基于PCA-SNA模型的河南省物流網絡節點布局研究

劉志勇，潘曉景，李玉民 （鄭州大學 管理工程學院，河南 鄭州 450001）

0 引言

在國家“一帶一路”背景下，河南省快速集疏運物流網絡是帶動河南省經濟整體增長的新引擎，是河南省融入“一帶一路”戰略的重要支撐。“空中絲綢之路”的建設與發展對河南快速集疏運物流網絡提出了新的要求，也是保障“空中絲綢之路”快速發展的重要基礎。

近年來，國內外學者對物流網絡進行了多方面的研究。在物流網絡路徑優化的研究方面，Beuthe[1]以某一地區為例，劃分了十類不同貨物的運輸，構建了交通需求分配模型；戴卓[2]為同時解決物流網絡的轉運、分配、選址和車輛路徑問題，構建了一個多產品三層物流網絡選址—路徑模型，以總成本最小為目標，提出一種基于貪婪隨機自適應搜索算法和里程節約算法的混合啟發式算法。在物流網絡系統的研究方面，蔡超等[3]基于模糊理論分析物流系統中各節點的狀態集合以及狀態變化的模糊概率，根據故障樹原理構建供應鏈的模糊多態貝葉斯網絡模型，利用三角模糊數描述物流單位的狀態變化概率及不同狀態間的不確定關系，通過重要度分析得出影響供應鏈系統可靠性的薄弱環節；劉沛等[4]分析了港口陸路物流網絡系統的基礎設施投資政策，并以曹妃甸港物流網絡進行實證研究。在對物流網絡節點布局的研究方面，Rezaei-Malek等[5]建立了物流網絡模型，并利用基于場景的魯棒隨機方法，來確定最優的選址分配方案；杜華[6]運用位置集合覆蓋模型以及最短路徑選擇等方法對備選物流節點進行評價和布局，并對城市物流節點的布局規劃策略和要點進行了分析研究。曹炳汝等[7]在綜合分析影響區域物流發展能力因素的基礎上，結合網絡層次分析法與理想解法，構建區域物流發展能力評價指標體系及模型。吳昱璟等[8]以山西省11個地級市為研究對象，對所選指標的原始數據進行標準化處理，并運用變異系數法計算各指標的權重，運用加權法計算各城市的中心度，根據計算結果合理劃分各城市所代表的物流節點類型，探尋理想的物流空間布局模式。

本文在借鑒其他研究成果的基礎上，通過構建物流網絡節點競爭力評價指標體系，運用PCA-SNA模型對河南省18個地市物流網絡節點進行分析，以期為河南省快速集疏運物流網絡協調發展和空間規劃提供決策依據。

1 評價指標體系與研究方法

1.1 評價指標體系構建

為了建立科學的河南省物流網絡節點競爭力評價指標體系，結合大量相關的評價指標體系，綜合各個評價指標體系的優點，從物流發展區域社會經濟指標、運輸物流市場規模指標、綜合運輸物流設施水平3個方面 ，選取15個指標，構建物流網絡節點競爭力評價指標體系（如表1所示）。

表1 河南省各地市物流節點競爭力評價指標體系

區域社會經濟指標B1：反映了河南省各個地市的國民經濟發展水平，包括地區人均地區固定資產投資運輸物流市場規模B2：反映了河南省各個地市運輸物流發展的水平和規模，包括進出口總額全社會貨運量貨運周轉量社會消費零售總額規模以上工業增加值郵電業務總量電信業務總量綜合運輸物流設施水平B3：反映了河南省各個地市發展綜合運輸物流的基礎設施條件，包括高速公路通車里程鐵路干線過境情況航空貨郵吞吐量國家公路貨運樞紐情況國家鐵路物流基地情況

1.2 PCA-SNA模型

假設已獲取m個地市n個指標的物流節點競爭力評價樣本矩陣首先，計算標準化評價矩陣其次，計算指標間相關系數矩陣R及其特征值λ≥…≥λ≥0和正則化特征向量e；于n×n1nj是，得到主成分其中，第j個主成分方差貢獻率為當累計方差貢獻率達到一定數值（一般≥85%）時，即認為前k個主成分Y1-Yk就以較少的指標綜合體現了原n個評價指標的信息。接著，用k個主成分的方差貢獻率αj作為權重，線性加權求和得到綜合評價函數：

zi值越大，反映該地市綜合運輸物流節點的競爭力度越大。

將利用主成分分析法得出的河南省各城市的綜合得分作為城市物流發展能力綜合值zi，城市間運輸距離為Dij，代入公式中計算出每對城市物流聯系值，建立引力矩陣。其中：Lij為第i城市與第j城市之間物流聯系值，zi為第i城市物流發展能力綜合值，zj為第j城市物流發展能力綜合值，Dij為城市間的距離。

2 物流網絡節點競爭力分析

2.1 評價結果分析

利用Spss軟件對河南省18個地市的指標數據運用主成分分析法分析得出河南省各地市物流節點得分，為了便于后續分析，參考文獻[9]利用公式F=M*9+1對數據進行正向化處理，其中M為河南省各地市原始得分，得到的河南省各地市得分排名表如表2所示。

表2 河南各地市物流節點重要度排序

在計算河南省各地市之間的引力矩陣進行的基礎上，生成河南省地市之間的物流網絡引力圖。如圖1所示。

圖1 河南省地市之間物流網絡引力圖

（1）網絡的規模和密度高。網絡的密度指的是網絡中各個成員之間聯系的緊密程度。計算整個網絡密度是13.77，密度比較高，河南省整個物流網絡節點城市之間存在較強聯系，節點城市之間的物流活動比較密切和頻繁。

（2）呈現以鄭州為中心的不同等級輻射圈。鄭州、洛陽、新鄉、許昌、漯河5個城市出度和入度都相對較高，其物流影響力在整個物流網絡中居核心地位，對河南省物流發展起推動作用。焦作、安陽、駐馬店、周口、平頂山、開封6個城市出度和入度都緊隨其后，對河南省其他城市的物流發展有較大影響。南陽、信陽、鶴壁、濟源、濮陽、商丘、三門峽7個城市出度和入度在河南省18個地市中處于較弱的位置，其物流中心程度不高。

從網絡的整合程度高低來看，河南省物流網絡的點出度中心勢為28.51%，點入度中心勢為5.01%（如表3所示）。研究表明，整個網絡的中心勢越接近1，說明該網絡越具有集中趨勢，而河南省物流網絡的點出度中心勢和點入度中心勢數值都較低，說明該物流網絡集中趨勢較差。整個網絡的點出度中心勢明顯大于點入度中心勢，說明河南省18個中心城市間的物流網絡關系存在著不均衡現象，也就是說有一些城市在網絡中處于核心的地位，而其他一些城市處于邊緣地位。

（3）邊緣區成員物流聯系待加強。對河南省18個地市進行核心—邊緣分析，計算結果如表4、表5所示。其中鄭州、新鄉、許昌、洛陽、開封、焦作、漯河7個節點城市核心系數相對較高，是該區域的核心成員，與中心度分析結果相吻合；平頂山、濟源、鶴壁、安陽、駐馬店、周口、濮陽、商丘、信陽、三門峽、南陽11個城市構成了該區域的邊緣區成員。核心區內成員間的聯結密度達到了0.865，核心成員與邊緣成員間的聯結密度達到了0.569，說明核心區與邊緣區的關系也是緊密聯系的，而在邊緣區內成員間的聯結密度僅為0.3，這表明在河南省區域物流網絡中存在著明顯的結構分層。

（4）物流網絡節點呈現可協同性。對物流網絡進行凝聚子群分析就是看網絡中哪些城市之間具有較強的、緊密的、直接的或積極的聯系，針對行動者進行位置分區，也即分成一個個不重疊的子群。設定聚類數目為4，將18個城市的物流競爭力分為4類。最終將河南省18個地市分為4個子群，即子群1：鄭州、洛陽、新鄉；子群2：焦作、鶴壁、商丘、濟源、安陽、濮陽、開封、許昌；子群3：南陽、平頂山、三門峽；子群4：信陽、周口、駐馬店、漯河。

表3 河南省18個物流節點城市度數中心性分析

表4 河南省物流節點城市群核心分析

表5 核心—邊緣分析聯結密度

2.2 物流網絡節點空間聯系特征

為進一步識別和比較河南省物流節點城市物流發展水平的空間分布狀況，根據聚類結果，得到18個城市的物流競爭力空間聯系圖（圖2），可以看出，河南省物流節點城市物流競爭力的空間分布呈“一主多副”的特點。

在空間上形成“一樞紐、五中心”的特征。鄭州無論是綜合實力還是網絡重要度分析均排在第一位，因此鄭州可以作為河南省快速集疏運物流網絡的樞紐核心，周邊輻射新鄉、許昌、開封、焦作、漯河。6市整體作為河南省快速集疏運物流網絡的樞紐層起到領導建設河南省快速集疏運物流網絡的作用。“5大轉運中心”分為“南陽、平頂山”轉運中心、“商丘、周口”轉運中心、“安陽、鶴壁、濮陽”轉運中心、“洛陽、濟源、三門峽”轉運中心、“信陽、駐馬店”轉運中心（雖然信陽為河南省快速集疏運物流網絡第三層核心節點，但是信陽在主成分分析中排名較為靠前，且由于信陽在交通以及電子商務等方面又是突出，綜合考慮，將信陽作為“信陽、駐馬店”轉運中心的主導城市），5大轉運中心中的第一個城市作為中心網絡的核心城市，起到主導中心網絡建設的作用。

3 結論

通過對河南省18個地市的物流網絡節點布局研究發現，河南省物流節點組成的網絡呈現：（1）物流網絡規模和密度高。（2）呈現以鄭州為中心的不同等級輻射圈。（3）物流網絡邊緣區成員物流聯系待加強。（4）物流網絡節點呈現可協同性。在物流節點網絡的整體格局上可以形成“一樞紐、五中心”的布局方式。以鄭州核心的中心樞紐圈，以洛陽、安陽、南陽、商丘、信陽為中心的區域輻射圈。“一樞紐、五中心”可承接來往鄭盧“空中絲綢之路”的貨物的集疏。具體包括將河南省境內以及省外的貨物通過集疏運物流網絡集中到鄭州航空港，以及將來自于鄭盧“空中絲綢之路”的貨物從鄭州航空港通過集疏運物流網絡運輸到目的地，實現高效銜接集疏運。

圖2 河南省物流布局空間聯系