屈 龍

(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院,重慶400074)

基于模糊數(shù)學(xué)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)與交通協(xié)調(diào)性評價(jià)
——以長三角為例

屈 龍

(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院,重慶400074)

收集了長三角經(jīng)濟(jì)圈八年的歷史數(shù)據(jù),從中選取適當(dāng)?shù)脑u價(jià)指標(biāo),通過主成分分析法計(jì)算出經(jīng)濟(jì)圈經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的指數(shù),運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)建立起長三角經(jīng)濟(jì)圈的交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的評判體系,并計(jì)算出該經(jīng)濟(jì)圈過去八年經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度。對比實(shí)際情況和計(jì)算結(jié)果,運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)評價(jià)交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的可行性。

區(qū)域經(jīng)濟(jì)與交通; 協(xié)調(diào)性; 主成分分析法; 模糊數(shù)學(xué)

改革開放以來,尤其是“十一五”規(guī)劃以來,我國城市群發(fā)展態(tài)勢迅猛,長三角、珠三角和環(huán)渤海等區(qū)域經(jīng)濟(jì)圈的發(fā)展都已具有相當(dāng)規(guī)模[1]。區(qū)域經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,促進(jìn)了長三角地區(qū)交通系統(tǒng)的大發(fā)展,目前基本形成了以鐵路和高等級公路為主,水運(yùn)、航運(yùn)和城際軌道五種方式協(xié)調(diào)發(fā)展的運(yùn)輸體系。交通運(yùn)輸條件的改善和運(yùn)輸成本的下降,極大地促進(jìn)了長三角地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的交流和整合。城市之間的交通聯(lián)系便捷,消除了多年來制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,使交通運(yùn)輸全面緊張的局面得到一定的緩解,運(yùn)輸質(zhì)量和技術(shù)水平有很大提高。但仍存在如交通設(shè)施布局不夠合理,高速公路、鐵路網(wǎng)絡(luò)化規(guī)模不足,結(jié)構(gòu)性矛盾顯著以及由行政區(qū)劃分導(dǎo)致的各種矛盾等等問題。

交通運(yùn)輸系統(tǒng)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展實(shí)際上是兩個(gè)系統(tǒng)之間形成的相互促進(jìn)的正反饋環(huán)的相互作用機(jī)制[2]。交通系統(tǒng)的建設(shè)投資作為一種資本投入就會(huì)有產(chǎn)出,而且通過產(chǎn)業(yè)的前后向聯(lián)系還能波及到國民經(jīng)濟(jì)的其它方面。建成后,交通系統(tǒng)帶來的便捷性又能間接地促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的增加。反過來,經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能夠?qū)煌ㄔO(shè)施的建設(shè)提供資金和技術(shù)支持。而且區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展會(huì)刺激交通系統(tǒng)建設(shè)的市場需求,同時(shí)也能對其建設(shè)提供制度供給。

在現(xiàn)有的關(guān)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)和交通系統(tǒng)的相互作用理論中,對于評價(jià)方法和理論的研究往往缺乏系統(tǒng)定量的分析,大多是定性地說明兩者之間的關(guān)系。本文結(jié)合長三角交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的實(shí)際情況,運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論,通過計(jì)算經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的靜態(tài)協(xié)調(diào)度來定量描述出兩者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。

一、選取指標(biāo)

(一)指標(biāo)選取的原則[3]

科學(xué)性原則。指標(biāo)體系能比較全面地反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與交通運(yùn)輸系統(tǒng)的特征,真實(shí)地反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展與交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況。

典型性原則。盡可能選擇反映系統(tǒng)特殊性、綜合性的關(guān)鍵性指標(biāo)。

簡明性原則。指標(biāo)體系具有代表性和濃縮性,盡量通過數(shù)個(gè)主要的指標(biāo),勾勒和刻畫評價(jià)對象的狀態(tài)特征。同時(shí),各指標(biāo)之間必須建立有機(jī)的聯(lián)系,具有相互影響的關(guān)系。

方便操作原則。從數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理的角度,應(yīng)選擇現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫能夠較容易獲得的數(shù)據(jù)指標(biāo)。

(二)指標(biāo)選取

遵循上述原則,本研究建立的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與交通運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)評價(jià)指標(biāo)體系如表1。

分別用兩級指標(biāo)來表征區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的實(shí)際情況。其中經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分為規(guī)模指標(biāo)(反映經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展)、結(jié)構(gòu)指標(biāo)(反映經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)構(gòu)成)和效益指標(biāo)(反映經(jīng)濟(jì)效益)3個(gè)特征面,用13個(gè)具體指標(biāo)表示;交通系統(tǒng)分為規(guī)模指標(biāo)(反映交通運(yùn)輸發(fā)展)、結(jié)構(gòu)指標(biāo)(反映交通運(yùn)輸構(gòu)成)、功能指標(biāo)(反映交通運(yùn)輸功能)和發(fā)展性指標(biāo)(交通運(yùn)輸投資)4個(gè)方面,由12個(gè)指標(biāo)表示。

表1 綜合經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的指標(biāo)的體系

二、主成分分析和指數(shù)的建立

本研究中選擇了主成分分析方法來提取決定系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢的主要因素作為序參變量。主成分分析法(PrincipalComponentsAnalysis)也稱主量分析[4],是利用降維的思想,在損失很少信息的前提下把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)方法。通常把轉(zhuǎn)化生成的綜合指標(biāo)稱為主成分,也就是本文中的序參變量。運(yùn)用主成分分析法研究交通運(yùn)輸與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系是站在較為宏觀的角度上,提取支配系統(tǒng)發(fā)展的共同信息。主成分分析法的主要步驟如下[4]:

1.首先對原始數(shù)據(jù)xij標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)Yij。

其中,ˉxj是第j個(gè)指標(biāo)的均值,бj是第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差。

2.求相關(guān)系數(shù)矩陣R,分別得到交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)矩陣R。

為指標(biāo)i,j的相關(guān)系數(shù),p為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

3.計(jì)算相關(guān)系數(shù)的特征值和特征向量。首先假定相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值存在,λi≥λi+1,i=1,2,…p,特征向量為:ai=(a1i,a2i,…,api)T,第k個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為

如果前k個(gè)主成分的特征值都大于1,那么可以用前k個(gè)主成分來描述系統(tǒng)信息。由此可以得到系統(tǒng)相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、特征向量及相應(yīng)各分量的方差貢獻(xiàn)率,即信息提取率。

4.計(jì)算主成分。根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征向量及最初的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)yij可以得出標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的主成分Fi。

5.確定序參變量。選擇特征值大于l的前k個(gè)成分作為系統(tǒng)的主成分,即系統(tǒng)的序參變量,并解釋其實(shí)際意義。

(一)主成分的提取

運(yùn)用主成分分析法對長三角經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)指數(shù)計(jì)算得到各分量的貢獻(xiàn)率,并將貢獻(xiàn)率最大的分量列出如下表所示。從表2可以看出,經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)前兩個(gè)主成分可以解釋87.623%的變量。其中,第一主成分的方差貢獻(xiàn)率為75.869%,第二主成分為11.754%,所以選取前兩個(gè)變量作為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的代表參變量。交通系統(tǒng)前兩個(gè)主成分可以解釋91.578%的變量,所以選取前兩個(gè)變量作為交通系統(tǒng)的代表參變量。其中,第一主成分可以解釋80.118%的變量,第二主成分可以解釋11.460%的變量。

表2 方差貢獻(xiàn)率

(二)指數(shù)的構(gòu)建

按照方差貢獻(xiàn)率加權(quán)方法構(gòu)建經(jīng)濟(jì)和交通指數(shù),如表3所示。

表3 經(jīng)濟(jì)指數(shù)和交通指數(shù)表

三、協(xié)調(diào)度計(jì)算

交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的計(jì)算運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)來進(jìn)行評價(jià)。

首先通過回歸分析將交通ST指數(shù)和經(jīng)濟(jì)指數(shù)SE建立回歸方程式,回歸方程式建立之后,將經(jīng)濟(jì)指數(shù)SE帶入到回歸方程中,就可以計(jì)算出相應(yīng)的理想交通指數(shù)S1T,分別運(yùn)用多種回歸模型進(jìn)行回歸,選取R2值最大的回歸模型。

運(yùn)用隸屬度函數(shù)[5]計(jì)算出經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對于交通系統(tǒng)的靜態(tài)協(xié)調(diào)度Us(T/E)和交通系統(tǒng)對于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的靜態(tài)協(xié)調(diào)度Us(E/T)。其中,Us(E/T)的含義為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的實(shí)際指標(biāo)值與交通系統(tǒng)指標(biāo)值要求的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)值之間的接近程度;反之,是交通系統(tǒng)對于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的狀態(tài)協(xié)調(diào)度。具體計(jì)算公式為:得到了交通對經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)對交通的協(xié)調(diào)度之后,通過下面的式子可以計(jì)算二者的綜合協(xié)調(diào)度:

計(jì)算結(jié)果如表4所示:

表4 協(xié)調(diào)度

圖1 年度協(xié)調(diào)度

隸屬度函數(shù)運(yùn)用于評價(jià)交通系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的時(shí)候,交通系統(tǒng)的實(shí)際值越接近于滿足經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展的預(yù)測值時(shí),隸屬度函數(shù)的數(shù)值就會(huì)越大,也就是交通系統(tǒng)對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度越大;相反,就會(huì)越小。從圖1可以看出,最近八年長三角的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢,交通系統(tǒng)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都向有序的方向發(fā)展,說明近年來長三角大力建設(shè)交通設(shè)施起到了顯著的作用,長江三角洲地區(qū)交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度不斷提高。兩者相互影響,相互促進(jìn)。

四、結(jié)語

協(xié)調(diào)是一個(gè)內(nèi)涵明確而外延不明確的模糊概念,是對系統(tǒng)的各種因素和屬性之間的動(dòng)態(tài)相互作用關(guān)系及其程度的反映。采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度概念對交通系統(tǒng)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性進(jìn)行靜態(tài)分析,能夠從整體上把握兩個(gè)系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展的狀況。通過計(jì)算和結(jié)論可以看出,使用模糊數(shù)學(xué)來計(jì)算區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的方法,可以很好地評價(jià)二者的協(xié)調(diào)性。

[1] 楊云彥.區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京:中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社,2004.345～350.

[2] 姜霞.區(qū)域交通運(yùn)輸系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2007-05.

[3] 陳大鵬,姜霞,李同升.區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與交通運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展研究——以陜西省為例[J].新西部(下半月),2007,(4).

[4] 張凌,李亞平.基于主成分和模糊聚類的區(qū)域自主創(chuàng)新環(huán)境評價(jià)[J].科技管理研究,2009,(9).

[5] 閆慶磊,朱炎銘,姚海鵬,等.模糊數(shù)學(xué)方法在唐莊煤礦構(gòu)造復(fù)雜性評價(jià)研究中的應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì),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

(責(zé)任編輯:張 璠)

2010-05-18

屈龍(1983-),男,湖北襄樊人,重慶交通大學(xué)碩士研究生,助理工程師,主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理研究。