基于R/S分析法的湖北省港口群物流協(xié)調發(fā)展研究

馮 琪，蔣惠園，羅麗穎，趙珊珊

（武漢理工大學 交通學院，湖北 武漢 430063）

基于R/S分析法的湖北省港口群物流協(xié)調發(fā)展研究

馮 琪，蔣惠園，羅麗穎，趙珊珊

（武漢理工大學 交通學院，湖北 武漢 430063）

港口物流作為綜合運輸體系中的關鍵環(huán)節(jié)，對其發(fā)展研究具有重要的理論意義與現(xiàn)實價值。在分析湖北省港口群物流發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，從絕對差異與相對差異兩方面對湖北省港口群物流協(xié)調發(fā)展現(xiàn)狀進行測度，利用R/S分析法對指標進行分形分析，根據(jù)結果進行分析可知，湖北省港口群物流發(fā)展的絕對差異在逐漸增大，而相對差異卻呈緩慢降低趨勢，盡管港口群不協(xié)調程度有所下降，但不協(xié)調、不平衡仍然存在，且發(fā)展具有長期正相關特征，不協(xié)調趨勢仍將繼續(xù)。

湖北；港口物流；協(xié)調發(fā)展；R/S分析法

1 引言

港口作為交通運輸?shù)闹匾獦屑~，發(fā)展港口物流是構建綜合運輸體系的關鍵環(huán)節(jié)[1]?！笆濉币詠?，湖北省著力推進港口物流提檔升級，全面提升港口物流服務水平，健全完善港口群綜合運輸體系建設的標準規(guī)范[2]。但長期以來，湖北省港口資源基本上是粗放型管理，缺乏統(tǒng)一的港口岸線資源利用規(guī)劃，導致港口群物流發(fā)展受到阻礙，故該研究具有重要的現(xiàn)實意義，為湖北省港口資源整合提出建議。

目前針對港口群物流協(xié)調發(fā)展的研究較少，未形成完善理論體系，其中何嫻[3]（2010）以環(huán)渤海灣內灣的港口為研究對象，定性分析了各港口的硬件規(guī)模、經濟腹地等，定量預測了散貨吞吐量和集裝箱吞吐量，為港口物流協(xié)同發(fā)展提出建議；張咪[4]（2011）利用系統(tǒng)動力學和仿真建立了港口群物流協(xié)同模式，重點研究了港口群物流系統(tǒng)的內在要素關系，以河北省港口群為例，分析其未來協(xié)同發(fā)展方向。本文通過對當前協(xié)調發(fā)展測度，分析了港口群物流發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎上，利用R S分析法（重標極差分析法）研究其未來協(xié)調發(fā)展狀況，并依據(jù)結論提出建議。

2 湖北省港口群物流協(xié)調發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1 湖北省港口群物流發(fā)展現(xiàn)狀分析

當前經濟發(fā)展速度放緩的大環(huán)境下，湖北省水路旅客吞吐量、貨物吞吐量均保持平穩(wěn)發(fā)展，2014年全省旅客吞吐量達369.73萬人次，貨物吞吐量2.62億t，分別同比增長23.9%和10.7%，其中集裝箱25.65萬TEU，同比增長17.43%。

目前湖北省現(xiàn)有港口38個，對全省的經濟和物流發(fā)展起到重要作用的主要港口有4個，分別為武漢港、黃石港、荊州港、宜昌港，針對湖北省港口群的研究將從這四個港口進行。截止目前，湖北省已基本建成以3億t港口吞吐能力、400萬TEU集裝箱吞吐能力為標志的五大綜合交通樞紐，打造出以武漢新港為龍頭的樞紐性港口集群，形成功能齊全、完整配套的港口物流服務產業(yè)鏈。

與此同時，湖北省港口發(fā)展仍存在許多突出問題，如規(guī)模小而散、集約化程度低、區(qū)域分割、功能布局不合理等，制約著港口物流的發(fā)展，從而港口資源整合、港口群協(xié)調發(fā)展迫在眉睫。

2.2 湖北省港口群物流協(xié)調發(fā)展現(xiàn)狀測度

2.2.1 港口群物流的絕對差異描述指標。絕對差異指標受港口群物流總體水平高低的影響，選取全距和標準差對湖北省港口群物流發(fā)展絕對差異進行描述。

（1）全距。設ymax、ymin為同一時間各港口吞吐量的最大值與最小值，則全距的計算公式為：

（2）標準差。設yi為i港口指標值為各港口指標的平均值，N為港口個數(shù)，則標準差的計算公式為：

2.2.2 港口群物流的相對差異描述指標。相對差異是某變量值偏離參照值的絕對額，統(tǒng)計學的相對差異指標有相對極差、不平衡差、標準差系數(shù)三種，選取這三種指標對湖北省港口群物流發(fā)展相對差異進行描述。

（1）相對極差。相對極差是極差的相對值，也就是指同一時間同類指標之間最大值與最小值的比率，比值接近于0，表示各港口間的差異比較小，反之較大。相對極差的計算公式為：

（2）不平衡差。不平衡差越接近0，表明港口群之間物流發(fā)展越平衡，反之越不平衡。不平衡差計算公式為：

（3）標準差系數(shù)。標準差系數(shù)是指用指標的標準差與其相應的平均數(shù)對比，用來反映總體各單位標志值之間離散程度的相對指標。標準差系數(shù)越小說明數(shù)據(jù)離散度越小，反之越大。

2.2.3 相關指標分析。本文擬用港口吞吐量來衡量港口物流發(fā)展狀況，R S分析法的研究也基于這一指標，相關指標歷史數(shù)據(jù)見表1。

表1 湖北省港口群物流協(xié)調發(fā)展現(xiàn)狀分析表

從表1中可以看出，湖北省代表港口的吞吐量隨著時間發(fā)展呈現(xiàn)上升趨勢，武漢港吞吐量最大，初期為荊州港吞吐量最小，后期為黃石港，全距、標準差有所增長，而標準差系數(shù)、相對極差和不平衡差均有所下降。

為了更形象表現(xiàn)出湖北省港口群物流發(fā)展的差異，將表1中的數(shù)據(jù)繪制成折線圖，如圖1、圖2所示。

圖1 湖北省港口群物流發(fā)展測度絕對指標趨勢圖

圖2 湖北省港口群物流發(fā)展測度相對指標趨勢圖

由圖2可以看出，標準差系數(shù)由1.2下降到0.5，不平衡差由0.9下降到0.7，二者均呈下降趨勢，其中2002年到2006年出現(xiàn)了起伏波動，發(fā)展趨勢為初始時下降較快，后期變化緩慢，最終呈現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)勢。由于指標越逼近0說明港口間差異越小，不均衡性也越小，所以總體而言，相對差異逐年減少，但不協(xié)調程度仍較大。

3 湖北省港口群物流協(xié)調發(fā)展分形分析

3.1 R/S分析法的理論

R S分析法［5］解決的是非線性問題，分形主要是通過對部分結構與整體結構在時間或空間尺度上具有的相似性來解決這類問題，這種相似性既可以是結構或過程的特征在不同空間尺度或時間尺度下的相似，也可以是某系統(tǒng)或結構的局部結構與整體之間的相似。該分析法是將時間序列數(shù)據(jù)進行重標極差處理，建立一個關于時間長度的指數(shù)函數(shù)，通過漸進擬合求測H值的過程，它對數(shù)據(jù)沒有嚴格的前提假定，取得的H值不僅可以展示時間序列的自相關性，還可以描述時間序列非函數(shù)長周期特性，這意味著可以通過對近期變化的認識去描繪遠期的波動。

通過對指標數(shù)據(jù)的細致處理，發(fā)現(xiàn)各港口吞吐量的增長是呈現(xiàn)非線性的，影響因素較多，研究較復雜，同時在時間和空間上存在相似性，故采用R S分析法對港口群物流的協(xié)調發(fā)展進行研究。

3.2 R/S分析模型建立

①將這個時間序列均分為長度為N的A個相鄰子區(qū)間，A×N=M。

②標記第a個區(qū)間為Ia，a=1,2,...,A，在區(qū)間Ia中，第k個元素記為Xka，k=1,2,...,N。

③第a個子區(qū)間Ia中，求解每一組序列的均值：

求解每組序列的累積離差序列，由每組序列的均值離差序列累積相加所得：

求解每組累積離差序列的極差Ra，該組累積離差序列最大值減去最小值所得:

求解每組序列的標準差Sa：

④計算可得RaSa，作為長度為N的平均R S值定義為：

⑤增加N的值，重復第①步至第④步，直到N=M/2得到一系列

⑥根據(jù)Hurst建立方程：

等式兩邊取對數(shù)：

采用最小二乘法回歸直線，直線的斜率是Hurst指數(shù)H的估計值。

（2）赫斯特指數(shù)。赫斯特指數(shù)即H值，可用來判別時間序列是否對于時間有依賴性，對于H值的取值可以分為三個不同的類型：

①0≤H≤0.5，表明這一類型的序列反持久性，被稱為是“均值往復的”。H越接近0，這種反持久性就越強烈；

②H=0.5，表明這種類型的序列是隨機的，是相互獨立互不相關的，H值越接近0.5，其噪聲就越大；

③0.5≤H≤1，表明這一類型的序列是一個持久的或趨勢增強的序列。H越接近1，則趨勢越強烈或越持久。

（3）分維值D。分維值D反映了時間序列不規(guī)則的程度，D值越小，表明運動越簡單，反之越復雜。

（4）關聯(lián)度。R/S分析法中有一個重要的測度指標—關聯(lián)度

關聯(lián)度和維數(shù)之間存在的函數(shù)關系為：

根據(jù)上述關聯(lián)函數(shù)，H的取值范圍可以分為三種情況：

（5）V檢驗。V檢驗用來檢驗時間序列的長期記憶特征和循環(huán)周期。

3.3 相關指標分形結果分析

（1）全距分形。利用Matlab軟件編程計算出全距分形結果，見表2。

表2 全距分形結果

由表2可知，湖北省港口群物流全距分形結果中P＝0.001 1，即存在0.11%的誤差值，R2達到0.997 8，T檢驗值＞2，通過顯著性檢驗，說明相關性較強；分維值為1.133 7，1＜D＜1.5，且接近于1，表明港口群物流發(fā)展運動較簡單；關聯(lián)度值為赫斯特值為0.866 3，0.5＜H＜1，表明這是一個持久的或趨勢增強的序列，且過去的趨勢和未來的變化趨勢相同?？傮w而言，湖北省港口群物流全距時間序列的變量間具有長期正相關特征，未來與現(xiàn)階段發(fā)展趨勢相同。

全距分形V統(tǒng)計量趨勢圖如圖3所示。

圖3 湖北省港口群物流全距分形V統(tǒng)計量圖

由圖3可以看出，全距分形中V線有上升趨勢，這說明全距分形具有長期記憶特征，V線在2008年出現(xiàn)明顯劇烈的轉折，上升速度加快，因此可以推斷全距分形的循環(huán)周期為9年，即長期記憶為9年。

（2）標準差系數(shù)分形。同樣得到標準差系數(shù)分形結果，見表3。

表3 標準差系數(shù)分形結果

由表3可知，湖北省港口群物流標準差系數(shù)分形結果中P＝0.012 7，即存在1.27%的誤差值，R2達到0.974 8，T檢驗值＞2，通過顯著性檢驗，說明相關性較強；分維值為1.168 7，1＜D＜1.5，且接近于1，表明港口群物流發(fā)展運動較簡單；關聯(lián)度值為赫斯特值為0.831 3，0.5＜H＜1，表明這是一個持久的或趨勢增強的序列，且過去的趨勢和未來的變化趨勢相同?？傮w而言，湖北省港口群物流標準差系數(shù)時間序列的變量間具有長期正相關特征，未來與現(xiàn)階段發(fā)展趨勢相同。

標準差系數(shù)分形V統(tǒng)計量趨勢圖如圖4所示。

圖4 湖北省港口群物流標準差系數(shù)分形V統(tǒng)計量圖

由圖4可以看出，標準差系數(shù)分形中V線有上升趨勢，這說明標準差系數(shù)分形具有長期記憶特征，V線在2004年出現(xiàn)明顯劇烈的轉折，上升速度加快，因此可以推斷標準差系數(shù)分形的循環(huán)周期為5年，即長期記憶為5年。

（3）不平衡差分形。不平衡差分形結果見表4。

表4 不平衡差分形結果

由表4可知，湖北省港口群物流全距分形結果中P＝0.000 5，即存在0.05%的誤差值，R2達到0.999 0，T檢驗值＞2，通過顯著性檢驗，說明相關性較強；分維值為1.134 8，1＜D＜1.5，且接近于1，表明港口群物流發(fā)展運動較簡單；關聯(lián)度值為赫斯特值為0.865 2，0.5＜H＜1，表明這是一個持久的或趨勢增強的序列，且過去的趨勢和未來的變化趨勢相同?？傮w而言，湖北省港口群物流不平衡差時間序列的變量間具有長期正相關特征，未來與現(xiàn)階段發(fā)展趨勢相同。

不平衡差分形V統(tǒng)計量趨勢圖如圖5所示。

圖5 湖北省港口群物流不平衡差分形V統(tǒng)計量圖

由圖5可以看出，不平衡差分形中V線有上升趨勢，這說明不平衡差分形具有長期記憶特征，但V線沒有明顯劇烈的轉折點，因此無法明確推斷不平衡差分形的循環(huán)周期。

4 結語

根據(jù)結果進行分析可知，湖北省港口群物流發(fā)展的絕對差異在逐漸增大，而相對差異卻呈緩慢降低趨勢，盡管港口群不協(xié)調程度有所下降，但不協(xié)調、不平衡仍然存在，且發(fā)展具有長期正相關特征，不協(xié)調趨勢仍將繼續(xù)。這要求必須重視造成發(fā)展不協(xié)調的問題和原因，積極主動地尋找影響因素去抑制發(fā)展不協(xié)調的趨勢，促進各港口間多方面協(xié)調發(fā)展，提升綜合實力。

[1]周毛莉.秦皇島港口物流發(fā)展對策研究[J].商場現(xiàn)代化,2015, (25):41-42.

[2]陸靜,董純.著力推進“九個轉變”－對話湖北省道路運輸管理局局長石先平[J].運輸經理世界,2010,(9):21-23.

[3]何嫻.環(huán)渤海經濟圈港口物流協(xié)同發(fā)展研究[D].武漢:武漢理工大學,2010.

[4]張咪.港口群物流協(xié)同模式研究[D].武漢:武漢理工大學, 2011.

[5]潘利.京津冀區(qū)域經濟協(xié)調互動發(fā)展實證分析[D].石家莊:河北經貿大學,2015.

Study on Coordinated Logistics Development of Harbor Cluster in Hubei Based on R/S Analysis

Feng Qi,Jiang Huiyuan,Luo Liying,Zhao Shanshan
(School of Transportation,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China)

In this paper,on the basis of an analysis of the current logistics development status of the harbor cluster in Hubei,we measured the state of the coordinated development of the cluster from the aspects of absolute difference and relative difference and carried out a fractal analysis of the relevant indexes using the R/S analytic process,judging from the result of which we found that the absolute difference in the development of the harbor cluster in Hubei is expanding while the relative difference of it is closing and though the level of discordance is lowering,discordance and imbalance still existed and were positively related to the development of the harbor cluster.

Hubei;harbor logistics;coordinated development;R/S analysis

F552.7

A

1005-152X(2016)11-0067-05

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.11.015

2016-09-27

馮琪（1993-），女，山東聊城人，碩士研究生，研究方向：交通運輸規(guī)劃與管理、物流管理；蔣惠園（1965-），女，安徽無為人，教授，研究方向：交通運輸規(guī)劃與管理、物流管理。