“21世紀海上絲綢之路”海運網絡空間格局及其復雜性研究

劉嬋娟 胡志華

摘 要：基于全球十大集裝箱班輪公司的港口航線數據統計出“21世紀海上絲綢之路”沿線主要的164個港口之間的海運聯系情況，構建21世紀海上絲綢之路海運網絡。借助網絡的整體結構和節點中心性評價指標，對21世紀海上絲綢之路集裝箱海運網絡的拓撲結構復雜性和空間格局進行分析。結果表明：“21世紀海上絲綢之路”海運網絡整體呈現出小世界和無標度網絡特性；度與度分布空間差異性較大；網絡中節點中心性呈現出明顯的位序-規模遞減趨勢和分層情況；在21世紀海上絲綢之路海運網絡中三種中心度最大的港口均是新加坡港，新加坡港具有最高的整體中心度，處于絕對核心地位；從度數中心度和接近中心度分析，排名前15位的港口基本相同，僅在位序上略有差異；三種中心性排名前列的港口大多分布在海運實力較強，海運輻射范圍較大的東亞、西亞和東盟地區。

關鍵詞：“21世紀海上絲綢之路”；海運網絡；復雜性；中心性；新加坡港

中圖分類號：U659 文獻標識碼：A

海洋是各國經貿文化交流的天然紐帶，共建“21世紀海上絲綢之路”，是全球政治、貿易格局不斷變化形勢下中國連接世界的新型貿易之路。建設“21世紀海上絲綢之路”首先要抓住交通基礎設施的關鍵通道、關鍵節點和重點工程，提升航運通道的通達水平，實現國際運輸的便利化。近年來交通網絡作為典型的復雜網絡受到了強烈關注。復雜網絡領域的學者們對各種形式的交通網絡做了實證研究，例如航空網絡[1-5]、公交網絡[6-8]、鐵路網絡[9-11]、和海運網[12-16]等。其中，在海運網絡方面，鄧貴仕[12]通過隨機刪除和選擇刪除網絡中的節點研究了全球集裝箱海運網絡的脆弱性和魯棒性；杜超[13]以港口城市為節點，對中國集裝箱航運網絡空間格局及其復雜性進行了研究；田煒等[14]基于復雜網絡理論對馬士基航運集團下屬的航運網絡進行了實證分析；王成金等[15]從航線、航班、空間聯系和地域系統四個角度對中國集裝箱港口組織網絡進行了分析；徐夢俏[16]基于空間相互作用理論中的引力模型，提出兩個節點之間的集裝箱海運空間聯系強度計算方法，對世界集裝箱海運網絡的空間聯系強度進行了實證研究。由此可見，從復雜網絡視角對海運網絡的整體網絡結構和空間結構等進行研究對海運網絡的完善和發展具有重要意義。

本文基于全球前十大班輪公司的港口航線數據構建以港口為節點的“21世紀海上絲綢之路”集裝箱海運網絡。選取網絡整體結構和節點中心性評價指標，對其集裝箱海運網絡的拓撲結構復雜性和空間格局進行分析，探究不同港口在其中的地位和作用，以期為“21世紀海上絲綢之路”的建設和發展提供理論支持和依據。

1 網絡構建

首先搜集全球十大班輪公司（占全球海運運輸市場份額合計為63.7%）的港口航線數據，如表1所示。對這10家班輪公司的船期表進行追蹤統計，獲得2015年10月1日至2016年1月1日相關船舶在各航次運輸中的港口掛靠信息，構建全球集裝箱海運網絡數據信息平臺，統計并整理得到155個國家、777個港口、7553條航線的數據。為構建“21世紀海上絲綢之路”海運網絡，將上述155個國家的港口信息與“一帶一路”沿線65個國家對比，保留兩者共同部分，最終得到“21世紀海上絲綢之路”沿線涉及的164個主要港口，從而將海上絲綢之路航運網絡簡化為一個由港口為節點，港口之間航線為邊的簡單無向無權網絡，建立一個164×164的0-1鄰接矩陣，構建航運網絡拓撲結構圖，如圖1所示。

“21世紀海上絲綢之路”的重點方向有兩條：一是從中國沿海港口過南海到印度洋，延伸至歐洲；二是從中國沿海港口經南海到南太平洋。

2 評價方法

傳統的網絡分析一般關注關系數據的分析，主要從整體和局部兩個方面進行剖析，如用網絡密度作為網絡整體分析評價指標，節點的連通性屬性作為網絡局部分析評價指標。近年來，隨著網絡理論的突破性發展，網絡評價方法體系不斷充實和完善，本文將從整體、局部和相關性3個方面對“21世紀海上絲綢之路”集裝箱海運網絡進行系統分析。選擇度分布、網絡平均最短路徑和聚集系數作為網絡的整體結構評價指標，選擇多中心性（度中心性、中間中心性和接近中心性）作為網絡的局部特征評價指標，相關性主要分析中心性和港口航班密度（X次/月）的耦合程度。

2.1 整體評價指標

（1）度與度分布。一個節點i的度值ki是指與該節點直接相連的節點數目。其計算公式如式（1）所示。其中，N為網絡節點數，x為鄰接矩陣，當i節點和j節點之間有邊相連，xij=1，否則，xij=0。

3 “21世紀海上絲綢之路”海運網絡整體結構特征

3.1 度與度分布空間差異性大

對“21世紀海上絲綢之路”海運網絡度和度分布進行分析，如圖2、圖3所示，可以發現網絡中節點度值最大的是新加坡港，度值為67，網絡平均度值為5.27，說明在此海運網絡中經過任一港口的航線數平均約為5條。網絡中僅有0.6%的港口度值大于50，有12.2%的港口度值在10和50之間，87.2%的港口度值小于10。這說明大部分港口直接聯系航線數量較少。從節點度概率分布圖（圖3）可知，整體上“21世紀海上絲綢之路”海運網絡隨著度值增加，度分布呈現下降趨勢。其中度值排名前5的港口度值差異較大，而后度值差異開始逐漸減小，且度分布基本滿足截斷遞減冪律分布，故“21世紀海上絲綢之路”航運網絡也具有無標度特性。

3.2 海運網絡呈現出一定的小世界特性

經計算得“21世紀海上絲綢之路”海運網絡聚集系數較大，為0.44，遠高于隨機網絡的理論值（c（s）？垌c（s）′≈0.15）[17]，即其集裝箱海運網絡具有較強的集聚性，表明網絡中各個節點之間形成短距離聯系的可能性較大。海上絲綢之路航運網絡平均最短路徑約為2.74，即任意兩個港口之間連接需要通過2.74個航段，略高于同等規模的隨機網絡平均最短路徑理論值（LER=1nN/1n

4 節點中心性及空間格局

4.1 網絡中心性統計分析

從統計分析角度來看，“21世紀海上絲綢之路”海運網絡節點中心性呈現出明顯的位序-規模遞減趨勢，如圖4所示。隨著港口位序增加，中間中心度的遞減速度明顯快于度數中心度，接近中心度的遞減速度最慢。這表明網絡中間中心度的差異性高于度數中心度。網絡接近中心度在位序120到160之間出現明顯的波動，這恰恰說明不能只依據節點度值大小來衡量節點在網絡中的重要程度。

應用系統聚類方法，選取組間連接和平方歐氏距離，綜合三種中心性指標對21世紀海上絲綢之路港口層級結構進行分析。總體來看，海上絲綢之路海運網絡中港口中心性存在明顯的分層情況。從度數中心度分析，新加坡港具有最高的度數中心度，其值為41.10，遠高于其他港口，處于第一層。其在21世紀海上絲綢之路海運網絡中的樞紐作用能夠吸引其他港口與其建立直接的航線聯系。洋山港、丹戎帕拉帕斯港、北侖港、杰貝阿里以及林查班、科隆坡等12個港口度值在10到30之間，處于第二層，其余港口處于第三層。由于港口條件制約及相鄰港口之間的競爭，處于第三層的港口只與少數港口相連接。

從中間中心度分析，新加坡港和洋山港的中間中心度分別為34.69和21.53，處于第一層。中間中心度測量的是行動者對資源控制的程度，說明在21世紀海上絲綢之路集裝箱海運網絡中，很多港口間想要進行聯系都必須要經過這兩個港口，它們在整個網絡中處于核心樞紐地位。杰貝阿里、易卜拉欣、大連港、塞得港等26個港口處于第二層，其余港口處于第三層。

從接近中心度分析，位居首位的依然是新加坡港，其值為4.64。位于第二到第十位之間的港口接近中心度相差不大，其值在4.55到4.60之間。說明在“21世紀海上絲綢之路”海運網絡中任一港口與網絡中其他港口之間的距離都較短，也充分證明了前文所述的該海運網絡具有小世界特性的論點。

在“21世紀海上絲綢之路”海運網絡中三種中心度最大的港口均是新加坡港，度數中心度為41.10，中間中心度為34.69，接近中心度為4.64。這說明164個港口中與新加坡港有直接海運聯系的港口約有41個，新加坡港具有最高的整體中心度。這主要是因為從地理位置上講，新加坡扼守馬六甲海峽，而馬六甲海峽歷來是東西方貿易的主要通道。此外，新加坡是東盟國家的主要成員國和經濟體，故其在“21世紀海上絲綢之路”中發揮著樞紐作用。

4.2 關鍵港口節點空間分布

根據計算結果可知，采用不同的評價方法，21世紀海上絲綢之路海運網絡中心性排名前15位的港口有一定變化，見表2。

從度數中心度和接近中心度分析，前15位的港口基本相同，僅在位序上略有差異。其中，屬于東盟地區的港口有3個，東亞地區8個，西亞地區3個，南亞地區1個。而從中間中心度分析，排名前15位的港口中有東盟地區港口2個，東亞地區5個，西亞地區6個，中東歐和南亞各占1個。“21世紀海上絲綢之路”海運網絡中排名前15位的關鍵節點中心性分布如圖5所示。三種中心性排名前列的港口大多分布在海運實力較強、海運輻射范圍較大的東亞、西亞和東盟地區，如中國，阿聯酋、沙特阿拉伯、埃及、新加坡、馬來西亞、泰國等國家。

綜上可知，在“21世紀海上絲綢之路”建設過程中應重點加強東亞、西亞和東南亞區域關鍵港口的建設和發展。其中，中國除上海洋山港之外還應重點加強中國南部沿海地區的鹽田、赤灣和南沙港等，以使中國南部沿海城市與東南亞、南亞、北非、歐洲等地區連接起來，形成一個以港口為依托，以貿易、投資為紐帶的合作經濟帶。西亞處在連接歐亞非三大洲，溝通印度洋和大西洋兩大洋以及阿拉伯海、紅海、地中海、黑海和里海這五海的現代海陸空交通樞紐地帶，具有十分重要的戰略地位。尤其是處于西亞地區的杰貝阿里港（阿聯酋）、易卜拉欣港（埃及）、丹戎布綠港（以色列）和塞得港（埃及）是保障連接歐亞非的海上運輸通道暢通的關鍵節點。東南亞地區各國是中國提出的“21世紀海上絲綢之路”沿線上的重要國家，無論是在地理位置，還是文化的豐富性方面都對中國更有效地聯系中東、中亞、南亞的國家具有重要的意義。而且東南亞國家的對外開放政策對海上絲綢之路的通暢和繁榮也將起到重要作用。

5 結論

本文基于全球10大集裝箱班輪公司的港口航線數據統計出“21世紀海上絲綢之路”沿線主要的164個港口之間的海運聯系情況，構建了21世紀海上絲綢之路海運網絡。首先應用復雜網絡理論，對21世紀海上絲綢之路海運網絡的整體結構進行分析，發現“21世紀海上絲綢之路”海運網絡度分布基本滿足截斷遞減冪律分布，具有較小的平均最短路徑和較大的網絡聚集系數，整體呈現出小世界和無標度網絡特性，且度與度分布空間差異性較大。

其次，借助網絡的節點中心性評價指標，對21世紀海上絲綢之路集裝箱海運網絡的空間格局進行分析。發現網絡中節點中心性呈現出明顯的位序-規模遞減趨勢和分層情況。在21世紀海上絲綢之路海運網絡中，三種中心度最大的港口均是新加坡港，新加坡港具有最高的整體中心度，說明其在21世紀海上絲綢之路海運網絡中處于絕對核心地位。從度數中心度和接近中心度分析，前15位的港口基本相同，僅在位序上略有差異，三種中心性排名前列的港口大多分布在海運實力較強，海運輻射范圍較大的東亞、西亞和東盟地區。中國南部沿海地區的鹽田港、赤灣港和南沙港都具有較高的中心度，是使中國南部沿海城市與東南亞、南亞、北非、歐洲等地區連接起來，形成一個以港口為依托，以貿易、投資為紐帶的合作經濟帶的關鍵節點，具有大型港口的潛質，應進行重點建設和保護。海上絲綢之路海運網絡對新加坡港（新加坡）、丹戎帕拉帕斯（馬來西亞）和林查班（泰國）等中心性較大的東南亞港口具有明顯的依賴性，東南亞地區自古以來是海上的交通要道，不僅在地緣政治上具有獨特性和重要性，而且還是亞洲主要經濟體的集中地，為了加快“21世紀海上絲綢之路”的發展，必須加強中國與東盟地區的合作，保證中國與東盟地區港口之間的航運暢通。

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Abstract： Based on worlds top10 container liner companies route data， maritime transport links between the 164 ports along the 21st Century Maritime Silk Road was collected. With the help of the whole structure and evaluation index of the nodes in network， the topological structure and spatial pattern of the Maritime Silk Road shipping network were analyzed. The results show that： "21st Century Maritime Silk Road" shipping network as a whole exhibits small-world and scale-free network characteristics； Degree distribution of the nodes shows large differences in space； Centrality shows a significant rank-size decreasing trend and stratification； Singapore has the highest centrality in the network， which is absolutely the core in the Maritime Silk Road shipping network； From the degree centrality and closeness centrality analysis， the top15 ports are basically the same， only a slight difference in sequence； The ports with highest values of three kinds of centralities mostly distributed in the East and West Asia and ASEAN region.

Key words： the 21st Century Maritime Silk Road； shipping network； complexity； centrality； Singapore