基于GM(1,1)模型的广州港吞吐量预测研究

文/严雪晴 曹智清

随着“一核一带一区”区域发展新格局深入推进，广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量呈逐年递增趋势，但同时吞吐量规模增长过快导致港口基础设施承载超负荷的问题，因此对港口吞吐量规模的预测与研究，具有重要的应用价值。利用2015-2022年广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量等数据，运用EXCEL软件和数学建模方法，建立灰色预测GM（1，1）模型，并分别对2023-2027年广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量进行测算。结果表明：广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量逐年增加，货物运输和集装箱运输均具有良好的发展潜力。这表明广州港在珠三角地区港航运输中发挥着举足轻重的作用，同时也反映出广州港在基础设施承载能力方面负担过重。最后，从高质量发展、港腹经济协同等方面提出广州港可持续发展的对策建议。十九大报告首次提出高质量发展的表述以来，中央多次重要会议对高质量发展进行阐释，十九届五中全会明确提出“十四五”时期经济社会发展要以推动高质量发展为主题，昭示顶层设计上牢牢把握了我国经济社会发展中的关键问题，这对于新时代解决港口高质量问题至关重要。广州港作为珠三角地区水陆交通的集结点和枢纽，具有港口产业聚集的优势。在高质量发展背景下，港口发展的优劣直接关系其自身竞争力强弱，关乎能否融入经济全球化进程，影响珠三角经济社会能否持续健康快速发展。鉴于此，加强广州港吞吐量研究，为港口决策部门制定高质量发展决策提供参考，意义重大。

1.GM（1，1）模型预测步骤

1.1 生成时间序列

1.2 灰色预测模型构建

（1）建立GM（1，1）灰微分方程模型

式中：α 为发展灰数，b为内生控制灰数，其值采用最小二乘法求解。

（2）建立预测模型

求解白微分方程，得白化响应式为：

原始序列预测值为：

1.3 GM（1，1）模型检验

①级比检验

②残差检验

当0.01<ε（k）≤0.05，精度良好，ρ0>90%，精度较好，可以进行预测。

1.4 预测

经过上述步骤，GM（1，1）模型的可行性和精度都符合要求，可利用预测模型进行预测。

2.广州港吞吐量GM（1，1）模型构建与验证

2.1 港口吞吐量GM（1，1）模型构建

本文选取2015-2022年广州港吞吐量作为研究对象。通过对2015-2022年广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量等原始数据（见表1），作一次累加，生成一次累加生成数列，构建灰微分方程，求参数值，求得白化响应式，依次得到其如下预测模型。为了研究方便，分别用字母G、C表示广州港口货物吞吐量、集装箱吞吐量。

2.2 港口吞吐量GM（1，1）模型验证

根据GM（1，1）模型验证的方法与公式，得到如下一系列结果。

（1）级比检验

根据式（5）计算广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量的级比序列。级比λ（k）G=（0.9579，0.9167，0.9596，0.9799，0.9899，0.9819，0.9508），λ（k）C=（0.9305，0.9257，0.9352，0.9474，0.9828，0.9587，0.9719），所有级比在界区为[0.8007，1.2488]，故用X（0）G、X（0）C作满意的GM（1，1）建模，灰发展系数-α 的值分别为0.0311、0.0447，都小于0.3，可以进行中长期预测。

（2）残差检验

根据式（8）、式（9）计算货物吞吐量、集装箱吞吐量预测序列X^（1）、X^（0）、E（k）、ε（k）（见表2、表3）。

表2 货物吞吐量残差检验精度表

表3 集装箱吞吐量残差检验精度表

ε（k）G<0.1，ε（avg）G=0.0176<0.05，P0G=（1-ε（avg）G）*100%=98.24%>90%，模型精度好，通过残差检验。

ε（k）C<0.1，ε（avg）C=0.0151<0.05，P0C=（1-ε（avg）C）*100%=98.49%>90%，模型精度好，通过残差检验。

3.基于GM（1，1）模型的广州港吞吐量预测

根据级比检验、残差检验的验证结果，均符合要求，可以进行预测。可根据式（8）-（9）对广州港2023-2027年货物吞吐量、集装箱吞吐量进行预测，得到如下预测结果（见表4）。

表4 2023—2027年广州港吞吐量预测结果

4.讨论与对策

从表3广州港吞吐量预测结果可知，广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量呈逐年递增趋势。这反映出广州港作为珠三角地区的重要海港，在珠三角港口群发展中具有十分重要的地位。在高质量发展视域下，广州港货物吞吐量、集装箱吞吐量规模不断扩大直接带动港口物流产业集群发展，加速与腹地经济密切联系，进而推动港腹经济协同发展。然而，随着港口吞吐量规模的不断扩大，广州港承载能力与港口发展的实际需求、腹地经济发展的要求难以适应。因此，亟需提升广州港承载能力，使其与港腹经济发展保持协同，提升港口的综合实力与竞争力。建议当地政府部门、港航企业要从高质量发展、港腹经济协同的视角对港口进行科学合理规划、设计，制定切实可行的决策，以期实现广州港的可持续发展。