基于EMD方法的深圳港港口吞吐量研究

陳燕玉　李雅婷　周紫璇　葉燕婷

摘 要：改革開放以來，中國各行各業在經濟方面得到了極大發展[1]。擁有大型港口的城市經濟情況更是實現了飛躍式增長。但是對于港口吞吐量的研究預測具有一定局限性。因此，本文利用經驗模態分解（EMD）方法對深圳港口吞吐量進行了研究，有助于更加準確進行預測[2]。

關鍵詞：港口吞吐量;經驗模態分解;深圳港

中圖分類號：[U6-9]? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0021-02

1 研究目的和意義

深圳市主要沿海港口蛇口、赤灣等大型港口在外貿經濟發展中的作用至關重要。本文在掌握深圳港口腹地區域國民經濟和生產力布局現狀的資料后，使用多種方法對港口客貨吞吐總量進行有效預測，可以為港口運營者提供有力決策依據。可見對深圳市港口吞吐量進行深入研究，具有非常重要的現實意義。

EMD方法是Norden.E.Huang 等（1998）首次提出的一種直接、局部、自適應、后驗的對數據的綜合處理和計算方法。EMD 的根本原理就是將復雜的信號分解組合成一系列的本征模函數，再經過一系列的轉換，得到一個具有重要的物理學和科學意義的相關頻率，能夠促進使非平穩信號在工作中經歷平穩化的處理，該方法自提出以來，就得到了各個領域的廣泛關注，許多學者將其不斷研究完善，并應用在不同的科學領域中，都達到了良好的實驗效果。

2 理論基礎與分析方法

2.1 EMD的基本原理

2.2 EMD的特點

2.2.1自適應

自適應性是指無需建立港口的相關回歸性函數，直接利用本身存在的基礎數據進行函數的建立，從而得到中間變量的波動性圖。因此本文在分解港口吞吐量數據時不需要提前預設函數類型，預測港口回歸系數或者相關回歸系數，用EMD方法可以內部自動分解相關數據。

2.2.2濾波性

濾波性是指通過自適應性的變化將原始的波動性十分復雜的函數可以轉化為不同波動的函數，而原始數據是由含有多個周期疊合起來的圖像，所以只需要將完整十年港口吞吐量數據導入，系統會自動進行截取所需數據，形成有規律的波動性圖。

2.2.3完備性

EMD分解出的變量具有完整性，不會丟失原始序列所包含的信息。沒有舍去任何最高或者最低點，所采集到的每個數據得到充分利用，參與數據分解過程，所以港口吞吐量數據可以充分利用。從而保證結果的真實性和準確性。

2.2.4正交性

分解出的本征模函數IMF之間相互正交，每個周期之間互不相干，周期與周期之間不會相互影響，可以單獨分析各個周期的影響因素，從而大大簡化了研究的困難。

3 實證分析

本文的研究數據來源于港口統計網站、《2020中國統計年鑒》，本文選取了深圳港2010-2020年十年的每月貨物吞吐量共132個數據進行統計分析。實證結果如圖2、圖3、圖4。

4 影響分析

從分解后的圖像圖1、圖2來看，深圳港口吞吐量的周期性符合基欽周期和中國五年計劃經濟周期，基欽周期這個概念最早是在1923年由美國經濟學家約瑟夫基欽提出的[3]。此周期時長一般在40個月上下徘徊，主要是根據我國的物價情況，生產水平以及國民的就業情況而定。

五年發展計劃（ the five - year plan ），主要的研究目標就是為我們黨和國家的重大經濟建設及其前途的建設工作規定了長期戰略目標和方向。

從圖3殘余項看，深圳港口吞吐量呈現極速增長趨勢，實驗結果表明，深圳港的港口吞吐量將會呈上升趨勢，深圳港是我國的貿易型港口，同時作為世界上最大的外貿集裝箱干線港深以及運輸中心的一個全球化港口，致力于積極打造綠色和諧的環保港口，做好中國港口領頭羊的先鋒典范，堅持綠色生態社會主義現代化、國際化、市場化發展方向，因此未來深圳港港口吞吐量呈增長趨勢有一定根據。

5 總結與拓展

5.1全文總結

（1）深圳港港口吞吐量的周期變化主要波動周期為：半年，三年，五年，其中，最符號基欽周期和中國五年經濟規劃周期，起主導因素是經濟因素[5]。

（2）深圳港港口吞吐量未來呈上升趨勢，深圳將全力構建中國版的自由貿易港，聯合香港組合為港深港，打造粵港澳大灣區，全面發展周邊港口，提升競合力的發展趨勢看，本文預測結果具有一定的可靠性。

5.2不足與建議

（1）數據局限性。所收集的信息數量有限，預測模型采取2010-2020年的數據，2021年上半年沿海港口吞吐量統計數據未能收集到。

（2）更好的分解方法。本文采用EMD分解算法對傳統數據分析進行同步分解，EMD分解算法與其他傳統的數據分解分析算法相比效果較好，但是在未來的研究中還會不斷涌現出更多更好的方法

（3）端點效應。不正常數據可能會污染數據，引用 EMD 關鍵在于改善端點效應。通過多項式擬合法、針對端點的鏡像法、平行延拓法、極值延拓法等方法進行了比對和實驗。研究結果顯示，較好地處理精度和時間特性的準周期信號 EMD 端點效應的處理技術是極值延拓法。

參考文獻：

[1]寧凌，程兆麟. 湛江發展現代物流業的構想與措施[J]. 湛江海洋大學學報，2006（02）：65-68.

[2]徐質斌，朱毓政. 關于港口經濟和港城一體化的理論分析[J]. 湛江海洋大學學報，2004（05）：7-13.

[3]王嵐. 股權分置改革時期證券市場困境與對策研究[D].暨南大學，2005.

[4]祁艷杰，王黎明，楊澤輝，付朝霞. 幾種改善EMD端點效應方法的比較研究[J]. 現代電子技術，2013，36（22）：50-52+56

[5]李志強. 基于EMD方法的我國主要海港貨物吞吐量變化規律研究[J]. 武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2012，36（06）：1109-1112.

基金項目：2020年廣東省攀登計劃-基于EMD方法的深圳港港口吞吐量的研究（pdjh2020b0278）。