基于物流數(shù)據(jù)對云南省重要節(jié)點城市識別與成因探究

楊志南 吳淼晶鑫 張夢娟 程子豪 王俊巖

西南林業(yè)大學

一、引言

云南省位于我國西南邊陲，地形地貌以山地為主，所以公路運輸為云南省骨干運輸方式，且公路貨運量占總貨運量的88.7%，能有效表征云南省物流現(xiàn)狀。當前對物流網(wǎng)絡研究主要以復雜網(wǎng)絡理論為基礎，王偉從鐵路的基礎設施、?？空军c及系統(tǒng)換乘三個方面構建了網(wǎng)絡，分別為物理網(wǎng)、運輸網(wǎng)絡與換乘網(wǎng)三種模型進行拓撲性分析，提出了重要節(jié)點方法。戢曉峰以云南省為研究對象，采用社會網(wǎng)絡分析法，分析旅游業(yè)驅動的云南省區(qū)域航空網(wǎng)絡時空演變特征。裴玉龍基于公共交通網(wǎng)絡出行的空間可達性度量模型，有效地評價軌道交通對城市公共交通網(wǎng)絡可達性的改善作用。王璞對人工調查以后發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)公交網(wǎng)絡運行速度存在成本大、周期長、不精確、覆蓋線路及區(qū)域有限等問題，基于GPS 數(shù)據(jù)和地圖匹配算法，分析典型區(qū)域交通網(wǎng)絡的運行態(tài)勢。左微為提取大宗貨物運輸網(wǎng)絡結構特征，選擇網(wǎng)絡總體特征、空間組織、運輸聯(lián)系以及貨物種類生成等指標，構建了考慮實際運量的區(qū)域大宗公共運輸網(wǎng)絡結構提取方法。等方面進行研究分析，賈鵬選取了110 個物流樞紐承載城市為研究兌現(xiàn)，從點線面三個角度刻畫了中國物流樞紐承載城市貨運網(wǎng)絡時空特征，剖析了其演化驅動機制。本文通過高速公路收費站數(shù)據(jù)，計算出重要節(jié)點城市，再結合區(qū)域經(jīng)濟等指標進行Pearson 相關性分析，為云南省物流網(wǎng)絡建設及城市發(fā)展提供理論依據(jù)。

交通發(fā)展與常住人口、城市間的距離、地方經(jīng)濟等都密不可分，城市中人口的增加或減少所帶來的基礎設施減少與貨品流動城市都會相應改變。城市間距離將直接影響運輸?shù)某杀?。地方?jīng)濟的發(fā)展對貨運和人口的吸引也是呈現(xiàn)正相關的。綜上本研究選取各區(qū)縣常住人口、地方財政支出、社會消費品零售額、人均地區(qū)生產總值4 個自變量構建關系矩陣分析，影響云南省高速公路貨運網(wǎng)絡的形成因素。

表1 研究假設

二、研究方法

（一）PageRank 算法

對節(jié)點進行重要性排序，通過PageRank 算法實現(xiàn)，其算法原理為，將縣域當作節(jié)點，縣域間的貨運量作為網(wǎng)絡邊，貨運量作為對選擇該節(jié)點城市的指標，X 節(jié)點城市到Y 節(jié)點城市的運量作為Y 節(jié)點城市的選擇條件，X 節(jié)點城市被選擇次數(shù)越多，證明X 節(jié)點城市重要程度越高，如式所示：

式中：N 為網(wǎng)絡區(qū)縣節(jié)點總數(shù)；α 為阻尼因子；Kout（Pi）即從縣域Pi處流向其他區(qū)縣的貨運量。節(jié)點值越大，該節(jié)點在網(wǎng)絡中的重要性越高。

（二）節(jié)點度

一個節(jié)點與其他節(jié)點直接連接的總和，能夠反映單一節(jié)點在網(wǎng)絡中的重要性。物流網(wǎng)絡中度中心度要考慮點入度和點出度，點入度表現(xiàn)一個節(jié)點被關注程度，體現(xiàn)節(jié)點的吸引力，點出度表現(xiàn)一個節(jié)點關注其他節(jié)點的程度，體現(xiàn)節(jié)點積極性。在貨運網(wǎng)絡中點入度為貨運到達城市運量，點出度為發(fā)送城市的運量。

式中，Xij是網(wǎng)絡鄰接矩陣中的元素，表示兩區(qū)縣之間是否存在相連邊，當相連邊出現(xiàn)存在貨運量時Xij≠0，貨運量越大Xij也越大；反之則為0。

（三）Pearson 相關系數(shù)

皮爾遜相關系數(shù)定義為秩變量之間的相關系數(shù)。對于容量為n 的樣本，將n 個原始數(shù)據(jù)轉換為等級數(shù)據(jù)，如式所示：

其中，rxy表示兩個變量 x、y 之間的線性相關程度，rxy的值在 -1 和 +1 之間分別為xi、yi的平均值。

三、縣域重要節(jié)點分析

（一）PageRank 值計算

首先將云南省高速公路物流數(shù)據(jù)構建貨運網(wǎng)絡，通過式（1）計算其PageRank 值，對其進行重要性排序，可知各區(qū)縣重要程度差異較大，如2 表所示。排名首位的節(jié)點為昆明市呈貢區(qū)，PageRank 值為0.629818，其次為昆明市安寧市與大理州大理市，PageRank 值分別為 0.546898 和 0.490937，網(wǎng)絡中排名最靠后的為綏江縣，PageRank 值為0.020555。并采用Arcgis 進行可視化得出重要節(jié)點城市區(qū)縣主要以滇中城市群為主，滇中、滇南，滇西所占比例較少，有明顯的包圍滇中城市群的趨向；網(wǎng)絡節(jié)點主要呈現(xiàn)發(fā)散性分布，如圖1所示。

圖1 云南省重要節(jié)點城市

（二）節(jié)點度值計算

通過式（2）對云南省貨運網(wǎng)絡進行以重量為權節(jié)點度的計算，得出點出度與點入度最大值的節(jié)點區(qū)縣均為昆明市轄區(qū)，其中排名第一的區(qū)縣為西山區(qū)，點出度與點入度為8 557 95 和8 241 33，表明昆明市為云南省重要經(jīng)濟中心、客貨集散區(qū)，在物流網(wǎng)絡中的運輸聯(lián)系與貨品容納能力較強。點出度與點入度最小值的節(jié)點區(qū)縣為麗江市古城區(qū)、臨滄市臨翔區(qū)、文山州丘北縣點出點入度均為0，與其他區(qū)縣聯(lián)系較弱，各節(jié)點區(qū)縣點出度與點入度比值為1.01，基本實現(xiàn)貨運量出入平衡。

表3 云南省部分區(qū)縣節(jié)點度值

四、成因探究分析

通過式（2）分析，回歸結果較為理想，說明地區(qū)生產總值、社會消費品零售總額、常住人口、地方財政預算支出，能有效揭示云南省縣域物流網(wǎng)絡中構成的重要節(jié)點城市的形成機理，如表2 所示。

表2 云南省部分區(qū)縣Pagerank 值

根據(jù)分析結果得出，影響云南省重要節(jié)點縣域的經(jīng)濟指標從大到小分別為地區(qū)生產總值、社會消費品零售總額、常住人口、地方財政預算支出，影響點出度與點入度的經(jīng)濟指標從大到小排序也同樣分別為地區(qū)生產總值、社會消費品零售總額、常住人口、地方財政預算支出，重要節(jié)點縣域的量化結果顯示相關性系數(shù)分別為0.738、0.708、0.552.0.325，點出度與點入度的量化結果顯示相關性系數(shù)分別為0.727、0.703、0.505、0.278 與 0.701、0.678、0.457、0.285，均通過了 99%的顯著性檢驗。排名均以滇中城市為主，其次為滇東、滇西、滇南等各地州市主要市轄區(qū)，該區(qū)域為云南省地區(qū)生產總值較高區(qū)域，體現(xiàn)出重要節(jié)點城市的形成主要受到地區(qū)生產總值的帶動；社會消費品零售總額能有效影響貨物運輸，表明重要節(jié)點城市與社會消費品零售總額有較強聯(lián)系；常住人口與地區(qū)所產生的貨運量呈正相關，所以常住人口與重要節(jié)點城市具有一定聯(lián)系；隨著云南省的經(jīng)濟發(fā)展，地方財政預算支出較多影響基礎設施建設，正向影響重要節(jié)點城市的形成。

表4 云南省物流重要節(jié)點城市形成因素分析

五、結論

本文基于云南省高速公路收費站數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)清洗和整合基礎上，以云南省物流為研究對象，對重要節(jié)點識別及成因探究。得出結論如下：

1. 云南省重要節(jié)點城市排名中昆明市所屬區(qū)縣均排前列，重要節(jié)點城市分布以滇中城市群為主，向滇東、滇西、滇南等區(qū)域逐級遞減。

2.云南省區(qū)縣節(jié)點間的點出度、點入度比值為1.01，區(qū)縣節(jié)點滿足貨運量出入平衡，度值分布與重要節(jié)點排序基本一致，驗證重要節(jié)點城市的可靠性。

3.重要節(jié)點城市、點出度、點入度的形成因素從大到小排序均為地區(qū)生產總值、社會消費品零售總額、常駐人口、地方財政預算支出。