基于二階聚類分析的智慧港口綜合評(píng)價(jià)研究

摘" 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，智慧港口也逐漸成為了港口發(fā)展的新趨勢(shì)。為研究當(dāng)前我國(guó)智慧港口的發(fā)展情況，選取了2022年我國(guó)13個(gè)主要港口的14個(gè)指標(biāo)，從物流能力、社會(huì)關(guān)注度、創(chuàng)新投入、財(cái)務(wù)能力四個(gè)維度進(jìn)行分析。首先通過(guò)主成分分析，將創(chuàng)新投入和財(cái)務(wù)能力兩個(gè)維度的多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行降維，提取主成分并得到綜合得分，再將連續(xù)型指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。最后將分類型指標(biāo)和數(shù)值型指標(biāo)通過(guò)二階聚類分析進(jìn)行處理，將13個(gè)智慧港口劃分為三類，并對(duì)不同類別智慧港口作出分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：智慧港口；創(chuàng)新投入；主成分；二階聚類分析

" 中圖分類號(hào)：U691" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.07.020

Abstract： With the continuous progress of technology， smart ports have gradually become a new trend in port development. To study the current development of smart ports in China， 14 indicators were selected from 13 major ports in 2022， and analyzed from four dimensions： Logistics capacity， social attention， innovation investment， and financial capability. Firstly， through principal component analysis， multiple indicators from the dimensions of innovation investment and financial capability are reduced， and principal components are extracted to obtain comprehensive scores. Then， continuous indicators are standardized. Finally， the categorical and numerical indicators were processed through second-order clustering analysis， dividing the 13 smart ports into three categories， and analyzing and summarizing the different categories of smart ports.

Key words： smart port; innovation investment; principal component; second-order clustering analysis

0" 引" 言

" 隨著全球化的加速和物流業(yè)的發(fā)展，港口已經(jīng)成為全球經(jīng)濟(jì)的重要樞紐。作為我國(guó)對(duì)外開(kāi)放的重要窗口，我國(guó)的港口也在不斷發(fā)展壯大。而隨著科技的不斷進(jìn)步，智慧港口也逐漸成為了港口發(fā)展的新趨勢(shì)。本文將從現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)兩個(gè)方面，對(duì)我國(guó)智慧港口進(jìn)行分析。

" 目前，智慧港口和大數(shù)據(jù)、人工智能的結(jié)合處于高速發(fā)展階段[1]，這得益于5G技術(shù)促進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)的高效傳輸，王高歡[2]、榮耀[3]、宋仕斌等[4]、陳金權(quán)[5]，對(duì)于智慧港口和5G之間，從技術(shù)推動(dòng)、實(shí)現(xiàn)路徑、數(shù)據(jù)安全等不同角度進(jìn)行了分析。

" 孟斌等[6]借鑒Lotka-Volterra模型測(cè)度綠色智慧港口發(fā)展擴(kuò)散趨勢(shì)，表明綠色智慧港口發(fā)展速度與政府調(diào)控的強(qiáng)度是正相關(guān)關(guān)系。付光中等[7]結(jié)合我國(guó)服務(wù)業(yè)組織標(biāo)準(zhǔn)化工作指南等系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)客貨滾裝智慧港口進(jìn)行服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建研究。曹杰等[8]、付萌等[9]分別基于智慧港口目前的現(xiàn)狀，對(duì)其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、功能適應(yīng)性作出評(píng)價(jià)。羅本成等[10]結(jié)合港口演變規(guī)律和國(guó)內(nèi)外相關(guān)實(shí)踐，研究了全國(guó)TOP13港口按智慧等級(jí)。

" 我國(guó)主要智慧港口綜合發(fā)展十分重要，因此，對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)能夠?yàn)橹腔鄹劭谥g的交流和各自的綜合發(fā)展提供借鑒。

1" 智慧港口發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

" 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，港口的重要性越來(lái)越受到重視。智慧港口作為新型港口的代表，其發(fā)展也日益受到關(guān)注。我國(guó)智慧港口正處于快速發(fā)展階段。

" 目前，我國(guó)已經(jīng)建成了一批智慧港口，如上海、深圳、廣州等地的大型港口。這些港口已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信息化、智能化的管理和控制，從而提高了港口的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量。其中，上海港口是我國(guó)智慧港口建設(shè)的代表，它已經(jīng)成為了全球最大的港口之一，也是全球最具競(jìng)爭(zhēng)力的港口之一。

" 未來(lái)，我國(guó)智慧港口的發(fā)展方向主要包括智能化、數(shù)字化、綠色化、安全化，智慧港口的發(fā)展將持續(xù)加速。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高，智慧港口已經(jīng)成為我國(guó)港口發(fā)展的新亮點(diǎn)。

2" 研究原理分析

2.1" 主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一種常用的數(shù)據(jù)降維方法，它通過(guò)線性變換將高維數(shù)據(jù)映射到低維空間中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維和可視化。主成分分析是一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法，它通過(guò)線性變換將高維數(shù)據(jù)映射到低維空間中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維和可視化。主成分分析的目標(biāo)是找到一組新的變量，使得這些新變量能夠最大程度地解釋原始數(shù)據(jù)的方差，從而達(dá)到數(shù)據(jù)降維的目的。

" 主成分分析的基本思想是將原始數(shù)據(jù)通過(guò)線性變換，轉(zhuǎn)換成一組新的變量，使得這些新變量能夠最大程度地解釋原始數(shù)據(jù)的方差。具體來(lái)說(shuō)，主成分分析的過(guò)程可以分為以下幾個(gè)步驟：

（1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：為了消除不同變量之間的量綱差異，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即將每個(gè)變量減去其平均值，再除以其標(biāo)準(zhǔn)差。

" （2）計(jì)算協(xié)方差矩陣：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，計(jì)算其協(xié)方差矩陣。協(xié)方差矩陣描述了不同變量之間的相關(guān)性，是主成分分析的核心。

（3）計(jì)算特征值和特征向量：對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，得到其特征值和特征向量。特征值描述了每個(gè)特征向量對(duì)應(yīng)的方差大小，特征向量則是一組正交的基向量，用于將原始數(shù)據(jù)映射到新的坐標(biāo)系中。

" （4）選擇主成分：根據(jù)特征值的大小，選擇前k個(gè)特征向量作為主成分，將原始數(shù)據(jù)映射到新的低維空間中。

2.2" 二階聚類分析

二階聚類分析是一種常用的聚類分析方法，它將數(shù)據(jù)分成若干個(gè)簇，每個(gè)簇內(nèi)部的數(shù)據(jù)點(diǎn)相似度較高，而不同簇之間的數(shù)據(jù)點(diǎn)相似度較低。與一階聚類分析不同的是，二階聚類分析不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，還可以對(duì)簇進(jìn)行聚類，從而實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的聚類分析。二階聚類分析是一種多階段的聚類分析方法，它將數(shù)據(jù)分成若干個(gè)簇，每個(gè)簇內(nèi)部的數(shù)據(jù)點(diǎn)相似度較高，而不同簇之間的數(shù)據(jù)點(diǎn)相似度較低。與一階聚類分析不同的是，二階聚類分析不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，還可以對(duì)簇進(jìn)行聚類，從而實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的聚類分析。

3" 智慧港口綜合評(píng)價(jià)實(shí)證分析

3.1" 數(shù)據(jù)來(lái)源和評(píng)價(jià)體系

本文根據(jù)我國(guó)13個(gè)主要智慧港口2022年的相關(guān)指標(biāo)（見(jiàn)表1），通過(guò)對(duì)其物流能力、社會(huì)關(guān)注度、創(chuàng)新投入、財(cái)務(wù)能力4個(gè)維度進(jìn)行綜合分析和篩選，共選取14個(gè)指標(biāo)，能夠充分反映我國(guó)主要智慧港口的綜合情況。本文主要數(shù)據(jù)均來(lái)自國(guó)泰安數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2" 因子分析

通過(guò)對(duì)物流能力F１、社會(huì)關(guān)注度F２、創(chuàng)新投入F３、財(cái)務(wù)能力F_４4個(gè)維度的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行降維以及標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中F１、F２本身為單指標(biāo)，不需進(jìn)行降維處理，只需對(duì)F３和F４進(jìn)行降維處理即可。

" 本文對(duì)創(chuàng)新投入的6個(gè)指標(biāo)以及財(cái)務(wù)能力的6個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行了KMO檢驗(yàn)和Bartlett檢驗(yàn)。指標(biāo)的KMO值均大于臨界值0.5，Bartlett球形度檢驗(yàn)值的顯著性小于0.050。通過(guò)顯著性檢驗(yàn)可知，所選取的指標(biāo)間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，運(yùn)用因子分析法進(jìn)行分析是有效的。

在進(jìn)行有效性檢驗(yàn)后，進(jìn)行提取公因子。創(chuàng)新投入選取排列前3的成分為公因子；財(cái)務(wù)能力選取排列前4的成分為公因子。根據(jù)其公因子在旋轉(zhuǎn)后的方差累計(jì)解釋率分別為98.960%和97.635%，說(shuō)明因子的選取能夠極大程度上保留總體特征。最后進(jìn)行因子得分計(jì)算，利用最大方差法對(duì)因子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。提取公因子之后根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣，得到因子評(píng)分模型。根據(jù)公因子的方差解釋占總方差解釋的比重為權(quán)重，計(jì)算出創(chuàng)新投入和財(cái)務(wù)能力的綜合得分F３、F４。

3.3" 綜合得分和標(biāo)準(zhǔn)化處理

將連續(xù)數(shù)值的F１、F２、F３的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并對(duì)分類型的維度指標(biāo)F２進(jìn)行整合，得到標(biāo)準(zhǔn)化綜合得分表，如表2所示。

3.4" 二階聚類分析

" 通過(guò)SPSS對(duì)我國(guó)主要智慧港口進(jìn)行二階聚類分析（見(jiàn)表3），可將13個(gè)主要智慧港口分為3類：第一類為日照港、天津港、唐山港、廣州港、秦皇島港；第二類為鹽田港、北部灣港、廈門(mén)港、青島港、遼寧港；第三類為招商港口、上海港、寧波港。智慧港口聚類絕對(duì)分布圖和比較圖如圖1和圖2所示。

由圖1和圖2可知，第一類智慧港口綜合發(fā)展水平較低，創(chuàng)新投入較低，物流能力以及財(cái)務(wù)能力也明顯低于其他智慧港口類別；第二類智慧港口創(chuàng)新投入較高，說(shuō)明其智慧港口的發(fā)展程度較高，但是相對(duì)而言，創(chuàng)新投入對(duì)于物流能力和財(cái)務(wù)能力的轉(zhuǎn)化程度較低；第三類智慧港口總體發(fā)展程度均衡，創(chuàng)新投入以及物流能力、財(cái)務(wù)能力都明顯高于其他兩類，屬于發(fā)展程度較高的智慧港口類別。

4" 對(duì)策及建議

4.1" 物流能力方面

智慧港口的建設(shè)是海運(yùn)業(yè)發(fā)展的重要一環(huán)。智慧港口是指運(yùn)用最新的信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)港口的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化管理和優(yōu)化，提高港口的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，為海運(yùn)業(yè)提供更加便捷、高效、安全的服務(wù)。我國(guó)智慧港口需要實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息共享和互聯(lián)互通，提高港口的信息化水平。同時(shí)，還應(yīng)該加強(qiáng)港口數(shù)據(jù)的采集和處理能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口各項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，為港口管理者提供決策支持。

4.2" 社會(huì)關(guān)注度方面

智慧港口是指運(yùn)用最新的信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)港口的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化管理和優(yōu)化，提高港口的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，為海運(yùn)業(yè)提供更加便捷、高效、安全的服務(wù)。應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)智慧港口建設(shè)的宣傳，向社會(huì)介紹智慧港口的建設(shè)意義和目標(biāo)，讓更多的人了解智慧港口的建設(shè)進(jìn)展和成果。同時(shí)，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)智慧港口建設(shè)的報(bào)道，讓媒體關(guān)注智慧港口建設(shè)的進(jìn)展和成果，提高公眾對(duì)智慧港口建設(shè)的認(rèn)識(shí)和信心。

4.3" 創(chuàng)新投入方面

" 創(chuàng)新投入有利于智慧港口的智慧升級(jí)，對(duì)港口的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化管理和優(yōu)化，提高港口的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，為海運(yùn)業(yè)提供更加便捷、高效、安全的服務(wù)。智慧港口的建設(shè)需要產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu)的合作，因此，我國(guó)智慧港口需要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，提高創(chuàng)新投入。具體而言，應(yīng)該加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu)的合作，建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，共同研究智慧港口建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和新型設(shè)備，提高智慧港口的技術(shù)水平和管理水平。同時(shí)，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作的資金支持，提高創(chuàng)新投入。

4.4" 財(cái)務(wù)能力方面

" 智慧港口建設(shè)以及智慧升級(jí)需要大量的資金支持，同時(shí)對(duì)于智慧港口在財(cái)務(wù)能力方面做出了更高的要求。因此，我國(guó)智慧港口在財(cái)務(wù)能力方面需要加強(qiáng)，為智慧港口的建設(shè)和發(fā)展提供充足的資金保障和后續(xù)的持續(xù)支持。智慧港口的建設(shè)需要大量的資金支持，因此，我國(guó)智慧港口需要加強(qiáng)財(cái)務(wù)管理，提高財(cái)務(wù)能力。具體而言，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)智慧港口建設(shè)資金的管理和控制，建立健全財(cái)務(wù)管理制度和流程，加強(qiáng)財(cái)務(wù)預(yù)算和監(jiān)督，確保資金的合理使用和安全運(yùn)作。

5" 總" 結(jié)

" 本文對(duì)于我國(guó)13個(gè)主要的智慧港口，從物流能力、社會(huì)關(guān)注度、創(chuàng)新投入以及財(cái)務(wù)能力4個(gè)維度進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，其結(jié)果表明我國(guó)主要智慧港口有三類，第一類智慧港口綜合發(fā)展水平較低，創(chuàng)新投入較低，物流能力以及財(cái)務(wù)能力也明顯低于其他智慧港口類別；第二類智慧港口創(chuàng)新投入較高，說(shuō)明其智慧港口的發(fā)展程度較高，但是相對(duì)而言，創(chuàng)新投入對(duì)于物流能力和財(cái)務(wù)能力的轉(zhuǎn)化程度較低；第三類智慧港口總體發(fā)展程度均衡，創(chuàng)新投入以及物流能力、財(cái)務(wù)能力都明顯高于其他兩類，屬于發(fā)展程度較高的智慧港口類別。針對(duì)于此種情況，分別從物流能力、社會(huì)關(guān)注度、創(chuàng)新投入以及財(cái)務(wù)能力4個(gè)維度提出了相應(yīng)的對(duì)策及建議，能夠有效地促進(jìn)各類別的智慧港口進(jìn)行持續(xù)的智慧之路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹蘭娟. 智慧港口管理信息系統(tǒng)研究[J]. 價(jià)值工程，2022，41（32）：70-74.

[2] 王高歡. 面向智慧港口的5G網(wǎng)絡(luò)解決方案及應(yīng)用[J]. 中國(guó)新通信，2022，24（18）：95-97.

[3] 榮耀. 5G和物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)河港口中的推廣及應(yīng)用[J]. 中國(guó)市場(chǎng)，2022（21）：133-135.

[4] 宋仕斌，王秋起. 基于5G MEC方案的智慧港口建設(shè)研究[J]. 湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2022，21（2）：1-4.

[5] 陳金權(quán). 基于5G技術(shù)的智慧港口設(shè)計(jì)[J]. 廣東通信技術(shù)，2022，42（10）：51-53，68.

[6] 孟斌，張欣，匡海波，等. 基于政府調(diào)控的綠色智慧港口轉(zhuǎn)型演化及擴(kuò)散研究[J]. 中國(guó)管理科學(xué)，2022，30（8）：21-35.

[7] 付光中，章建設(shè)，羅史南，等. 客貨滾裝智慧港口服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建研究[J]. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2023（1）：102-107，125.

[8] 曹杰，王大成，戴冉，等. 基于改進(jìn)物元法的智慧港口發(fā)展水平評(píng)價(jià)模型[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，40（6）：59-65.

[9] 付萌，劉桂云. 寧波舟山港港口能力與功能適應(yīng)性評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)航海，2022，45（4）：87-93，99.

[10] 羅本成，胡笳，王若蒂. 基于灰色熵變權(quán)的智慧港口等級(jí)評(píng)價(jià)方法[J]. 交通運(yùn)輸研究，2023，9（1）：127-133，142.

收稿日期：2024-05-14

作者簡(jiǎn)介：劉錦全（1997—），男，山東平度人，青島科技大學(xué)碩士研究生，研究方向：物流工程與管理。

引文格式：劉錦全，史玉嬌. 基于二階聚類分析的智慧港口綜合評(píng)價(jià)研究[J]. 物流科技，2025，48（7）：84-87.