李文杰， 鄒文康， 萬 宇， 楊勝發(fā)， 楊 威

(重慶交通大學，重慶 400074)

從世界經(jīng)濟發(fā)展歷程來看，哪里有河流海洋，哪里就有密集的城市群和經(jīng)濟帶，以及源遠流長的經(jīng)濟文明。我國內(nèi)河航運發(fā)展與經(jīng)濟文明有著密切聯(lián)系，近年來長江航運發(fā)展已成為國家戰(zhàn)略的重要部署，如“長江經(jīng)濟帶”和“一帶一路”。航運需求預測也一直是國內(nèi)外研究的熱點，可為航道運行管理[1]、航運開發(fā)規(guī)劃[2-3]等提供支撐。

航運系統(tǒng)運行是為貨運需求服務，貨運需求是航運研究的基礎問題。國外對貨運需求的研究更側(cè)重于經(jīng)濟理論基礎，先分析可代表貨物生產(chǎn)和消費的經(jīng)濟指標，后根據(jù)生產(chǎn)和消費的空間分布研究區(qū)域間的貿(mào)易量[4]。在經(jīng)濟理論研究方面，比較有代表性的是克魯格曼的新地理經(jīng)濟學理論[5-6]，該理論解釋了各類生產(chǎn)活動地理格局背后的聚集力和分散力，為貨物需求模型研究奠定了基礎。模型研究方面主要包括三類模型，即空間結(jié)構模型[7]、投入產(chǎn)出模型[8]和一般均衡模型[9]。國內(nèi)對貨運需求的研究側(cè)重于水路貨運量、鐵路貨運量、港口吞吐量等與各種經(jīng)濟指標之間的函數(shù)關系。如基于時間序列外延模型[10-11]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型[12-13]、灰色模型[14-15]、系統(tǒng)工程預測模型[16]、四階段預測模型[17]。然而，貨運需求的經(jīng)濟驅(qū)動過程需考慮國家經(jīng)濟發(fā)展和自然資源等因素，國外的模型較難適用于國內(nèi)，而國內(nèi)尚無相關研究，航運需求預測仍需深入研究。

云南省獨特的區(qū)位優(yōu)勢以及豐富的水資源使得其航運發(fā)展問題一直備受學者關注。本文基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從經(jīng)濟驅(qū)動的角度出發(fā)，以云南省航運為例預測航運需求量，分析國內(nèi)和國際航運需求發(fā)展情況，為航運開發(fā)戰(zhàn)略提供支撐。

一、數(shù)據(jù)來源及建模方法

(一)貿(mào)易引力模型

數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)時段為2000—2015年，不同交通方式的貨運量、GDP和進出口總額來源于《云南統(tǒng)計年鑒》，與其他省份間的貨運交流量來源于《中國交通年鑒》。采用對比分析法，將云南與全國數(shù)據(jù)對比，分析云南省內(nèi)河航運的現(xiàn)狀發(fā)展水平。將云南省航運需求預測分為國內(nèi)和國外兩類，并引入引力模型。

建模方法。貿(mào)易引力模型最早起源于萬有引力模型，在萬有引力模型中，兩物體之間的引力與物體的質(zhì)量成正比，與兩者之間的距離成反比。學者研究貿(mào)易相關問題時，發(fā)現(xiàn)兩地區(qū)間的貿(mào)易量也有類似關系，即貿(mào)易量與地區(qū)的經(jīng)濟狀況成正比，與兩地區(qū)之間的距離成反比。隨著貿(mào)易引力模型的不斷完善，其準確性得到驗證，越來越多的學者對貿(mào)易引力模型展開研究[18-19]。

本文將基于上述引力模型來預測云南的對外貿(mào)易，模型的基本形式為

式中：Tij表示區(qū)域i與區(qū)域j之間的總貨運量或者總貿(mào)易額；GDPi、GDPj分別表示區(qū)域i、j的國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值；Dij表示區(qū)域i、j之間的距離，取云南省會昆明與其他省份省會之間的直線距離；C、β1、β2、β3為模型參數(shù)。

(二)投入產(chǎn)出模型

數(shù)據(jù)來源。本模型采用的經(jīng)濟數(shù)據(jù)包括全社會范圍內(nèi)各經(jīng)濟部門與各生產(chǎn)部門等相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)集，如地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)、分地區(qū)人均收入、分產(chǎn)業(yè)GDP、投入產(chǎn)出表等；貨運數(shù)據(jù)則主要包括公鐵水運輸量、貨物運輸線路長度、貨物周轉(zhuǎn)量、公鐵水貨物交流量(OD)等。本文采用2012年的投入產(chǎn)出表以及各年份的公鐵水貨物交流數(shù)據(jù)。

國家地區(qū)間貨物交流表中包含各省的發(fā)送量與到達量，根據(jù)此表可確定云南省貨運量與發(fā)送量、到達量之間的關系。本文采用中國統(tǒng)計年鑒與中國交通年鑒公布的1997—2015年鐵路國家地區(qū)間貨物交流表，部分年份的公路、水路OD交流數(shù)據(jù)較欠缺，為完善公路、水路交流數(shù)據(jù)，通過估算求得。未來年份各省份GDP的預測則結(jié)合實際，考慮國家最新發(fā)展趨勢及政策，具體預測年份為2020、2025、2030年。根據(jù)《中國宏觀經(jīng)濟分析報告》在“21世紀上半葉中國經(jīng)濟長期預測”中預測我國2010—2030年每10年的平均增長率，余下省份2020、2025、2030年的GDP則根據(jù)該報告提供的年平均增長率來預測。

建模方法。投入產(chǎn)出模型是一種基于投入產(chǎn)出表的模型，該模型主要描述了各個部門在經(jīng)濟活動過程中消耗和產(chǎn)出之間的關系，并用數(shù)學模型的方式具體表達出來，簡化了經(jīng)濟體系中各部門之間復雜的關系，根據(jù)這種關系即可用于分析預測某一部門的產(chǎn)出量與需求量，是目前應用較為廣泛的經(jīng)濟數(shù)學模型。

模型中用到的投入產(chǎn)出表是一種分析研究并反映社會再生產(chǎn)過程中各領域之間、國民經(jīng)濟各部門之間及其與國際間的技術經(jīng)濟聯(lián)系的重要工具，它以矩陣形式描述國民經(jīng)濟各部門在一定時期(一般為一年)生產(chǎn)經(jīng)營活動的投入來源和產(chǎn)品使用去向，揭示社會經(jīng)濟系統(tǒng)各部門之間投入與產(chǎn)出的相互依存關系。

本模型利用投入產(chǎn)出表區(qū)域間的貨物交流表預測出云南省目標年份的貨運價值量，利用價值轉(zhuǎn)化關系，將貨運價值量轉(zhuǎn)化為貨運實物量，再利用水路貨運量的分配模型確定水運量占比，用云南省貨運實物量乘以未來年份的水運量占比即可求得目標年份的航運需求。

二、云南省航運經(jīng)濟現(xiàn)狀分析

(一)航道現(xiàn)狀分析

云南省是國內(nèi)水系最多的省份，地跨長江、紅河、怒江、瀾滄江、珠江、伊洛瓦底江六大水系，河流總長14 200公里，可開發(fā)利用的航道里程近9500公里，另有天然湖泊40多個和各型水庫5500多座。但云南省工業(yè)基礎較差，開發(fā)難度較大，目前僅有內(nèi)河通航里程4200公里，為河流全長的29.57%，航道等級較低，基礎設施落后。

(二)港口現(xiàn)狀分析

截至2016年底，云南省共有12個港口，港區(qū)28個，192個港口泊位，港口較多，但港口分布較為分散，且規(guī)模相比其他水運發(fā)達省份較小，省內(nèi)貨物吞吐量較高的港口主要包括昭通港、思茅港、景洪港、大理港、臨滄港等，其余港口碼頭多是為解決庫湖區(qū)老百姓的生產(chǎn)、生活、出行問題，規(guī)模較小，設施簡易，吞吐量較少，且又布局分散。

(三)經(jīng)濟環(huán)境分析

2015年，云南省的國民生產(chǎn)總值在全國31個省市中排在23位，相較于全國平均水平而言較低，同比增長8.7%，高于全國1.7個百分點。

云南作為“一帶一路”的重要節(jié)點，造就了其獨特的戰(zhàn)略地位。在世界地域分布中，云南是亞洲地區(qū)的地理中心，省會城市昆明是亞洲五小時航空圈的中心，也是南北泛亞鐵路等國際大通道與東西方向聯(lián)系亞非歐三大洲、貫通三大洋的新亞歐大陸橋的重要交通樞紐。面對“一帶一路”帶來的挑戰(zhàn)與機遇[20]，其他省份都在著重發(fā)展水運方面的建設[21]，云南擁有獨特的地理優(yōu)勢，水運發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

從對外貿(mào)易看，進出口貿(mào)易總額相對較高的省市區(qū)域主要集中在我國東部沿海地區(qū)。云南對外經(jīng)濟發(fā)展水平較國內(nèi)其他省份并不突出，94個國家與云南有貿(mào)易交流，但主要都集中在亞洲地區(qū)，云南與亞洲國家的貿(mào)易額每年占其對外貿(mào)易總額的一半以上，且主要集中在與云南接壤的周邊國家與幾個發(fā)達國家。

(四)貨運現(xiàn)狀分析

云南省貨運總量總體上保持增長態(tài)勢。我國歷年的主要貨運方式是公路運輸，公路運輸?shù)呢涍\量所占比例十分大。水路貨運量占比和鐵路貨運量占比相差不大，并且從2010年開始水路貨運量占比略大于鐵路貨運量占比。但是云南的水路貨運量占比歷年來都遠遠小于全國水路貨運量占比，2000—2015年，全國水路運輸貨運量的年平均比例約為11.58%，而云南的水路運輸貨運量占比僅為0.49%。由此可知，多年來云南省航運水平一直遠遠低于全國平均水平。

三、貿(mào)易引力模型率定及預測

(一)國內(nèi)航運需求

目前云南省與我國其他省份之間的水運量數(shù)據(jù)較為缺乏，不能直接預測水路貨運量，而鐵路貨運量數(shù)據(jù)收集比較全，且從航運現(xiàn)狀可以分析出來，云南不同運輸方式貨運量比重基本保持不變。因此，本文假設云南省每年與國內(nèi)其他省份的水路貨物交流總量同云南省與其他省份鐵路貨物交流總量成固定比例，通過預測云南省與其他省份之間的鐵路貨運量，得出云南省與其他省份之間的水運貨運量預測值。根據(jù)2000—2015年云南省與其他省份的鐵路貨運量，建立引力模型，預測未來云南省與其他省份的鐵路貨運量。根據(jù)與云南鐵路貨運量交流數(shù)量，將各省份分為三個梯隊分析。第一梯隊為廣西、四川、廣東、貴州；第二梯隊為新疆、江蘇、河北、重慶、湖南、陜西、山東、湖北、河南；第三梯隊為海南、北京、寧夏、天津、內(nèi)蒙古、遼寧、青海、山西、安徽、福建、吉林、上海、浙江、黑龍江、江西、甘肅。

模型參數(shù)率定。將2000—2015年同一梯隊的GDP數(shù)據(jù)、云南省與這些省份的距離以及鐵路貨運量作為模型的樣本數(shù)據(jù)進行回歸分析，得出參數(shù)C、β1、β2、β3的值，結(jié)果見表1。

模型率定效果。將各個梯隊以及總量的計算貨運量與實際貨運量擬合對比，擬合效果較好，此模型可用于預測這些地區(qū)未來的貨運量。

預測分析。通過引力模型可預測出2020、2025、2030年云南省與其他省份的鐵路貨運總量。根據(jù)比例關系得出云南省與其他省份之間的水運貨運量預測值，預測結(jié)果見表2。

(二)國際航運需求

同樣，由于目前云南省與境外港口間的水運量數(shù)據(jù)較為缺乏，根據(jù)云南省每年的水路貨物量與境外國家的貿(mào)易額之間的固定比例，通過預測云南與境外國家的貿(mào)易額，預測云南省同境外的水路貨運量。

根據(jù)云南省統(tǒng)計年鑒中2000—2015年云南省的進出口額，選取與云南省貿(mào)易金額最多的20個國家或地區(qū)，并根據(jù)貿(mào)易額的數(shù)值分為三個梯隊，第一梯隊為緬甸和中國香港；第二梯隊有老撾、越南、泰國、馬來西亞、印度尼西亞、美國；第三梯隊是柬埔寨、印度、新加坡、巴西、菲律賓、俄羅斯、日本、澳大利亞、韓國、巴基斯坦、沙特阿拉伯、德國。

模型參數(shù)率定。將2000—2015年同一梯隊區(qū)域的GDP數(shù)據(jù)、云南省與這些區(qū)域的距離以及貿(mào)易額作為樣本數(shù)據(jù)進行回歸分析，得出模型參數(shù)C、β1、β2、β3的值，結(jié)果見表3。

模型率定效果。將各個梯隊以及總量的計算貿(mào)易額與實際貿(mào)易額擬合對比，擬合效果較好。

預測分析。通過貿(mào)易引力模型預測2020、2025、2030年云南省與這些國家或地區(qū)的計算貿(mào)易總額，其中國家或地區(qū)未來年份的GDP通過近年來穩(wěn)定的增長率得到。通過云南與境外國家或地區(qū)的貿(mào)易額，預測云南省同境外的水路貨運交流量，每一年的貿(mào)易額對應一年的水路貨運量，按照這個比例關系，可以得到云南省未來年份與境外的水運貨物交流量，預測結(jié)果見表4。

四、投入產(chǎn)出模型率定及預測

(一)區(qū)域間貨物價值量的計算

為實現(xiàn)云南省未來年份的貨運總價值量的計算，需要先預測未來各省份地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構變化情況，再將當前已知年份的區(qū)域間投入產(chǎn)出表擴展為預測年份的投入產(chǎn)出表，具體步驟如下。

第一步，通過各省2012年總產(chǎn)出X求得2012年分地區(qū)42個產(chǎn)業(yè)部門的增加值。根據(jù)區(qū)域間投入產(chǎn)出原理，給出列平衡關系，表示為

X=XA+N，

式中，A表示分地區(qū)產(chǎn)品直接消耗系數(shù)，X為各區(qū)域、部門的總產(chǎn)出值，N是各區(qū)域、部門的增加值。該式建立了總產(chǎn)出與國民經(jīng)濟42個部門增加值之間的聯(lián)系，體現(xiàn)了初始投入增加引發(fā)的總產(chǎn)值增加，再基于2012年分地區(qū)投入產(chǎn)出表，即可求得2012年各省各部門增加值。

第二步，確定2012年各省各部門增加值占相應省份GDP的比例。由于分地區(qū)GDP與分地區(qū)42個部門增加值之間存在如下關系：某省的GDP等于該省42個部門相應增加值的合計。每個省單獨來看，用2012年各省各行業(yè)的增加值除以各省2012年的GDP即可確定該比例。

第三步，預測未來年份各省的GDP值。

第四步，確定未來年份各省各部門的增加值。將未來年份各省的GDP預測值乘以增加值占GDP的比例，即可求得未來年份各省各部門的增加值。

第五步，基于未來年份各省各部門增加值N，根據(jù)直接消耗系數(shù)穩(wěn)定性，假設一定時期內(nèi)直接消耗系數(shù)固定不變，可得未來年份各省各部門的總產(chǎn)出X。

基于投入產(chǎn)出行系數(shù)模型，確定未來年份的區(qū)域間投入產(chǎn)出表，得到

CAX+CF+E-M=X，

其中，CAX代表未來年份區(qū)域間投入產(chǎn)出表的中間使用部分，CF為最終使用部分，E代表出口，M表示進口，X表示總產(chǎn)出。未來年份區(qū)域間投入產(chǎn)出表的中間使用部分代表全國各省各部門間的貨運價值流量。沿著未來年份區(qū)域間投入產(chǎn)出表中間使用部分的行方向看，表示某省某部門發(fā)送至其他省份的貨運價值量；沿著表格列方向看，表示某省某部門接收來自其他省份的出發(fā)量。云南省的貨運量即等于該發(fā)送量加上到達量減去自身量，據(jù)此可完成對云南省未來年份貨運總價值量的預測。

(二)貨物價值量向?qū)嵨锪康霓D(zhuǎn)化

圖1 2012年云南發(fā)送量計算值與實測值對比

各個部門的貨物運輸所消耗價值量的計算是根據(jù)運輸?shù)膶嶋H貨運量乘上各個部門的運輸價格得出，本文假設：在各個部門內(nèi)部，將主要的貨物運輸價格作為該部門整體的貨運價格，同一部門僅有這一個價格。投入產(chǎn)出表將國民經(jīng)濟劃分為42個部門，每個部門對應的產(chǎn)品價格間存在著差異性，由于區(qū)域間經(jīng)濟發(fā)展不平衡，不同省份相同部門同一產(chǎn)品的價格同樣存在不均勻性，這種不均勻性用各省價格不均勻系數(shù)、人均GDP與人均收入表示。利用價值量(萬元)=價格(元/噸)*實物量(萬噸)的平衡關系，將計算所得的各省各部門價值流量按照固定的價格關系轉(zhuǎn)化為實物流量，利用實物流量對模型進行率定與驗證，結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖2 2012年云南到達量計算值與實測值對比

(三)水路貨運量的分配模型

利用投入產(chǎn)出模型得到的貨運量為全社會的總貨運量，水運貨運量只占其中一部分。為得到水運量占總貨運量的比重，需分析公、鐵、水三種運輸方式的運量，發(fā)掘影響水運占比的因素。

從公鐵水路運輸比重來看：水運量比重增速平穩(wěn)，近五年增速放緩，從9%增加至15%，總體增加了三分之二；公路貨運量比重較大，且基本穩(wěn)定在77%左右；鐵路貨運量比重前期相對平穩(wěn)，近幾年明顯下降，從2005年以前的15%降至2016年的8%，總體減少了近二分之一?？傮w來看，區(qū)域貿(mào)易產(chǎn)生的空間距離不斷增加，大宗貨物長距離運輸多選擇運費更便宜的水路，而區(qū)域內(nèi)的短距離貨運主要選擇時間更短的公路，鐵路在貨物運輸中的競爭力不斷下降，導致水運和公路的貨運量增長、鐵路的貨運量降低。

對比長江經(jīng)濟帶11個省市2012—2016年公路、鐵路、水路運量現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)水運比重較大的地區(qū)，其航道水深往往也較大。本文建立一個水運競爭力的經(jīng)驗模型，即水路競爭的貨運比例與航道水深相關，討論航道水深與水運量比重的關系，能更直觀反映并量化航道等級提升引起的水運競爭力的增加。

以2013—2015年各省水運占比和航道水深數(shù)據(jù)進行率定，率定所得的經(jīng)驗模型為W=0.04H-0.03，其中W表示水運比重，H表示航道水深。通過未來年份云南省航道水深的變化趨勢模擬出未來年份云南省的水運比重。最終用投入產(chǎn)出模型得到云南省水運量預測結(jié)果，如表5所示。

五、結(jié)語

經(jīng)濟條件與航運需求之間有著密不可分的聯(lián)系，本文建立了兩個基于經(jīng)濟驅(qū)動的航運需求預測模型，以云南省為例，模擬結(jié)果表明模型可靠，為航運需求提供了有效的預測方法。其中，國內(nèi)航運需求可采用引力模型和投入產(chǎn)出模型計算，一般不存在國際間投入產(chǎn)出表，故國際航運需求可采用引力模型計算?；趦煞N模型的預測，云南省2030年的國內(nèi)航運需求，貿(mào)易引力模型結(jié)果為1132.56萬噸，投入產(chǎn)出模型結(jié)果為950.50萬噸，兩者之間的差距并不大。由于預測的不確定性，可采用二者平均值代表最終預測結(jié)果。

通過對云南省航運需求的預測分析可知，云南省航運需求在經(jīng)濟驅(qū)動下潛力較大，為應對未來航運能力能滿足航運需求，云南省乃至長江上游地區(qū)應優(yōu)化航運基礎設施，提升航道等級。此外，云南省毗鄰的周邊國家或地區(qū)的航運，如伊洛瓦底江航運亦應同步開發(fā)，以滿足日益增長的國際航運需求。