基于R/S分析法的湖北省港口群物流协调发展研究

冯 琪，蒋惠园，罗丽颖，赵珊珊

（武汉理工大学 交通学院，湖北 武汉 430063）

基于R/S分析法的湖北省港口群物流协调发展研究

冯 琪，蒋惠园，罗丽颖，赵珊珊

（武汉理工大学 交通学院，湖北 武汉 430063）

港口物流作为综合运输体系中的关键环节，对其发展研究具有重要的理论意义与现实价值。在分析湖北省港口群物流发展现状的基础上，从绝对差异与相对差异两方面对湖北省港口群物流协调发展现状进行测度，利用R/S分析法对指标进行分形分析，根据结果进行分析可知，湖北省港口群物流发展的绝对差异在逐渐增大，而相对差异却呈缓慢降低趋势，尽管港口群不协调程度有所下降，但不协调、不平衡仍然存在，且发展具有长期正相关特征，不协调趋势仍将继续。

湖北；港口物流；协调发展；R/S分析法

1 引言

港口作为交通运输的重要枢纽，发展港口物流是构建综合运输体系的关键环节[1]。“十二五”以来，湖北省着力推进港口物流提档升级，全面提升港口物流服务水平，健全完善港口群综合运输体系建设的标准规范[2]。但长期以来，湖北省港口资源基本上是粗放型管理，缺乏统一的港口岸线资源利用规划，导致港口群物流发展受到阻碍，故该研究具有重要的现实意义，为湖北省港口资源整合提出建议。

目前针对港口群物流协调发展的研究较少，未形成完善理论体系，其中何娴[3]（2010）以环渤海湾内湾的港口为研究对象，定性分析了各港口的硬件规模、经济腹地等，定量预测了散货吞吐量和集装箱吞吐量，为港口物流协同发展提出建议；张咪[4]（2011）利用系统动力学和仿真建立了港口群物流协同模式，重点研究了港口群物流系统的内在要素关系，以河北省港口群为例，分析其未来协同发展方向。本文通过对当前协调发展测度，分析了港口群物流发展现状，在此基础上，利用R S分析法（重标极差分析法）研究其未来协调发展状况，并依据结论提出建议。

2 湖北省港口群物流协调发展现状分析

2.1 湖北省港口群物流发展现状分析

当前经济发展速度放缓的大环境下，湖北省水路旅客吞吐量、货物吞吐量均保持平稳发展，2014年全省旅客吞吐量达369.73万人次，货物吞吐量2.62亿t，分别同比增长23.9%和10.7%，其中集装箱25.65万TEU，同比增长17.43%。

目前湖北省现有港口38个，对全省的经济和物流发展起到重要作用的主要港口有4个，分别为武汉港、黄石港、荆州港、宜昌港，针对湖北省港口群的研究将从这四个港口进行。截止目前，湖北省已基本建成以3亿t港口吞吐能力、400万TEU集装箱吞吐能力为标志的五大综合交通枢纽，打造出以武汉新港为龙头的枢纽性港口集群，形成功能齐全、完整配套的港口物流服务产业链。

与此同时，湖北省港口发展仍存在许多突出问题，如规模小而散、集约化程度低、区域分割、功能布局不合理等，制约着港口物流的发展，从而港口资源整合、港口群协调发展迫在眉睫。

2.2 湖北省港口群物流协调发展现状测度

2.2.1 港口群物流的绝对差异描述指标。绝对差异指标受港口群物流总体水平高低的影响，选取全距和标准差对湖北省港口群物流发展绝对差异进行描述。

（1）全距。设ymax、ymin为同一时间各港口吞吐量的最大值与最小值，则全距的计算公式为：

（2）标准差。设yi为i港口指标值为各港口指标的平均值，N为港口个数，则标准差的计算公式为：

2.2.2 港口群物流的相对差异描述指标。相对差异是某变量值偏离参照值的绝对额，统计学的相对差异指标有相对极差、不平衡差、标准差系数三种，选取这三种指标对湖北省港口群物流发展相对差异进行描述。

（1）相对极差。相对极差是极差的相对值，也就是指同一时间同类指标之间最大值与最小值的比率，比值接近于0，表示各港口间的差异比较小，反之较大。相对极差的计算公式为：

（2）不平衡差。不平衡差越接近0，表明港口群之间物流发展越平衡，反之越不平衡。不平衡差计算公式为：

（3）标准差系数。标准差系数是指用指标的标准差与其相应的平均数对比，用来反映总体各单位标志值之间离散程度的相对指标。标准差系数越小说明数据离散度越小，反之越大。

2.2.3 相关指标分析。本文拟用港口吞吐量来衡量港口物流发展状况，R S分析法的研究也基于这一指标，相关指标历史数据见表1。

表1 湖北省港口群物流协调发展现状分析表

从表1中可以看出，湖北省代表港口的吞吐量随着时间发展呈现上升趋势，武汉港吞吐量最大，初期为荆州港吞吐量最小，后期为黄石港，全距、标准差有所增长，而标准差系数、相对极差和不平衡差均有所下降。

为了更形象表现出湖北省港口群物流发展的差异，将表1中的数据绘制成折线图，如图1、图2所示。

图1 湖北省港口群物流发展测度绝对指标趋势图

图2 湖北省港口群物流发展测度相对指标趋势图

由图2可以看出，标准差系数由1.2下降到0.5，不平衡差由0.9下降到0.7，二者均呈下降趋势，其中2002年到2006年出现了起伏波动，发展趋势为初始时下降较快，后期变化缓慢，最终呈现稳定态势。由于指标越逼近0说明港口间差异越小，不均衡性也越小，所以总体而言，相对差异逐年减少，但不协调程度仍较大。

3 湖北省港口群物流协调发展分形分析

3.1 R/S分析法的理论

R S分析法［5］解决的是非线性问题，分形主要是通过对部分结构与整体结构在时间或空间尺度上具有的相似性来解决这类问题，这种相似性既可以是结构或过程的特征在不同空间尺度或时间尺度下的相似，也可以是某系统或结构的局部结构与整体之间的相似。该分析法是将时间序列数据进行重标极差处理，建立一个关于时间长度的指数函数，通过渐进拟合求测H值的过程，它对数据没有严格的前提假定，取得的H值不仅可以展示时间序列的自相关性，还可以描述时间序列非函数长周期特性，这意味着可以通过对近期变化的认识去描绘远期的波动。

通过对指标数据的细致处理，发现各港口吞吐量的增长是呈现非线性的，影响因素较多，研究较复杂，同时在时间和空间上存在相似性，故采用R S分析法对港口群物流的协调发展进行研究。

3.2 R/S分析模型建立

①将这个时间序列均分为长度为N的A个相邻子区间，A×N=M。

②标记第a个区间为Ia，a=1,2,...,A，在区间Ia中，第k个元素记为Xka，k=1,2,...,N。

③第a个子区间Ia中，求解每一组序列的均值：

求解每组序列的累积离差序列，由每组序列的均值离差序列累积相加所得：

求解每组累积离差序列的极差Ra，该组累积离差序列最大值减去最小值所得:

求解每组序列的标准差Sa：

④计算可得RaSa，作为长度为N的平均R S值定义为：

⑤增加N的值，重复第①步至第④步，直到N=M/2得到一系列

⑥根据Hurst建立方程：

等式两边取对数：

采用最小二乘法回归直线，直线的斜率是Hurst指数H的估计值。

（2）赫斯特指数。赫斯特指数即H值，可用来判别时间序列是否对于时间有依赖性，对于H值的取值可以分为三个不同的类型：

①0≤H≤0.5，表明这一类型的序列反持久性，被称为是“均值往复的”。H越接近0，这种反持久性就越强烈；

②H=0.5，表明这种类型的序列是随机的，是相互独立互不相关的，H值越接近0.5，其噪声就越大；

③0.5≤H≤1，表明这一类型的序列是一个持久的或趋势增强的序列。H越接近1，则趋势越强烈或越持久。

（3）分维值D。分维值D反映了时间序列不规则的程度，D值越小，表明运动越简单，反之越复杂。

（4）关联度。R/S分析法中有一个重要的测度指标—关联度

关联度和维数之间存在的函数关系为：

根据上述关联函数，H的取值范围可以分为三种情况：

（5）V检验。V检验用来检验时间序列的长期记忆特征和循环周期。

3.3 相关指标分形结果分析

（1）全距分形。利用Matlab软件编程计算出全距分形结果，见表2。

表2 全距分形结果

由表2可知，湖北省港口群物流全距分形结果中P＝0.001 1，即存在0.11%的误差值，R2达到0.997 8，T检验值＞2，通过显著性检验，说明相关性较强；分维值为1.133 7，1＜D＜1.5，且接近于1，表明港口群物流发展运动较简单；关联度值为赫斯特值为0.866 3，0.5＜H＜1，表明这是一个持久的或趋势增强的序列，且过去的趋势和未来的变化趋势相同。总体而言，湖北省港口群物流全距时间序列的变量间具有长期正相关特征，未来与现阶段发展趋势相同。

全距分形V统计量趋势图如图3所示。

图3 湖北省港口群物流全距分形V统计量图

由图3可以看出，全距分形中V线有上升趋势，这说明全距分形具有长期记忆特征，V线在2008年出现明显剧烈的转折，上升速度加快，因此可以推断全距分形的循环周期为9年，即长期记忆为9年。

（2）标准差系数分形。同样得到标准差系数分形结果，见表3。

表3 标准差系数分形结果

由表3可知，湖北省港口群物流标准差系数分形结果中P＝0.012 7，即存在1.27%的误差值，R2达到0.974 8，T检验值＞2，通过显著性检验，说明相关性较强；分维值为1.168 7，1＜D＜1.5，且接近于1，表明港口群物流发展运动较简单；关联度值为赫斯特值为0.831 3，0.5＜H＜1，表明这是一个持久的或趋势增强的序列，且过去的趋势和未来的变化趋势相同。总体而言，湖北省港口群物流标准差系数时间序列的变量间具有长期正相关特征，未来与现阶段发展趋势相同。

标准差系数分形V统计量趋势图如图4所示。

图4 湖北省港口群物流标准差系数分形V统计量图

由图4可以看出，标准差系数分形中V线有上升趋势，这说明标准差系数分形具有长期记忆特征，V线在2004年出现明显剧烈的转折，上升速度加快，因此可以推断标准差系数分形的循环周期为5年，即长期记忆为5年。

（3）不平衡差分形。不平衡差分形结果见表4。

表4 不平衡差分形结果

由表4可知，湖北省港口群物流全距分形结果中P＝0.000 5，即存在0.05%的误差值，R2达到0.999 0，T检验值＞2，通过显著性检验，说明相关性较强；分维值为1.134 8，1＜D＜1.5，且接近于1，表明港口群物流发展运动较简单；关联度值为赫斯特值为0.865 2，0.5＜H＜1，表明这是一个持久的或趋势增强的序列，且过去的趋势和未来的变化趋势相同。总体而言，湖北省港口群物流不平衡差时间序列的变量间具有长期正相关特征，未来与现阶段发展趋势相同。

不平衡差分形V统计量趋势图如图5所示。

图5 湖北省港口群物流不平衡差分形V统计量图

由图5可以看出，不平衡差分形中V线有上升趋势，这说明不平衡差分形具有长期记忆特征，但V线没有明显剧烈的转折点，因此无法明确推断不平衡差分形的循环周期。

4 结语

根据结果进行分析可知，湖北省港口群物流发展的绝对差异在逐渐增大，而相对差异却呈缓慢降低趋势，尽管港口群不协调程度有所下降，但不协调、不平衡仍然存在，且发展具有长期正相关特征，不协调趋势仍将继续。这要求必须重视造成发展不协调的问题和原因，积极主动地寻找影响因素去抑制发展不协调的趋势，促进各港口间多方面协调发展，提升综合实力。

[1]周毛莉.秦皇岛港口物流发展对策研究[J].商场现代化,2015, (25):41-42.

[2]陆静,董纯.着力推进“九个转变”－对话湖北省道路运输管理局局长石先平[J].运输经理世界,2010,(9):21-23.

[3]何娴.环渤海经济圈港口物流协同发展研究[D].武汉:武汉理工大学,2010.

[4]张咪.港口群物流协同模式研究[D].武汉:武汉理工大学, 2011.

[5]潘利.京津冀区域经济协调互动发展实证分析[D].石家庄:河北经贸大学,2015.

Study on Coordinated Logistics Development of Harbor Cluster in Hubei Based on R/S Analysis

Feng Qi,Jiang Huiyuan,Luo Liying,Zhao Shanshan
(School of Transportation,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China)

In this paper,on the basis of an analysis of the current logistics development status of the harbor cluster in Hubei,we measured the state of the coordinated development of the cluster from the aspects of absolute difference and relative difference and carried out a fractal analysis of the relevant indexes using the R/S analytic process,judging from the result of which we found that the absolute difference in the development of the harbor cluster in Hubei is expanding while the relative difference of it is closing and though the level of discordance is lowering,discordance and imbalance still existed and were positively related to the development of the harbor cluster.

Hubei;harbor logistics;coordinated development;R/S analysis

F552.7

A

1005-152X(2016)11-0067-05

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.11.015

2016-09-27

冯琪（1993-），女，山东聊城人，硕士研究生，研究方向：交通运输规划与管理、物流管理；蒋惠园（1965-），女，安徽无为人，教授，研究方向：交通运输规划与管理、物流管理。