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基于聚类的港口吞吐量预测方法及其适用性分析 第32卷第3期 2011年6月 水道港口 JournalofWaterwayandHarbor Vol_32No.3 Jun.2011 基于聚类的港口吞吐量预测方法及其适用性分析 秦芳,周鹏飞,魏晓晓,樊义忠z (1.大连理Z-大学土木水利学院,大连l16024;2.重庆公用工程建设监理公司,重庆400020) 摘要:在统计分析历史数据的基础上,选取港口吞吐量,GDP值等指标,采用SPSS统计分析软件中的 层次聚类分析法,将我国具有代表性的港口按照吞吐量增长规律分成平稳增长型,加速增长型和波动增 长型3类.然后选择时间序列法,回归分析法,灰色模型理论和神经网络模型法,对不同类型的港口吞吐 量预测的适用性进行了理论分析.最后以上海港和镇江港为实例进行计算,并对不同预测方法的适用性 进行了验证. 关键词:港口吞吐量;聚类分析;预测模型 中图分类号:U652.1+4;0411_3文献标识码:A文章编号:1005—8443(2011)03—0223—06 国内港口的基础设施,服务水平,口岸环境,腹地经济发展水平等条件参差不齐,可以采用聚类分析方 法对若干具有代表性的港口进行分类….预测的方法有很多,但不是每一种方法都适合所有的港口.本文在 对港口进行聚类分析的基础上,寻找到一种相对更符合不同类型港口吞吐量的预测方法,为港口的预测工 作提供意见参考. l港口规模聚类指标与代表性港口的选择 1.1聚类指标的选择 影响港口规模的因素很多,主要有自然地理条件,经济环境,政策环境,经营管理能力,服务水平,信息 化水平以及创新能力等,港口与城市之间的经济联系密不可分.为了达到较好的聚类效果,本文选取能体现 港口规模的显性因素,并且相应地选取部分城市指标.其中,港口指标为:货物吞吐量,外贸量,内贸量,集装 箱吞吐量;城市指标有:GDP值,第一产业产值,第二产业产值,第三产业产值,进出口总额,人口,面积,综合 竞争力. 1.2代表性港口的选择 我国沿海港口主要集中在5大港口群:长三角港口群,珠三角港口群,渤海湾港口群,东南沿海港口群 和西南沿海港口群.为了更全面的统计我国港]规模发展规律,分别从每个港口群选择典型港口进行分析. 本文从长三角港口群选择上海港,宁波港,南京港,连云港港,南通港,镇江港;珠三角港口群选择深圳港,广 州港,汕头港;渤海湾港口群选择大连港,天津港,青岛港,营口港,秦皇岛港,日照港;东南沿海港口群选择 福州港;西南沿海港口群选择海口港.另外,在长江流域的内河港中,选择武汉港,重庆港,九江港为代表l2]. 2港口吞吐量增长规律的聚类分析 以20个港口11a(1995～2005年)的港口货物吞吐量为基础数据,采用统计分析软件SPSS中的层次聚 类分析工具进行分析.数据的单位一致,但为了避免某些货物吞吐量数据较大而影响聚类分析结果,需要对 收稿日期:2010—09—25;修回日期:2010—12—29 基金项目:教育部博士点基金(200801411105);辽省高等学校科研计划项目(2008Z056) 作者简介:秦芳(1986一),女,辽宁省大连市人,主要从事港r=1物流管理研究. Biography:QINFang(1986一),female. 224水道港口第32卷第3期 这些数据做标准化处理——即用某年吞吐量除以本港所选数据中的最大值,处理后的变量最大值为1.按照 吞吐量的增长类型将20个港口分为3大类,第一类为平稳增长型,增长趋势近似于线性增长,发展速度较 为稳定,这类港口包括大连港,秦皇岛港,青岛港,上海港,汕头港和南京港;第二类为加速增长型,增长趋势 近似于指数增长,近年发展速度较快,这类港口包括营口港,天津港,日照港,连云港港,宁波港,福州港,深 圳港,广州港,海口港,南通港,镇江港和武汉港;第三类为波动增长型,发展总趋势是增长的,但过程中有较 多曲折,有明显的低谷,这类港口包括九江港和重庆港. 3港口吞吐量预测模型的适用性分析 3.1预测模型分析 港口规模预测模型很多,本文仅对时间序列法,回归分析法,灰色模型理论以及神经网络模型4种模型 加以分析.(1)时间序列法相对简单方便,假定过程是渐变的,但是只能用于预测平稳增长型港口,用历史数 据构造时间序列模型,然后采用外推计算预测未来发展l4].(2)回归分析法需要的数据比较多,过程较麻烦, 成本高,但是对拐点有很好的拟合度.可以用来预测平稳增长型和加速增长型港口l5].(3)灰色模型理论准 确性好,建模需要的数据少,但是对增长曲线光滑程度有要求,对有拐点的港口预测不准确.(4)神经网络 模型是一种非线性映射关系,精确度高,无需事先建立模型,容错性和稳定性好,适合任何增长规律的港口, 但是选择输入变量很关键,选择的不好,会引起建模