基于DEA和偏相關(guān)分析的港城發(fā)展關(guān)聯(lián)效應(yīng)

高 濤，高金敏，曲林遲

(上海海事大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，上海 201306)

基于DEA和偏相關(guān)分析的港城發(fā)展關(guān)聯(lián)效應(yīng)

高 濤，高金敏，曲林遲

(上海海事大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，上海 201306)

以港城關(guān)系發(fā)展為研究對象，在對寧波港進(jìn)行深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，分別運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis,DEA)方法和偏相關(guān)分析方法對寧波市港城互動情況進(jìn)行研究。通過DEA分析得到：2011年以前，寧波市港城之間呈現(xiàn)明顯的互動現(xiàn)象，港口對城市發(fā)展的推動作用明顯；2011—2014年，寧波港發(fā)展逐步進(jìn)入緩慢增長的成熟期，寧波市經(jīng)濟(jì)逐步進(jìn)入自身發(fā)展的階段；而到2015年，寧波港進(jìn)入下降發(fā)展階段?；谄嚓P(guān)分析及相關(guān)分析理論對寧波市港城關(guān)系的發(fā)展進(jìn)行研究，結(jié)果表明：寧波港的發(fā)展對寧波市經(jīng)濟(jì)的推動作用顯著，且集中表現(xiàn)在第二和第三產(chǎn)業(yè)；城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對港口吞吐量的提升作用明顯，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)、推動產(chǎn)業(yè)升級是寧波市港城協(xié)調(diào)互動發(fā)展的必然趨勢。

港城互動；DEA分析；偏相關(guān)分析；關(guān)聯(lián)分析

國外對港城關(guān)系的研究[1-4]較早，主要包括港城發(fā)展的空間關(guān)系演變過程、港城協(xié)同發(fā)展的動力機(jī)制及港口發(fā)展對港口所在城市經(jīng)濟(jì)的影響分析；而國內(nèi)對港城關(guān)系的研究相對較晚，對港城互動關(guān)系的研究主要采用定性和定量2種方法?；诙ㄐ苑椒ǖ难芯枯^多，比較有代表性的是吳傳鈞等[5]探討的港口城市一般成長模式,該研究將動力結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律作為基礎(chǔ)，是國內(nèi)港城互動關(guān)系理論研究的基礎(chǔ)。基于定量方法的研究較少，其中:張萍等[6]從系統(tǒng)工程的角度出發(fā),通過構(gòu)建港城系統(tǒng),對港城互動關(guān)系的演化規(guī)律和動力機(jī)制進(jìn)行研究,從總體上揭示我國港口與城市之間協(xié)調(diào)發(fā)展的客觀趨勢；蔡志洲[7]定量分析廈門市港城間經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系；陳再齊等[8]運(yùn)用相關(guān)分析和回歸分析等方法,對廣州市港城間經(jīng)濟(jì)發(fā)展的互動關(guān)系進(jìn)行研究。

這里在已有研究的基礎(chǔ)上，從定量分析的角度出發(fā)，通過合理選取樣本數(shù)據(jù)和評價指標(biāo)體系，運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis,DEA)方法和偏相關(guān)分析方法對寧波市港城互動情況進(jìn)行研究，探究港城關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展的相互推動因素。

1 寧波市港城關(guān)系的DEA方法分析

1.1DEA原理及模型

在DEA模型中，被評價的單位或部門一般稱為決策單元(Decision Making Unit，DMU)。假設(shè)有n個決策單元(UDMU)，每個決策單元都有m個投入項(xiàng)指標(biāo)(對資源的消耗指標(biāo))和s個產(chǎn)出項(xiàng)指標(biāo)(消耗資源后表明成果的指標(biāo))。Xij為第j個決策單元的第i個投入項(xiàng)的投入量,Xij≥0,用向量表示為Xj=(X1j,X2j,X3j,…,Xmj)T；Yrj為第j個決策單元的第r個產(chǎn)出項(xiàng)的產(chǎn)出量,Yrj≥0，用向量表示為Yj=(Y1j,Y2j,Y3j,…,Ysj)T。此外，實(shí)際投入量和產(chǎn)出量受權(quán)重的影響，m個投入項(xiàng)的權(quán)重為V=(V1,V2,V3,…,Vm)T，s個產(chǎn)出項(xiàng)的權(quán)重為U=(U1,U2,U3,…,Us)T。

定義Ej為第j個決策單元UDMUj的效率評價指數(shù)。

(1)

選取適當(dāng)?shù)谋戎豒和V使Ej≤1,j=1,2,…n,對第j(0≤jo≤n)個決策單元進(jìn)行效果評價。目標(biāo)函數(shù)為最大化UDMUjo的效率評級指標(biāo)Ej=UTYo/VTXo(j=1,2,…,n),所有決策單元(包括UDMUjo)的效率評價指標(biāo)Ej=UTYo/VTXo≤1 (j=1,2,…,n)為約束條件，由此得到以下分式規(guī)劃問題。

maxUTYo/VTXo=Vp

(2)

(3)

從上述模型中可看出，第j個決策單元的效率最大值(即投入量與產(chǎn)出量的比例)最大，而評估第j個決策單元是不是有效并不是絕對的，而是相對其他決策單元而言的。

maxUTYo=Vp

(4)

(5)

若線性規(guī)劃的最優(yōu)解ωo和uo滿足uTYo≠1，則認(rèn)為決策單元UDMUjo是弱DEA有效；若線性規(guī)劃的最優(yōu)解ω*>0,u*>0滿足uTYo=1，則認(rèn)為決策單元UDMUjo是DEA有效。[9]

1.2寧波市港城DEA分析

以寧波市社會固定資產(chǎn)投資和從業(yè)人員數(shù)作為城市經(jīng)濟(jì)的投入項(xiàng)指標(biāo)，以國內(nèi)生產(chǎn)總值和社會消費(fèi)品零售總額作為城市經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)出指標(biāo)，以集裝箱航線數(shù)和月航班數(shù)作為港口的投入項(xiàng)指標(biāo)，以自營外貿(mào)進(jìn)出口總額和貨物吞吐量作為港口的產(chǎn)出項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)行DEA分析。選取2002—2015年的相關(guān)數(shù)據(jù)，具體見表1和表2。運(yùn)用LINGO 10.0對上述模型進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表3。

表1 寧波市縱向比較有效性評價指標(biāo)數(shù)據(jù)

從表3中可看出：在2011年之前，城市發(fā)展均無效，而港口發(fā)展在2002年、2003年、2004年、2007年及2008年有效，其余年份無效；在2011—2014年，城市和港口發(fā)展均有效；在2015年，城市發(fā)展有效，而港口發(fā)展無效。

表2 寧波港縱向比較有效性評價指標(biāo)數(shù)據(jù)

表3 港城縱向比較有效性評價結(jié)果

通過分析表1中寧波市的GDP和表2中港口投入的數(shù)據(jù)得到兩者之間具有線性關(guān)系。結(jié)合表3中的有效性數(shù)據(jù)可推斷：寧波市最初的發(fā)展主要依賴于港口的發(fā)展，隨著時間的推移，城市其他產(chǎn)業(yè)在港口的帶動下逐漸發(fā)展起來，城市發(fā)展對港口的依賴有所減少，但港口發(fā)展對城市的推動作用仍不可忽視；2011—2014年，寧波市主要依賴其自身發(fā)展，這充分說明寧波港正在從快速發(fā)展期進(jìn)入成熟期；2015年，港口發(fā)展進(jìn)入下降階段，這既歸因于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又受國內(nèi)其他運(yùn)輸業(yè)迅速發(fā)展對其形成的沖擊因素的影響。

2 寧波港吞吐量與三大產(chǎn)業(yè)之間的偏相關(guān)分析

2.1偏相關(guān)分析原理

偏相關(guān)分析是利用偏相關(guān)系數(shù)對各變量進(jìn)行凈相關(guān)分析，因此需計(jì)算偏相關(guān)系數(shù)并推斷樣本對應(yīng)的2個總體是否存在顯著的凈相關(guān)。

1)計(jì)算樣本的偏相關(guān)系數(shù)。若有2個自變量x1和x2及1個因變量y，則在分析x1與y的凈相關(guān)時，控制變量x2，此時x1與y之間的一階偏相關(guān)系數(shù)定義為

(6)

式(6)中：ry1,ry2,r12分別為x1和y的相關(guān)系數(shù)、x2和y的相關(guān)系數(shù)及x1和x2的相關(guān)系數(shù)。利用偏相關(guān)系數(shù)判斷變量之間的相關(guān)性準(zhǔn)則與相關(guān)系數(shù)相同。[10]

2)推斷樣本對應(yīng)的2個總體是否存在顯著的凈相關(guān)。在推斷過程中，假設(shè)2個總體的偏相關(guān)系數(shù)與零無顯著差異。以t統(tǒng)計(jì)量作為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，其數(shù)學(xué)定義為

(7)

式(7)中：r為偏相關(guān)系數(shù)；n為樣本量；q為階數(shù)。計(jì)算其觀測值和對應(yīng)的P值，若檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的概率P小于給定的顯著水平,則應(yīng)拒絕原假設(shè)，反之接受原假設(shè)。[11]

2.2寧波市各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與港口吞吐量的偏相關(guān)分析

依據(jù)上述原理，運(yùn)用SPSS軟件對2002—2015年寧波市三大產(chǎn)業(yè)增加數(shù)量指標(biāo)與港口貨物吞吐量之間的關(guān)系進(jìn)行偏相關(guān)分析，結(jié)果見表4～表8。

表4 寧波市GDP與寧波港貨物吞吐量比較

表5 寧波市三大產(chǎn)業(yè)增加值 億元

表6 第一產(chǎn)業(yè)與港口吞吐量之間的偏相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表6可知：在不控制任何變量的情況下，第一產(chǎn)業(yè)變化與港口吞吐量變化之間的普通相關(guān)系數(shù)為0.185，顯著水平的P值為0.609，>0.05，可認(rèn)為兩者的相關(guān)系數(shù)不顯著；在控制第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)時，第一產(chǎn)業(yè)變化與港口吞吐量變化之間的相關(guān)系數(shù)為-0.358，顯著水平的P值為0.384，>0.05，兩者的相關(guān)系數(shù)不顯著。這說明寧波市第一產(chǎn)業(yè)與港口吞吐量之間并沒有顯著的相關(guān)關(guān)系。

由表7可知：在不控制任何變量的情況下，第二產(chǎn)業(yè)變化與港口吞吐量變化之間的普通相關(guān)系數(shù)為0.754，顯著水平的P值為0.012，<0.05，可認(rèn)為兩者的相關(guān)系數(shù)顯著；在控制第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)時，第二產(chǎn)業(yè)變化與港口吞吐量變化之間的相關(guān)系數(shù)為0.724，顯著水平的P值為0.042，<0.05，可認(rèn)為兩者的相關(guān)系數(shù)顯著。這說明港口的發(fā)展與第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。

表7 第二產(chǎn)業(yè)與港口吞吐量之間的偏相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果

表8 第三產(chǎn)業(yè)與港口吞吐量之間的偏相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表8可知：在不控制任何變量的情況下，第三產(chǎn)業(yè)變化與港口吞吐量變化之間的普通相關(guān)系數(shù)為0.738，顯著水平的P值為0.015，<0.05，可認(rèn)為兩者的相關(guān)系數(shù)顯著；在控制第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)時，第三產(chǎn)業(yè)變化與港口吞吐量變化之間的相關(guān)系數(shù)為0.683，顯著水平的P值為0.062，>0.05，可認(rèn)為兩者的相關(guān)關(guān)系不顯著。這說明寧波市港口的發(fā)展并沒有對第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生直接的推動作用，原因是為寧波港服務(wù)的很多產(chǎn)業(yè)(如保險、金融業(yè)等)都不屬于寧波[12]，這是寧波下階段可重點(diǎn)發(fā)展的地方。

此外，運(yùn)用表4的數(shù)據(jù)和SPSS軟件對港口吞吐量與寧波市GDP進(jìn)行總體分析，結(jié)果見表9～表11。

表9 港口吞吐量與GDP的關(guān)系

由表9可知：模型的擬合優(yōu)度系數(shù)為0.958，表明港口貨物吞吐量與GDP之間具有高度顯著的線性關(guān)系。由表10可知：模型的設(shè)定檢驗(yàn)F統(tǒng)計(jì)量的值為88.672，顯著性水平的P值幾乎為0，因此模型通過了設(shè)定檢驗(yàn)，即因變量與自變量之間的線性關(guān)系明顯。 由表11可知：變量X的T值為9.417，已達(dá)到顯著性水平，因此該模型也通過了變量的顯著性檢驗(yàn)，可表示為Y=0.001X+1.355。

表10 港口吞吐量與GDP方差

表11 回歸系數(shù)表

3 結(jié)束語

通過以上分析可推斷出寧波市港城在互動發(fā)展過程中首先是港口發(fā)展推動城市發(fā)展，一定階段之后城市便通過自身的發(fā)展給予港口經(jīng)濟(jì)和政策上的支撐。通過DEA分析可知：2011年以前，寧波市港城之間呈現(xiàn)明顯的互動現(xiàn)象，港口對城市發(fā)展的推動作用明顯；2011—2014年，寧波港發(fā)展逐步進(jìn)入緩慢增長的成熟期，寧波市經(jīng)濟(jì)逐步進(jìn)入自身發(fā)展的階段；2015年，寧波港進(jìn)入發(fā)展的下降期。通過偏相關(guān)分析并根據(jù)相關(guān)分析理論得到：寧波港的發(fā)展對寧波市經(jīng)濟(jì)的推動作用顯著，且集中表現(xiàn)在第二和第三產(chǎn)業(yè)；同時，城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對港口吞吐量的作用顯著，但在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同時期，城市對港口的作用強(qiáng)度有所不同，隨著城市的發(fā)展，城市單位GDP對港口吞吐量的拉動效應(yīng)逐漸下降，從表4可中看出近幾年寧波市港城的這一現(xiàn)象非常明顯。因此，將發(fā)展視角轉(zhuǎn)向第三產(chǎn)業(yè)及推動產(chǎn)業(yè)升級是寧波市港城協(xié)調(diào)互動發(fā)展的必然趨勢。

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ConnectionEffectofPort-CityDevelopmentInvestigationwithDEAandPartialCorrelationAnalysis

GAOTao,GAOJinmin,QULinchi

(School of Economics and Management,Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)

The relationship between the development of the Ningbo port and the city is investigated with the method of DEA(Data Envelopment Analysis) and partial correlation analysis.The DEA analysis reveals that the Ningbo port and the city show strong phenomenon of interaction before 2011,and the promoting function that the port has to the city is obvious.During 2011-2014,Ningbo port gradually entered the maturing stage,characterized by slower development,and correspondingly,the economy of the Ningbo city entered its “self-actuating” development stage.Since 2015,Ningbo Port has been in the decline stage of development.The partial correlation analysis and the correlation analysis reveals that the development of the Ningbo port has played an important role in economical development of the Ningbo city,especially that of the secondary industry and the tertiary industry,and the economical development of the city has obvious promoting function to the port throughput.Developing the tertiary industry vigorously will be the inevitable trend of the Ningbo city.

interaction of port and city; DEA analysis; partial correlation analysis; connection analysis

F552

A

2017-02-25

上海海事大學(xué)博士生創(chuàng)新基金(2016ycx061)

高 濤(1980—)，男，黑龍江黑河人，博士生，從事產(chǎn)業(yè)發(fā)展與管理研究。E-mail:taogao@shmtu.edu.cn

1000-4653(2017)02-0129-06