基于模糊数学的区域经济与交通协调性评价——以长三角为例

屈 龙

(重庆交通大学交通运输学院,重庆400074)

基于模糊数学的区域经济与交通协调性评价
——以长三角为例

屈 龙

(重庆交通大学交通运输学院,重庆400074)

收集了长三角经济圈八年的历史数据,从中选取适当的评价指标,通过主成分分析法计算出经济圈经济系统和交通系统的指数,运用模糊数学建立起长三角经济圈的交通系统和经济系统协调性的评判体系,并计算出该经济圈过去八年经济系统和交通系统的协调度。对比实际情况和计算结果,运用模糊数学评价交通系统和经济系统协调性的可行性。

区域经济与交通; 协调性; 主成分分析法; 模糊数学

改革开放以来,尤其是“十一五”规划以来,我国城市群发展态势迅猛,长三角、珠三角和环渤海等区域经济圈的发展都已具有相当规模[1]。区域经济的迅速发展,促进了长三角地区交通系统的大发展,目前基本形成了以铁路和高等级公路为主,水运、航运和城际轨道五种方式协调发展的运输体系。交通运输条件的改善和运输成本的下降,极大地促进了长三角地区区域经济的交流和整合。城市之间的交通联系便捷,消除了多年来制约区域经济发展的瓶颈,使交通运输全面紧张的局面得到一定的缓解,运输质量和技术水平有很大提高。但仍存在如交通设施布局不够合理,高速公路、铁路网络化规模不足,结构性矛盾显著以及由行政区划分导致的各种矛盾等等问题。

交通运输系统与区域经济系统的协调发展实际上是两个系统之间形成的相互促进的正反馈环的相互作用机制[2]。交通系统的建设投资作为一种资本投入就会有产出,而且通过产业的前后向联系还能波及到国民经济的其它方面。建成后,交通系统带来的便捷性又能间接地促进区域经济产出的增加。反过来,经济系统能够对交通设施的建设提供资金和技术支持。而且区域经济的发展会刺激交通系统建设的市场需求,同时也能对其建设提供制度供给。

在现有的关于区域经济和交通系统的相互作用理论中,对于评价方法和理论的研究往往缺乏系统定量的分析,大多是定性地说明两者之间的关系。本文结合长三角交通系统和经济系统的实际情况,运用模糊数学理论,通过计算经济系统和交通系统的静态协调度来定量描述出两者之间的协调关系。

一、选取指标

(一)指标选取的原则[3]

科学性原则。指标体系能比较全面地反映区域经济系统与交通运输系统的特征,真实地反映经济发展与交通运输的实际情况。

典型性原则。尽可能选择反映系统特殊性、综合性的关键性指标。

简明性原则。指标体系具有代表性和浓缩性,尽量通过数个主要的指标,勾勒和刻画评价对象的状态特征。同时,各指标之间必须建立有机的联系,具有相互影响的关系。

方便操作原则。从数据来源与数据处理的角度,应选择现有的标准数据库能够较容易获得的数据指标。

(二)指标选取

遵循上述原则,本研究建立的经济系统与交通运输系统协调评价指标体系如表1。

分别用两级指标来表征区域经济系统和交通系统的实际情况。其中经济系统分为规模指标(反映经济总体发展)、结构指标(反映经济系统构成)和效益指标(反映经济效益)3个特征面,用13个具体指标表示;交通系统分为规模指标(反映交通运输发展)、结构指标(反映交通运输构成)、功能指标(反映交通运输功能)和发展性指标(交通运输投资)4个方面,由12个指标表示。

表1 综合经济系统和交通系统的指标的体系

二、主成分分析和指数的建立

本研究中选择了主成分分析方法来提取决定系统发展态势的主要因素作为序参变量。主成分分析法(PrincipalComponentsAnalysis)也称主量分析[4],是利用降维的思想,在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标的多元统计方法。通常把转化生成的综合指标称为主成分,也就是本文中的序参变量。运用主成分分析法研究交通运输与区域经济发展的关系是站在较为宏观的角度上,提取支配系统发展的共同信息。主成分分析法的主要步骤如下[4]:

1.首先对原始数据xij标准化处理,得到标准化数据Yij。

其中,¯xj是第j个指标的均值,бj是第j个指标的标准差。

2.求相关系数矩阵R,分别得到交通系统和经济系统的相关系数矩阵R。

为指标i,j的相关系数,p为指标个数。

3.计算相关系数的特征值和特征向量。首先假定相关系数矩阵的特征值存在,λi≥λi+1,i=1,2,…p,特征向量为:ai=(a1i,a2i,…,api)T,第k个主成分的贡献率为

如果前k个主成分的特征值都大于1,那么可以用前k个主成分来描述系统信息。由此可以得到系统相关系数矩阵的特征值、特征向量及相应各分量的方差贡献率,即信息提取率。

4.计算主成分。根据相关系数矩阵R的特征向量及最初的标准化数据yij可以得出标准化数据的主成分Fi。

5.确定序参变量。选择特征值大于l的前k个成分作为系统的主成分,即系统的序参变量,并解释其实际意义。

(一)主成分的提取

运用主成分分析法对长三角经济系统和交通系统指数计算得到各分量的贡献率,并将贡献率最大的分量列出如下表所示。从表2可以看出,经济系统前两个主成分可以解释87.623%的变量。其中,第一主成分的方差贡献率为75.869%,第二主成分为11.754%,所以选取前两个变量作为经济系统的代表参变量。交通系统前两个主成分可以解释91.578%的变量,所以选取前两个变量作为交通系统的代表参变量。其中,第一主成分可以解释80.118%的变量,第二主成分可以解释11.460%的变量。

表2 方差贡献率

(二)指数的构建

按照方差贡献率加权方法构建经济和交通指数,如表3所示。

表3 经济指数和交通指数表

三、协调度计算

交通系统和经济系统协调度的计算运用模糊数学来进行评价。

首先通过回归分析将交通ST指数和经济指数SE建立回归方程式,回归方程式建立之后,将经济指数SE带入到回归方程中,就可以计算出相应的理想交通指数S1T,分别运用多种回归模型进行回归,选取R2值最大的回归模型。

运用隶属度函数[5]计算出经济系统对于交通系统的静态协调度Us(T/E)和交通系统对于经济系统的静态协调度Us(E/T)。其中,Us(E/T)的含义为经济系统的实际指标值与交通系统指标值要求的经济系统协调值之间的接近程度;反之,是交通系统对于经济系统的状态协调度。具体计算公式为:得到了交通对经济和经济对交通的协调度之后,通过下面的式子可以计算二者的综合协调度:

计算结果如表4所示:

表4 协调度

图1 年度协调度

隶属度函数运用于评价交通系统与经济系统协调性的时候,交通系统的实际值越接近于满足经济系统发展的预测值时,隶属度函数的数值就会越大,也就是交通系统对经济系统的协调度越大;相反,就会越小。从图1可以看出,最近八年长三角的经济系统和交通系统的协调度呈现逐年递增的趋势,交通系统和区域经济系统都向有序的方向发展,说明近年来长三角大力建设交通设施起到了显著的作用,长江三角洲地区交通系统和经济系统的协调度不断提高。两者相互影响,相互促进。

四、结语

协调是一个内涵明确而外延不明确的模糊概念,是对系统的各种因素和属性之间的动态相互作用关系及其程度的反映。采用模糊数学中的隶属度概念对交通系统与区域经济系统的协调性进行静态分析,能够从整体上把握两个系统之间协调发展的状况。通过计算和结论可以看出,使用模糊数学来计算区域经济系统和交通系统协调度的方法,可以很好地评价二者的协调性。

[1] 杨云彦.区域经济学[M].北京:中国财政经济出版社,2004.345～350.

[2] 姜霞.区域交通运输系统与经济系统协调发展研究[D].西安:西安建筑科技大学,2007-05.

[3] 陈大鹏,姜霞,李同升.区域经济系统与交通运输系统协调发展研究——以陕西省为例[J].新西部(下半月),2007,(4).

[4] 张凌,李亚平.基于主成分和模糊聚类的区域自主创新环境评价[J].科技管理研究,2009,(9).

[5] 闫庆磊,朱炎铭,姚海鹏,等.模糊数学方法在唐庄煤矿构造复杂性评价研究中的应用[J].中国煤炭地质,2009,9(21).

Reg iona l Econom y and Tran spor ta tion Coord ina tion Eva lua tion Based on Fuzzy Theory Tak ing the Yangtze R iver D elta a san Exam p le

QU Long
(Schoo lof Transpo rtation,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China)

In con trastw ith qualitative evaluation,fuzzym athem atical theo rywas used to analyze the compatibility of the region econom y and transpo rtation system of the Yangtze R iver delta.A t first,eight-year historicaldata in the Yangtze R iver delta econom ic circ lewere co llected,the p roper evaluation indexwas chosen,then p rincipal componentanalysiswasused to estab lish econom ic and transportation index,finally fuzzymodelwasemp loyed to estab lish evaluation system and calculate the coordination degree.Contrasting situation and theoretical resu lts,fuzzy theorywas used to asses the feasibility of the coordination of traffic system and econom ic system.

regional econom y and traffic;coordination;p rincipal componentanalysis;fuzzy theory

[U-9]

A

1674-0297(2010)05-0022-03

(责任编辑:张 璠)

2010-05-18

屈龙(1983-),男,湖北襄樊人,重庆交通大学硕士研究生,助理工程师,主要从事交通运输规划与管理研究。