，形成一個(gè)以港口為依托，以貿(mào)易、投資為紐帶的合作經(jīng)濟(jì)帶的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，具有大型港口的潛質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)和保護(hù)。海上絲綢之路海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)新加坡港（新加坡）、丹戎帕拉帕斯（馬來西亞）和林查班（泰國）等中心性較大的東南亞港口具有明顯的依賴性，東南亞地區(qū)自古以來是海上的交通要道，不僅在地緣政治上具有獨(dú)特性和重要性，而且還是亞洲主要經(jīng)濟(jì)體的集中地，為了加快“21世紀(jì)海上絲綢之路”的發(fā)展，必須加強(qiáng)中國與東盟地區(qū)的合作，保證中國與東盟地區(qū)港口之間的航運(yùn)暢通。

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Abstract： Based on worlds top10 container liner companies route data， maritime transport links between the 164 ports along the 21st Century Maritime Silk Road was collected. With the help of the whole structure and evaluation index of the nodes in network， the topological structure and spatial pattern of the Maritime Silk Road shipping network were analyzed. The results show that： "21st Century Maritime Silk Road" shipping network as a whole exhibits small-world and scale-free network characteristics； Degree distribution of the nodes shows large differences in space； Centrality shows a significant rank-size decreasing trend and stratification； Singapore has the highest centrality in the network， which is absolutely the core in the Maritime Silk Road shipping network； From the degree centrality and closeness centrality analysis， the top15 ports are basically the same， only a slight difference in sequence； The ports with highest values of three kinds of centralities mostly distributed in the East and West Asia and ASEAN region.

Key words： the 21st Century Maritime Silk Road； shipping network； complexity； centrality； Singapore