非洲航運樞紐及網(wǎng)絡(luò)特征分析

顧曉潔，封學(xué)軍

（河海大學(xué)港航物流與綠色發(fā)展研究所，江蘇 南京 210098）

0 引言

非洲是我國“一帶一路”倡議的重要區(qū)域，總面積約3 000 萬km2，人口超13 億，由于大部分非洲國家的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)無法滿足本國需求，海運貿(mào)易對非洲經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展至關(guān)重要，但其集裝箱港口系統(tǒng)處于全球航運網(wǎng)絡(luò)的邊緣地位[1]。近年來非洲航運業(yè)不斷發(fā)展的同時，行業(yè)集中度提升，局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大型港口壟斷現(xiàn)象，由于競爭不充分，形成賣方市場，導(dǎo)致出現(xiàn)運輸費高昂等問題，制約了航運業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前對非洲航運網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中于以下幾個方面：1）港口的績效評價與比較[2-3]；2）非洲港口間的競爭與發(fā)展[4-5]；3）非洲港口運營管理與投資吸引[6-7]。Notteboom[8]提出南非集裝箱港口系統(tǒng)可以從多港口模式轉(zhuǎn)型為大型樞紐港帶領(lǐng)小型港口的配置，并通過多標(biāo)準(zhǔn)分析（MCA）給出了樞紐港的備選地點；Fraser 等[1]認(rèn)為為適應(yīng)航運網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，非洲航運網(wǎng)絡(luò)的功能地位需從邊緣地區(qū)轉(zhuǎn)移到一個更為中心的區(qū)域；Bouazza 等[9]提出，樞紐港的出現(xiàn)對非洲國家的區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化及其融入世界貿(mào)易體系具有重要意義，在對比了非洲與全球港口的性能后，提出了樞紐港選址具體建議?，F(xiàn)有研究雖側(cè)重不同，但多著眼于對非洲航運網(wǎng)絡(luò)的局部分析，包括區(qū)域港口群性能評價及個別港口轉(zhuǎn)型建議等。針對非洲航運網(wǎng)絡(luò)的整體性分析缺乏深入討論，研究成果無法滿足未來發(fā)展需要，特別是中資企業(yè)在域內(nèi)投資和運營的決策需求。

本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，運用TOPSIS 法[10]和多重流分析法[11]從非洲排名前20 位樞紐港口的分布判斷航運網(wǎng)絡(luò)的整體均衡性，通過與各洲的顯著流數(shù)量對比，提出未來域內(nèi)航運網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重點，以期為“一帶一路”倡議的海上互聯(lián)互通戰(zhàn)略提供技術(shù)支撐。

1 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的非洲航運網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論確定樞紐港選擇指標(biāo)，對非洲港口進(jìn)行樞紐性能評價及選擇。

1.1 航運復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論可以用于研究由多個事物組成且有相互連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)問題，在非洲海運網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，以港口為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，港口間的航線為邊。根據(jù)三大航運聯(lián)盟（2M、Ocean 聯(lián)盟、THE 聯(lián)盟）船公司官網(wǎng)提供的有關(guān)港口和航線的數(shù)據(jù)，非洲航運網(wǎng)絡(luò)包含152 個節(jié)點，相關(guān)航線143 條。

1.2 網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)和特征值

從自身特性、局部特性及整體特性對非洲航運網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。其中：節(jié)點自身特性反映港口本身屬性，度值（Bi）為節(jié)點港口開辟的航線數(shù)；局部特性主要描述節(jié)點對其周圍鄰接節(jié)點的影響程度，包括聚類系數(shù)（Ji）反映節(jié)點港口周圍航線的聚集程度，特征向量中心性（Ti）反映節(jié)點港口鄰接節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中被連接的頻次；整體特性是對節(jié)點在整個網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)進(jìn)行描述，包括中介中心性（Zi）反映1 個節(jié)點港口出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中最短路徑上的頻率，緊密中心性（Mi）用于度量從1 個給定起始節(jié)點港口到所有其他節(jié)點港口的平均距離。表1中a 值為非洲港口節(jié)點復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征值（部分）。

表1 非洲部分港口節(jié)點復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征值a 和TOPSIS 法相對貼近度bTable 1 Complex network eigenvalues a and TOPSIS method relative adjacent degree b for partial ports in Africa

2 基于TOPSIS 法的樞紐港選擇

2.1 TOPSIS 研究方法

TOPSIS 法是對有限對象進(jìn)行相對優(yōu)劣的評價的分析方法，能解決多屬性決策問題，通過構(gòu)造評價問題的正、負(fù)理想解，可以根據(jù)每個方案到理想方案的相對貼近度（Hi），對所有方案進(jìn)行評價。

運用TOPSIS 法對非洲海岸152 個港口進(jìn)行評價，每個評價方案有5 個評價指標(biāo)，分別是度值（Bi=ai1）、聚類系數(shù)（Ji=ai2）、特征向量中心性（Ti=ai3）、中介中心性（Zi=ai4）、緊密中心性（Mi=ai5），i=1，2，…，152，相對貼近度指標(biāo)（Hi）計算過程為：

1）構(gòu)造決策矩陣，A=[aij]m×n，m=152，n=5；

2）為去掉量綱，將矩陣A 規(guī)范化后得規(guī)范化矩陣B=[bij]m×n，其中；

3）計算第j 個指標(biāo)的熵：

4）計算第j 個指標(biāo)的熵權(quán)wj并對矩陣B 加權(quán)得加權(quán)規(guī)范矩陣C=[cij]m×n=[wj×bij]m×n；

5）得到正、負(fù)理想解：

6）計算各方案到正、負(fù)理想解的相對接近距離：

7）計算各方案的相對貼近度Hi，并按其大小排序，找出滿意解。

2.2 相對貼近度分析

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)特征值能反映節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。例如，港口的度值（Bi）越大，說明與之相連的節(jié)點越多，而連接關(guān)系越多，說明節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要性越強(qiáng)。同理，其余特征值也是反映港口節(jié)點重要性程度的指標(biāo)。TOPSIS分析法在綜合考慮了節(jié)點的多項重要性指標(biāo)后，從中選取相對貼近度（Hi）前20 的重要節(jié)點[12]，代表非洲航運網(wǎng)絡(luò)的樞紐港，對其進(jìn)行布局分析，見表1。其中：摩洛哥的丹吉爾港排名第一，TOPSIS 評價值為全非洲唯一超過0.8 的港口，達(dá)到0.821，但與理想狀態(tài)1.0 相比仍有偏差；排名第二的德班港評價值僅為0.569，至排名第四的阿比讓港評價值進(jìn)一步降至0.5 以下；從排名第十的達(dá)米埃塔港起評價值都集中在0.3～0.4 之間。表明非洲主要樞紐港口發(fā)展水平總體偏低，且相互間呈現(xiàn)出斷層式發(fā)展格局。

3 基于多重流分析方法的樞紐港口影響力比較

非洲作為“一帶一路”的重要節(jié)點，深入推進(jìn)航運業(yè)的發(fā)展，潛力巨大。多重流分析法[11]是研究網(wǎng)絡(luò)節(jié)點層次結(jié)構(gòu)的一種方法，將節(jié)點間流量大于一定閾值的流定義為顯著流，認(rèn)為這些具有顯著性聯(lián)系的流對網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu)影響很大，能夠反映節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的地位。本文運用多重流分析法，依據(jù)第2 節(jié)TOPSIS 法計算得到的排名前20 的非洲航運網(wǎng)絡(luò)樞紐港口，分析其在網(wǎng)絡(luò)中的地位和影響力，即通過計算各港口節(jié)點承擔(dān)顯著流的數(shù)量來反映該節(jié)點在整個航運網(wǎng)絡(luò)中的地位。

3.1 研究方法

將港口之間聯(lián)系的緊密度抽象計算為港口間流量聯(lián)系。根據(jù)運力配置合理性原則，港口之間聯(lián)系越緊密，港口之間連邊的權(quán)值越大。港口間聯(lián)系的緊密程度計算過程如下：

將港口間聯(lián)系的緊密度作為一種抽象的聯(lián)系對港口間連邊加權(quán)，單一節(jié)點的出流w1，w2，…，wk根據(jù)從大（w1）到?。╳k）的順序輸入，根據(jù)港口節(jié)點的出流，計算各港口顯著流，過程如圖1 所示。

圖1 多重流分析法流程圖Fig.1 Flow chart of multiple flow analysis method

3.2 非洲航運網(wǎng)絡(luò)分析

在海運網(wǎng)絡(luò)中，雖然大型港口只占網(wǎng)絡(luò)的一部分，但航線經(jīng)過大型港口的幾率更大，樞紐性質(zhì)也更明顯。一般來說這些港口在網(wǎng)絡(luò)中往往具有更強(qiáng)的連通性，前述基于TOPSIS 法綜合考慮了港口的多屬性指標(biāo)選取出的20 個樞紐港符合這一特性。

運用多重流分析法，非洲樞紐港口的承擔(dān)顯著流數(shù)量計算結(jié)果標(biāo)注于圖2。其中：丹吉爾港（28）是顯著流唯一超過25 的港口，較大幅度領(lǐng)先第2 位、第3 位的達(dá)米埃塔港（17）和特馬港（16）；從排名第7 位的拉各斯港（9）開始顯著流數(shù)量都低于10，排名第20 位的路易港的顯著流數(shù)量只有3。可見樞紐港的顯著流數(shù)量差異較大且顯著流數(shù)量較多的港口較少，即全域范圍內(nèi)缺少影響力較大的核心樞紐。

圖2 非洲航運網(wǎng)絡(luò)樞紐港分布Fig.2 Distribution of African maritime network hub ports

進(jìn)一步分析非洲樞紐港口的空間分布：北非6 個，西非6 個，東非4 個，南非3 個，中非1個。北非和西非樞紐港數(shù)量相同，皆為6 個，北非樞紐港集中分布在摩洛哥與埃及，包含丹吉爾港和達(dá)米埃塔港這2 個顯著流較大的區(qū)域樞紐港口，西非樞紐港密集分布在幾內(nèi)亞灣沿岸國家。東非、南非和中非樞紐港數(shù)量偏少，且域內(nèi)缺少影響力較大、顯著流數(shù)量較多的頭部港口?？傮w看，非洲樞紐港口主要分布于西非和北非，區(qū)域間發(fā)展不平衡，呈現(xiàn)顯著的西密東疏、北強(qiáng)南弱的現(xiàn)象。

3.3 全球影響力分析

通過多重流分析法，進(jìn)一步計算全球港口的承擔(dān)顯著流數(shù)量，可以研究非洲航運網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)的影響力。根據(jù)全球航運網(wǎng)絡(luò)，選取各大洲承擔(dān)顯著流數(shù)量前20 的港口形成的集合代表全球海運網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 各洲樞紐港位次及其顯著流數(shù)量Fig.3 Hub port location and significant flow quantity of each continents

總體看，非洲樞紐港的承擔(dān)顯著流數(shù)量遠(yuǎn)低于北美洲、歐洲和亞洲，與南美洲數(shù)量相近，略高于大洋洲。非洲前5 位的港口承擔(dān)顯著流數(shù)總數(shù)為89，與亞洲（229）、歐洲（164）及北美洲（159）前5 位的承擔(dān)顯著流總數(shù)差距明顯，說明非洲頭部樞紐港口的發(fā)展水平落后。與非洲相鄰的歐洲面積僅為其三分之一，人口僅約為非洲的一半，但由圖中趨勢線可發(fā)現(xiàn)其樞紐港整體水平相差巨大，足見非洲樞紐港整體落后的發(fā)展現(xiàn)狀。這主要是由于非洲的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀導(dǎo)致的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，使其逐漸疲于應(yīng)對新形勢下非洲海上貿(mào)易的可持續(xù)發(fā)展。而與非洲類似的南美洲也多為發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后，大洋洲國家數(shù)量少，澳大利亞和新西蘭占大陸面積的90%，且澳大利亞70%的國土處于干旱或半干旱地帶，航運發(fā)展有限，導(dǎo)致只有少量影響力較大的港口。歐洲，特別是西歐及北歐經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，北美洲的加拿大和美國占域內(nèi)較大范圍，且都是發(fā)達(dá)國家，洲際貿(mào)易需求量大，因而樞紐港數(shù)量較多。隨著“一帶一路”倡議的提出，中國已成為世界航線匯聚的中心，進(jìn)一步促進(jìn)亞洲樞紐港從規(guī)模和數(shù)量上都超過其他洲。世界航運整體呈現(xiàn)北美、歐洲、亞洲的大三角格局以及南美洲、大洋洲、非洲的次三角格局[13]。

從局部趨勢上看，非洲顯著流數(shù)量較多的樞紐港口是少數(shù)。排名第一的非洲港口的顯著流數(shù)量為29，相比于歐洲排名第一的港口的42、亞洲排名第一的50 與北美第一的36 也有一定差距，略高于南美洲的24 與大洋洲的19。觀察圖3 各折線趨勢，南美洲、大洋洲及非洲都呈現(xiàn)為少數(shù)大型樞紐港口帶領(lǐng)中小型港口發(fā)展的趨勢，3 條曲線均表現(xiàn)為首先快速下降，10 位后數(shù)值較為平緩，最后在到達(dá)20 位后數(shù)值都小于5。北美和歐洲的折線趨勢相近，洲內(nèi)都存在一定數(shù)量的頭部樞紐港口，且皆先在6 位時快速下降，后平緩下降，20 位以后承擔(dān)顯著流數(shù)量都為15 以下。亞洲港口顯著流數(shù)量較其余各洲相比都較高，呈高位、平穩(wěn)的下降趨勢。

從非洲未來發(fā)展的角度看，其應(yīng)逐漸趨向當(dāng)前北美與歐洲的海運網(wǎng)絡(luò)布局，在北非和西非增加頭部樞紐港口的數(shù)量和規(guī)模，在東非及南非擴(kuò)大現(xiàn)有港口規(guī)模，發(fā)展更多大型樞紐港以縮小各區(qū)域差異，使樞紐港分布在地理范圍上整體更加均衡。既不破壞非洲現(xiàn)有樞紐港口格局，又能控制改擴(kuò)建成本，使其在未來的發(fā)展中更好地輻射全球，以適應(yīng)“一帶一路”倡議以來日益增長的海運需求。

4 結(jié)語

論文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建了非洲海運網(wǎng)絡(luò)，并運用TOPSIS 法綜合考慮非洲港口的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，從域內(nèi)152 個港口中選取了相對貼近度前20 的樞紐港口，在此基礎(chǔ)上依據(jù)多重流分析法計算各樞紐港口的承擔(dān)顯著流數(shù)量以分析非洲海運網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀。通過比較各洲樞紐港的承擔(dān)顯著流趨勢線，明晰了非洲樞紐港在全球范圍內(nèi)的影響力，并提出未來域內(nèi)航運網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。主要結(jié)論包括：

1）從全球看，非洲港口整體發(fā)展水平落后，略高于南美洲和大洋洲的水平，但與歐亞和北美的差距明顯。

2）從域內(nèi)看，非洲樞紐港口的影響力差異較大且大型樞紐港口的數(shù)量較少，海運網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)西密東疏，北強(qiáng)南弱的空間格局。

3）從未來發(fā)展角度看，非洲應(yīng)增加頭部樞紐港口的數(shù)量和規(guī)模并優(yōu)化布局結(jié)構(gòu)，其布局結(jié)構(gòu)應(yīng)逐漸趨向于歐洲及北美洲的整體布局。在不破壞現(xiàn)有港口布局結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在北非和西非發(fā)展更多大型樞紐港，在東非和南非發(fā)展更多樞紐港以縮小各區(qū)域差異，在滿足經(jīng)濟(jì)性及合理性的前提下，使樞紐港口在整體地理范圍內(nèi)分布更加均衡，輻射范圍更廣。