基于二階聚類分析的智慧港口綜合評價研究

摘" 要：隨著科技的不斷進步，智慧港口也逐漸成為了港口發展的新趨勢。為研究當前我國智慧港口的發展情況，選取了2022年我國13個主要港口的14個指標，從物流能力、社會關注度、創新投入、財務能力四個維度進行分析。首先通過主成分分析，將創新投入和財務能力兩個維度的多個指標進行降維，提取主成分并得到綜合得分，再將連續型指標進行標準化。最后將分類型指標和數值型指標通過二階聚類分析進行處理，將13個智慧港口劃分為三類，并對不同類別智慧港口作出分析和總結。

關鍵詞：智慧港口；創新投入；主成分；二階聚類分析

" 中圖分類號：U691" " 文獻標志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.07.020

Abstract： With the continuous progress of technology， smart ports have gradually become a new trend in port development. To study the current development of smart ports in China， 14 indicators were selected from 13 major ports in 2022， and analyzed from four dimensions： Logistics capacity， social attention， innovation investment， and financial capability. Firstly， through principal component analysis， multiple indicators from the dimensions of innovation investment and financial capability are reduced， and principal components are extracted to obtain comprehensive scores. Then， continuous indicators are standardized. Finally， the categorical and numerical indicators were processed through second-order clustering analysis， dividing the 13 smart ports into three categories， and analyzing and summarizing the different categories of smart ports.

Key words： smart port; innovation investment; principal component; second-order clustering analysis

0" 引" 言

" 隨著全球化的加速和物流業的發展，港口已經成為全球經濟的重要樞紐。作為我國對外開放的重要窗口，我國的港口也在不斷發展壯大。而隨著科技的不斷進步，智慧港口也逐漸成為了港口發展的新趨勢。本文將從現狀和發展趨勢兩個方面，對我國智慧港口進行分析。

" 目前，智慧港口和大數據、人工智能的結合處于高速發展階段[1]，這得益于5G技術促進信息網絡的高效傳輸，王高歡[2]、榮耀[3]、宋仕斌等[4]、陳金權[5]，對于智慧港口和5G之間，從技術推動、實現路徑、數據安全等不同角度進行了分析。

" 孟斌等[6]借鑒Lotka-Volterra模型測度綠色智慧港口發展擴散趨勢，表明綠色智慧港口發展速度與政府調控的強度是正相關關系。付光中等[7]結合我國服務業組織標準化工作指南等系列國家標準，對客貨滾裝智慧港口進行服務標準體系構建研究。曹杰等[8]、付萌等[9]分別基于智慧港口目前的現狀，對其建設標準、功能適應性作出評價。羅本成等[10]結合港口演變規律和國內外相關實踐，研究了全國TOP13港口按智慧等級。

" 我國主要智慧港口綜合發展十分重要，因此，對其進行綜合評價能夠為智慧港口之間的交流和各自的綜合發展提供借鑒。

1" 智慧港口發展現狀及趨勢

" 隨著我國經濟的快速發展，港口的重要性越來越受到重視。智慧港口作為新型港口的代表，其發展也日益受到關注。我國智慧港口正處于快速發展階段。

" 目前，我國已經建成了一批智慧港口，如上海、深圳、廣州等地的大型港口。這些港口已經實現了信息化、智能化的管理和控制，從而提高了港口的運營效率和服務質量。其中，上海港口是我國智慧港口建設的代表，它已經成為了全球最大的港口之一，也是全球最具競爭力的港口之一。

" 未來，我國智慧港口的發展方向主要包括智能化、數字化、綠色化、安全化，智慧港口的發展將持續加速。隨著信息技術的不斷進步和環保意識的提高，智慧港口已經成為我國港口發展的新亮點。

2" 研究原理分析

2.1" 主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一種常用的數據降維方法，它通過線性變換將高維數據映射到低維空間中，從而實現數據的降維和可視化。主成分分析是一種多元統計分析方法，它通過線性變換將高維數據映射到低維空間中，從而實現數據的降維和可視化。主成分分析的目標是找到一組新的變量，使得這些新變量能夠最大程度地解釋原始數據的方差，從而達到數據降維的目的。

" 主成分分析的基本思想是將原始數據通過線性變換，轉換成一組新的變量，使得這些新變量能夠最大程度地解釋原始數據的方差。具體來說，主成分分析的過程可以分為以下幾個步驟：

（1）數據標準化：為了消除不同變量之間的量綱差異，需要對原始數據進行標準化處理，即將每個變量減去其平均值，再除以其標準差。

" （2）計算協方差矩陣：對標準化后的數據，計算其協方差矩陣。協方差矩陣描述了不同變量之間的相關性，是主成分分析的核心。

（3）計算特征值和特征向量：對協方差矩陣進行特征值分解，得到其特征值和特征向量。特征值描述了每個特征向量對應的方差大小，特征向量則是一組正交的基向量，用于將原始數據映射到新的坐標系中。

" （4）選擇主成分：根據特征值的大小，選擇前k個特征向量作為主成分，將原始數據映射到新的低維空間中。

2.2" 二階聚類分析

二階聚類分析是一種常用的聚類分析方法，它將數據分成若干個簇，每個簇內部的數據點相似度較高，而不同簇之間的數據點相似度較低。與一階聚類分析不同的是，二階聚類分析不僅可以對數據點進行聚類，還可以對簇進行聚類，從而實現更加精細的聚類分析。二階聚類分析是一種多階段的聚類分析方法，它將數據分成若干個簇，每個簇內部的數據點相似度較高，而不同簇之間的數據點相似度較低。與一階聚類分析不同的是，二階聚類分析不僅可以對數據點進行聚類，還可以對簇進行聚類，從而實現更加精細的聚類分析。

3" 智慧港口綜合評價實證分析

3.1" 數據來源和評價體系

本文根據我國13個主要智慧港口2022年的相關指標（見表1），通過對其物流能力、社會關注度、創新投入、財務能力4個維度進行綜合分析和篩選，共選取14個指標，能夠充分反映我國主要智慧港口的綜合情況。本文主要數據均來自國泰安數據庫。

3.2" 因子分析

通過對物流能力F１、社會關注度F２、創新投入F３、財務能力F_４4個維度的相關指標進行降維以及標準化處理，其中F１、F２本身為單指標，不需進行降維處理，只需對F３和F４進行降維處理即可。

" 本文對創新投入的6個指標以及財務能力的6個指標，進行了KMO檢驗和Bartlett檢驗。指標的KMO值均大于臨界值0.5，Bartlett球形度檢驗值的顯著性小于0.050。通過顯著性檢驗可知，所選取的指標間具有較強的相關性，運用因子分析法進行分析是有效的。

在進行有效性檢驗后，進行提取公因子。創新投入選取排列前3的成分為公因子；財務能力選取排列前4的成分為公因子。根據其公因子在旋轉后的方差累計解釋率分別為98.960%和97.635%，說明因子的選取能夠極大程度上保留總體特征。最后進行因子得分計算，利用最大方差法對因子進行旋轉。提取公因子之后根據成分得分系數矩陣，得到因子評分模型。根據公因子的方差解釋占總方差解釋的比重為權重，計算出創新投入和財務能力的綜合得分F３、F４。

3.3" 綜合得分和標準化處理

將連續數值的F１、F２、F３的指標進行標準化處理，并對分類型的維度指標F２進行整合，得到標準化綜合得分表，如表2所示。

3.4" 二階聚類分析

" 通過SPSS對我國主要智慧港口進行二階聚類分析（見表3），可將13個主要智慧港口分為3類：第一類為日照港、天津港、唐山港、廣州港、秦皇島港；第二類為鹽田港、北部灣港、廈門港、青島港、遼寧港；第三類為招商港口、上海港、寧波港。智慧港口聚類絕對分布圖和比較圖如圖1和圖2所示。

由圖1和圖2可知，第一類智慧港口綜合發展水平較低，創新投入較低，物流能力以及財務能力也明顯低于其他智慧港口類別；第二類智慧港口創新投入較高，說明其智慧港口的發展程度較高，但是相對而言，創新投入對于物流能力和財務能力的轉化程度較低；第三類智慧港口總體發展程度均衡，創新投入以及物流能力、財務能力都明顯高于其他兩類，屬于發展程度較高的智慧港口類別。

4" 對策及建議

4.1" 物流能力方面

智慧港口的建設是海運業發展的重要一環。智慧港口是指運用最新的信息技術和物聯網技術，對港口的各個環節進行智能化管理和優化，提高港口的運行效率和服務質量，為海運業提供更加便捷、高效、安全的服務。我國智慧港口需要實現各個環節的信息共享和互聯互通，提高港口的信息化水平。同時，還應該加強港口數據的采集和處理能力，實現對港口各項業務數據的實時監控和分析，為港口管理者提供決策支持。

4.2" 社會關注度方面

智慧港口是指運用最新的信息技術和物聯網技術，對港口的各個環節進行智能化管理和優化，提高港口的運行效率和服務質量，為海運業提供更加便捷、高效、安全的服務。應該加強對智慧港口建設的宣傳，向社會介紹智慧港口的建設意義和目標，讓更多的人了解智慧港口的建設進展和成果。同時，還應該加強對智慧港口建設的報道，讓媒體關注智慧港口建設的進展和成果，提高公眾對智慧港口建設的認識和信心。

4.3" 創新投入方面

" 創新投入有利于智慧港口的智慧升級，對港口的各個環節進行智能化管理和優化，提高港口的運行效率和服務質量，為海運業提供更加便捷、高效、安全的服務。智慧港口的建設需要產業、學術和研究機構的合作，因此，我國智慧港口需要加強產學研合作，提高創新投入。具體而言，應該加強與產業、學術和研究機構的合作，建立產學研合作平臺，共同研究智慧港口建設的關鍵技術和新型設備，提高智慧港口的技術水平和管理水平。同時，還應該加強對產學研合作的資金支持，提高創新投入。

4.4" 財務能力方面

" 智慧港口建設以及智慧升級需要大量的資金支持，同時對于智慧港口在財務能力方面做出了更高的要求。因此，我國智慧港口在財務能力方面需要加強，為智慧港口的建設和發展提供充足的資金保障和后續的持續支持。智慧港口的建設需要大量的資金支持，因此，我國智慧港口需要加強財務管理，提高財務能力。具體而言，應該加強對智慧港口建設資金的管理和控制，建立健全財務管理制度和流程，加強財務預算和監督，確保資金的合理使用和安全運作。

5" 總" 結

" 本文對于我國13個主要的智慧港口，從物流能力、社會關注度、創新投入以及財務能力4個維度進行了綜合評價，其結果表明我國主要智慧港口有三類，第一類智慧港口綜合發展水平較低，創新投入較低，物流能力以及財務能力也明顯低于其他智慧港口類別；第二類智慧港口創新投入較高，說明其智慧港口的發展程度較高，但是相對而言，創新投入對于物流能力和財務能力的轉化程度較低；第三類智慧港口總體發展程度均衡，創新投入以及物流能力、財務能力都明顯高于其他兩類，屬于發展程度較高的智慧港口類別。針對于此種情況，分別從物流能力、社會關注度、創新投入以及財務能力4個維度提出了相應的對策及建議，能夠有效地促進各類別的智慧港口進行持續的智慧之路。

參考文獻：

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[9] 付萌，劉桂云. 寧波舟山港港口能力與功能適應性評價[J]. 中國航海，2022，45（4）：87-93，99.

[10] 羅本成，胡笳，王若蒂. 基于灰色熵變權的智慧港口等級評價方法[J]. 交通運輸研究，2023，9（1）：127-133，142.

收稿日期：2024-05-14

作者簡介：劉錦全（1997—），男，山東平度人，青島科技大學碩士研究生，研究方向：物流工程與管理。

引文格式：劉錦全，史玉嬌. 基于二階聚類分析的智慧港口綜合評價研究[J]. 物流科技，2025，48（7）：84-87.