海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性影响因素研究

大连海事大学交通运输工程学院，辽宁 大连 116000）

“21 世纪海上丝绸之路”建设是我国重要的国家战略，是为了应对国际政治和贸易新形势、推进新一轮开放发展的重要举措。对海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的影响因素进行识别并分析是降低海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的基础，对保障海上丝绸之路集装箱航运网络安全有重要的意义。目前，“21世纪海上丝绸之路”主要方向有两条：一条是从中国沿海港口过南海向西经南亚、西亚到非洲，延伸至欧洲；另一条是从中国沿海港口过南海向南经大洋洲到南太平洋[1]。

脆弱性最早是由P.Timmerman[2]提出的地理学领域的重要概念，在灾害管理、生态学、公共健康、气候变化等方面均有应用。在“丝路”网络中，其脆弱性指由于台风、海啸、恐怖袭击或军事封锁等突发事件导致部分航线或港口不能正常营运时，网络连通性受到影响的程度。

1 海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性影响因素分析

航运网络脆弱性由多种风险因素共同影响，以往学者对海上风险因素有多种分类方法。从海上通道安全方面考虑，吴玉美[3]风险因素分为传统安全威胁和非传统安全威胁；毛启蒙等[4]主要从南海问题方面研究地缘政治上面临的重要风险。黎鑫[5]着眼于海上丝绸之路的战略地位，基于高程数据、历史水文气象数据等对海上丝绸之路的自然环境风险进行了分析。

从以上文献来看，海上丝绸之路通航环境较为复杂，不仅包括自然方面的影响因素，还包括人文环境方面的影响因素。因此，本文综合考虑海上丝绸之路集装箱航运网络的特点和面临的各种风险威胁，从内部自然环境和外部人文环境两方面考虑海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性影响因素。海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的内部影响因素主要对应于海上丝绸之路集装箱航运网络的本质脆弱性，不受人为因素的影响，外部影响因素则指由于人为环境影响造成的脆弱性，即外部人文环境方面的因素。根据以上对海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性影响因素的分析，本文选取了14个具有代表性的脆弱性影响因素指标S1，S2，S3，···，S14开展研究，如表1所示。

表1 海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性影响因素分类与解释

2 脆弱性影响因素的解释结构模型

解释结构模型（Interpretation Structure Model，简称 ISM）主要用于分析复杂系统中各元素间的相互影响关系。ISM基于人们的实践经验，量化众多要素间复杂的关联关系，通过矩阵计算、建立直观的多阶结构模型，将系统的结构层次以及各元素的依赖关系清晰地展示出来，为管理者决策提供依据。

2.1 构建邻接矩阵

2.1.1 确定二元关系

现有文献研究中大多是运用专家打分法定性判断两两因素之间是否存在关系，具有一定的主观性。考虑到数据的可获得性，本文采用定性定量相结合的方法确定风险因素间的二元关系。以海上丝绸之路重要航线、节点、港口以及周边国家作为研究对象，通过世界银行发展指标数据库、全球军力排行榜、全球恐怖主义排行、国际海事组织以及对相关文献的搜集整理获得2015-2017年海上丝绸之路集装箱航运网络沿线国家军事实力、港口基础设施状况、海盗及恐怖主义情况、通道情况以及气象水文海况等的相关数据。为消除是变量之间的量纲关系，对所有指标原始数据采用Min-max标准化方法进行线性变换，将所有原始数据映射在[0，1]之间。系统间的耦合程度可以通过变量间的离散程度来衡量，而变异系数又是衡量离散程度的重要指标，选用以变异系数为基础的耦合度模型能较有效地对两系统的耦合关系进行分析。为确定两两因素之间是否存在关系，本文用耦合度模型对数据进行耦合。

Si代表影响因素，k为区别系数，取值区间在2～5之间，为了加强区分度，本文k取4。C越大则影响因素间耦合关系越强。

对2015-2017年海上丝绸之路集装箱航运网络沿线国家军事实力、港口基础设施状况、海盗及恐怖主义情况两两耦合，确定4个风险因素之间的二元关系，2015-2017年风险因素之间的耦合度大小虽然不同，耦合关系结果基本一致。结合高天航[6]对通道基本状况、气象水文海况、通航地理条件、通道船舶密度、沿岸政治环境、法律政策约束、地区军事背景、海上犯罪威胁和国家安全保障能力的两两耦合结果，以已有文献中对风险因素之间关系的定性分析作为补充，本文确定了以上9个风险因素之间的二元关系。

2.1.2 生成邻接矩阵

为了更好地表示各影响因素之间的关系，可以根据海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的影响因素之间的关系，生成邻接矩阵。邻接矩阵A的元素定义如下：

按照海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性影响因素之间的关系，生成的邻接矩阵如图1：

2.2 构建可达矩阵

可达矩阵，是用矩阵形式来描述有向连接图各节点经过一定长度的通路后可到达的程度。可达矩阵M可用邻接矩阵A加上单位矩阵I后，基于布尔代数做矩阵A+I的幂运算求得：

可达矩阵中的元素mij为1表示要素Si直接或间接影响要素Sj；mij为0表示要素Si对要素Sj无影响或影响小到可忽略不计。对矩阵A+I进行基于布尔代数的幂运算，得到可达矩阵M=A4（如图2）。

2.3 分解可达矩阵

对可达矩阵M中的要素进行级位划分。首先根据可达矩阵列出每个因素的可达集R（Si）（可以通过查找 Mi值为 1的列对应的要素求得）、先行集A（Si）（可以通过查找 Mj值为 1 的行对应的要素求得）和共同集C（Si）（先行集与可达集的交集）、若C（Si）=R（Si），则得到系统的终止集要素（第一级最高级要素（L1））。在新的可达集中划去其所在的行和列，再从剩下的可达矩阵中寻找第二级最高级要素（L2），以此类推，直到得到最低级要素（Ln）[7]。经计算得出影响海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的影响因素可分四级，即第一级{S1，S2，S12，S14}，第二级{S6，S8，S11，S13}，第三级 {S4，S5，S7，S9}，第四级 {S3，S10}。

2.4 建立影响因素的ISM

按照以上结果，根据级位划分的结果对可达矩阵进行重排序，就可以得到层次化的可达矩阵，如表2所示。

据表2可以看出，矩阵R对角线上的每个单位矩阵所对应的为一个递阶结构层级，即影响海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的因素可以分为4个层级。对处于同一个层级的因素用同一水平位置的方框表示，然后据邻接矩阵所显示的因素间的相互影响关系，即可构建出海上丝绸之路集装箱航运网络的多级递阶ISM模型如图3所示。

2.5 结果分析

如图3所示，14个海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的影响因素构成的ISM模型是一个4层级的多级递阶系统，不同层级的各风险因素紧密联系，共同构成了具有一定逻辑关系的因素链，下层因素直接或间接地影响上层因素，所有风险因素都通过不同的路径对海上丝绸之路集装箱航运网络的脆弱性产生影响。

2.5.1 表层直接影响因素

处于模型表层的风险因素有集疏运网络的完善程度（S1）、通道基本状况（S2）、国家安全保障能力（S12）和海洋污染（S14）4个，是海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的直接影响因素。通常可以通过约束底层或者中间层因素进行控制，若要加强国家安全保障能力可以通过加强法律法规体系建设、设立海警局、联合巡逻等形式实现，而集装箱航运网络结构会受到相关国家政治稳定状况以及港口基础设施状况的影响，相关国家之间的外交情况会直接影响航线的设置，基础设施故障则会通过导致航线中断而影响航运网络结构，但这种影响往往是短期的。

2.5.2 中间层间接影响因素

处于模型中间层(2-3层)的风险因素共有沿线国家政治环境（S6）、港口基础设施状况（S8）、沿线国家相关法律政策约束（S11）以及海上交通事故（S13）8个。中间层一般为间接影响因素，即在模型中起传递作用，将底层风险传递给顶层风险因素。值得注意的是处于模型第三层的沿岸军事实力（S7）并不会受到底层因素的影响，在此将其归为底层影响因素。船舶密度和通航地理条件（位于模型第三层）都会受到底层影响因素气象水文海况的影响，同时也都会影响交通事故（位于模型第二层）的发生，而海上交通事故的发生又会对海洋环境造成污染，这样气象水文海况就通过船舶密度、通航地理条件和海上交通事故这三个中间层因素影响海洋污染，实现了风险的传递。

表2 层次化的可达矩阵

2.5.3 底层根本影响因素

处于模型底层的风险因素有沿线国家军事实力（S7）、恐怖主义情况（S10）和气象水文海况（S3）3个因素。处于底层的因素属于系统中的根本影响因素，它们可以直接或间接地对上层因素产生影响，是影响海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的关键因素。若能有效控制世界恐怖主义的发生或降低恐怖主义造成的不良后果，保证沿线国家政治稳定，则能有效控制海上丝绸之路的地缘政治风险，气象水文海况则是降低自然环境风险的基础。通过控制这两方面的风险可以从根本上降低海上丝绸之路集装箱航运网络的脆弱性。

3 结束语

结果表明，在众多影响海上丝绸之路集装箱航运网络脆弱性的因素中，集疏运网络的完善程度、通道基本状况、国家安全保障能力和海洋污染的影响是最直接的，其改善带来的推动作用也是最快速的。与此同时，恐怖主义情况和气象水文海况的影响则是最基础性的、深远的，其中恐怖主义情况和沿线国家军事实力难以在短时间内有较大变动，但一旦得到改善将从根本上降低海上丝绸之路集装箱航运网络地缘政治风险。而气象水文海况属于不可控风险，只能通过气象监测预警等方面降低其风险。

本文针对各风险因素之间的复杂关系，构建了海上丝绸之路集装箱航运网路脆弱性影响因素的ISM模型，对风险因素之间的关联关系进行梳理和计算，得到海上丝绸之路集装箱航运网路脆弱性影响因素的多层级结构，对各风险因素之间的关系有更直观、准确的认识。各风险因素间存在着一定的制约关系，在面对风险威胁时，要从根本原因入手，从而快速直接地解决安全问题。