基于EMD方法的湛江港貨物吞吐量分析

葉燕婷 李雅婷 陳燕玉 周紫璇

摘 要：湛江港是廣東省的主要沿海港口之一。運用EMD方法對湛江港近十一年的貨物吞吐量進行數(shù)據(jù)分解，得出最規(guī)律的波動周期為12.2月，即年度周期。通過模型預測分析，湛江港未來一段時間內(nèi)的港口貨物吞吐量呈上升趨勢。并且通過皮爾遜系數(shù)，證得湛江港貨物吞吐量與湛江地區(qū)生產(chǎn)總值存在明顯的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：湛江港;貨物吞吐量;EMD;波動周期

中圖分類號：[U6-9] ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）07-0104-03

近年來，隨著運輸網(wǎng)絡(luò)的完善以及交通方式的多樣化[1]，港口在交通運輸業(yè)中扮演的角色越來越重要。湛江港是中國大陸與東南亞、西歐之間海上航線最短的港口，是西南沿海的主要中轉(zhuǎn)港之一。近年來，湛江港憑借其獨特的港口優(yōu)勢被納入《西部陸海新通道總體規(guī)劃》，是廣東省內(nèi)唯一聯(lián)動三大國家戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素[2]。

通過使用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）方法研究近十一年以來的湛江港貨物吞吐量、短時間內(nèi)的發(fā)展趨勢，分析影響因素，一方面能為湛江港的基礎(chǔ)設(shè)施、原油泊位、新建碼頭建設(shè)等各方面提供重要的決策依據(jù)，有助于湛江港集團及時調(diào)整運營策略，規(guī)避市場風險，制定更適合的發(fā)展計劃，帶動湛江的經(jīng)濟發(fā)展。此外，本文的研究思路及方法可以為今后其他港口的貨物吞吐量、港口周邊產(chǎn)業(yè)園區(qū)的物流量預測提供借鑒思考[3]。

1經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）

美國華裔黃鍔博士（Noeden.E.Huang）等科學家經(jīng)過深層研究，在1998年提出經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD），并引入了希爾伯特-黃變換（HHT）的概念與方法。

EMD本質(zhì)上是對數(shù)據(jù)序列或信號進行平穩(wěn)化處理與波動分析。在無先驗性設(shè)置的情況下，經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解以數(shù)據(jù)自身的局部尺度特征作為依據(jù)，不需提前設(shè)定基函數(shù)，即可對信號中不同頻率的波動逐級分解成一系列具有不同特征尺度的本征模態(tài)函數(shù)（IMF）和一個殘余項r（t）[4]。

2湛江港貨物吞吐量現(xiàn)狀分析

2.1數(shù)據(jù)來源及走勢

本文以中國港口網(wǎng)中2010年至2020年之間的湛江港的貨物吞吐量歷史數(shù)據(jù)為調(diào)查對象，進行研究分析。

見圖1，可以清晰發(fā)現(xiàn)湛江港貨物吞吐量的走勢帶有明顯的周期性，并且在2010年至2018年時間段內(nèi)，湛江港貨物吞吐量數(shù)據(jù)整體呈現(xiàn)上升的趨勢，上升速度增加。但2019年一月份，貨物吞吐量突然遞減，隨后幾個月的港口貨物吞吐量波動性較大，并且沒有明顯的周期性，2020年的增速較慢。

2.2 EMD分解數(shù)據(jù)

在MATLAB上運用EMD方法對湛江港貨物吞吐量132個月份的數(shù)據(jù)進行逐級分解。經(jīng)過經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解后，湛江港的貨物吞吐量數(shù)據(jù)由原來的非線性時間序列分解成平穩(wěn)的內(nèi)在模態(tài)分量（IMF）與殘余項，且內(nèi)在模態(tài)分量表現(xiàn)出周期振蕩特征，是湛江港貨物吞吐量周期變化的展現(xiàn)。如圖2所示，結(jié)合經(jīng)濟周期的規(guī)律與振動幅度，IMF1分量的波動趨勢最為規(guī)律，其變動周期是12.2個月，為年度周期。湛江港貨物吞吐量的波動周期大約為一年，且每年的港口貨物吞吐量最值都有一定的變動，這可能與湛江的地區(qū)生產(chǎn)總值有關(guān)。

2.3湛江港貨物吞吐量短期預測

圖3是重組產(chǎn)生的殘余項，趨勢也呈現(xiàn)上揚狀態(tài)，仍未到達波峰。反映了湛江港的貨物吞吐量在未來的一段時間內(nèi)會增加，符合湛江正處于經(jīng)濟增長周期上揚趨勢的情況，并表現(xiàn)出周期性的特征。

3主要影響因素分析

運用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件，對湛江港的貨物吞吐量與湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值兩組數(shù)據(jù)進行雙變量皮爾遜相關(guān)性分析以及一元線性回歸分析，分析結(jié)果見表1。湛江港的貨物吞吐量和湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.827，表明湛江港的貨物吞吐量和湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值之間存在較強的交互作用，兩變量是顯著相關(guān)的。

由此模型結(jié)果可知，湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值的回歸系數(shù)顯著性檢驗中t的統(tǒng)計量觀測值為4.414，顯著性為0.002，湛江市的地區(qū)生產(chǎn)總值與湛江港的貨物吞吐量之間具有顯著的線性關(guān)系。

其中，未標準化系數(shù)的常量為3931.642，B值為7.428，且B的95%置信區(qū)間在3.621到11.236之間。假設(shè)湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值為X，湛江港貨物吞吐量為Y，根據(jù)模型建立的線性回歸方程為：

Y=3931.642+7.428X ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

即湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值每增加1億元，港口貨物吞吐量相應(yīng)會增加7.428萬噸。

因此，可以得出結(jié)論：湛江港的貨物吞吐量與湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值存在顯著的正相關(guān)性，說明了湛江市的經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)水平對湛江港口貨物吞吐量的變化具有顯著的影響能力，但不是唯一的影響因素。隨著湛江市的地區(qū)生產(chǎn)總值的上升，湛江港貨物吞吐量也逐漸增加。

4總結(jié)與建議

4.1結(jié)論

（1）2010年到2018年的湛江港口貨物吞吐量基本上呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢，但2019年湛江港口貨物吞吐量發(fā)生突降，增速為負值，且波動不穩(wěn)定、無規(guī)律。相比2019年，2020年的貨物吞吐量有所增長。通過經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，湛江港貨物吞吐量的波動周期為一年，并且趨勢圖的末端趨勢呈現(xiàn)上升狀態(tài)。因此，本文初步推斷在未來一段時間內(nèi)，湛江港貨物吞吐量逐步增長[5]。

（2）經(jīng)過皮爾森相關(guān)系數(shù)與線性回歸分析，可以得出湛江港口貨物吞吐量與湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值具有高度顯著的相關(guān)性，但不是唯一影響因素。并且湛江市地區(qū)生產(chǎn)總值對湛江港口貨物吞吐量的線性回歸方程為：Y=3931.642+7.428X。

4.2建議

（1）目前，5G時代已經(jīng)來臨。湛江已積極推進5G產(chǎn)業(yè)的建設(shè)，通過了跨境電子商務(wù)綜合試驗區(qū)的建立批準。在此機遇下，有以下幾點建議。

第一，湛江港要根據(jù)優(yōu)越的區(qū)域位置，積極推動港口業(yè)務(wù)改革。積極相應(yīng)保稅政策與國家政策，建立多維化、智能化和無人化的港口，改善湛江港的貨物運輸能力，增強獲利能力，提高湛江港的競爭力。第二，湛江港集團可以與其他運輸行業(yè)公司聯(lián)手，建設(shè)電子商務(wù)平臺，開設(shè)網(wǎng)上商店，建立以城市物流為基礎(chǔ)的城市物流分撥平臺。第三，湛江港集團可以根據(jù)貨物吞吐量的波動周期，制定出相應(yīng)的港口建設(shè)規(guī)劃。例如，在港口貨物吞吐量的波谷時期，加快建設(shè)港口基礎(chǔ)設(shè)施。則在港口貨物吞吐量的波峰時期，新建造的相關(guān)設(shè)施便可投入使用，從而促使港口的貨物吞吐量增長。

（2）湛江要積極迎接挑戰(zhàn)，開放周邊地區(qū)的用途，大力提倡“地主型”港口的建設(shè)經(jīng)營模式，吸引先進技術(shù)和產(chǎn)業(yè)落戶。此外，湛江港還在國內(nèi)外高質(zhì)量資源的分配、港口工業(yè)園區(qū)的形成、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的優(yōu)化等方面發(fā)揮著主導作用。

（3）隨著海陸空一體化的交通樞紐在全面推廣，湛江港應(yīng)與其他運輸行業(yè)強強聯(lián)合，建設(shè)綜合運輸樞紐，縮短運輸?shù)霓D(zhuǎn)運時間，刺激湛江港貨物吞吐量的有效增長，從而促進湛江的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。

（4）加強專業(yè)化人才的培養(yǎng)也是下一步工作的重點。一方面，湛江港集團可以培訓內(nèi)部現(xiàn)有員工，加強學習高端工業(yè)技術(shù)、物流運輸、信息化技術(shù)等專業(yè)知識，接受最新的理論知識的培訓，從而更好的適應(yīng)港口的轉(zhuǎn)型工作。另一方面，湛江港集團每年可以招聘擁有相應(yīng)專業(yè)知識的優(yōu)秀高校畢業(yè)生，與湛江港一起參與轉(zhuǎn)型事業(yè)，一起帶動湛江港走向智能化、綠色化、集成化。

參考文獻：

[1]劉前， 王學鋒， 呂少梁等. 湛江港海域游泳動物群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析[J]. 廣東海洋大學學報， 2021， （2）

[2]王騰飛， 馬仁鋒. 博弈論視域長三角港口群雙港口合作策略穩(wěn)定性研究[J]. 廣東海洋大學學報， 2017， 第37卷（5）：1-10.

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[5]李志強.基于EMD方法的我國主要海港貨物吞吐量變化規(guī)律研究[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2012，36（06）：1109-1112.

基金項目：2020年廣東省攀登計劃-基于EMD方法的廣東省港口吞吐量研究（項目編號：pdjh2020b0278）。