屈 龍

(重慶交通大學交通運輸學院,重慶400074)

基于模糊數(shù)學的區(qū)域經(jīng)濟與交通協(xié)調(diào)性評價
——以長三角為例

屈 龍

(重慶交通大學交通運輸學院,重慶400074)

收集了長三角經(jīng)濟圈八年的歷史數(shù)據(jù),從中選取適當?shù)脑u價指標,通過主成分分析法計算出經(jīng)濟圈經(jīng)濟系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的指數(shù),運用模糊數(shù)學建立起長三角經(jīng)濟圈的交通系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的評判體系,并計算出該經(jīng)濟圈過去八年經(jīng)濟系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度。對比實際情況和計算結果,運用模糊數(shù)學評價交通系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的可行性。

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

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)濟圈的發(fā)展都已具有相當規(guī)模[1]。區(qū)域經(jīng)濟的迅速發(fā)展,促進了長三角地區(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、航運和城際軌道五種方式協(xié)調(diào)發(fā)展的運輸體系。交通運輸條件的改善和運輸成本的下降,極大地促進了長三角地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟的交流和整合。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)濟發(fā)展的瓶頸,使交通運輸全面緊張的局面得到一定的緩解,運輸質(zhì)量和技術水平有很大提高。但仍存在如交通設施布局不夠合理,高速公路、鐵路網(wǎng)絡化規(guī)模不足,結構性矛盾顯著以及由行政區(qū)劃分導致的各種矛盾等等問題。

交通運輸系統(tǒng)與區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展實際上是兩個系統(tǒng)之間形成的相互促進的正反饋環(huán)的相互作用機制[2]。交通系統(tǒng)的建設投資作為一種資本投入就會有產(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區(qū)域經(jīng)濟產(chǎn)出的增加。反過來,經(jīng)濟系統(tǒng)能夠?qū)煌ㄔO施的建設提供資金和技術支持。而且區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展會刺激交通系統(tǒng)建設的市場需求,同時也能對其建設提供制度供給。

在現(xiàn)有的關于區(qū)域經(jīng)濟和交通系統(tǒng)的相互作用理論中,對于評價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系。本文結合長三角交通系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)的實際情況,運用模糊數(shù)學理論,通過計算經(jīng)濟系統(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)關系。

一、選取指標

(一)指標選取的原則[3]

科學性原則。指標體系能比較全面地反映區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)與交通運輸系統(tǒng)的特征,真實地反映經(jīng)濟發(fā)展與交通運輸?shù)膶嶋H情況。

典型性原則。盡可能選擇反映系統(tǒng)特殊性、綜合性的關鍵性指標。

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

方便操作原則。從數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理的角度,應選擇現(xiàn)有的標準數(shù)據(jù)庫能夠較容易獲得的數(shù)據(jù)指標。

(二)指標選取

遵循上述原則,本研究建立的經(jīng)濟系統(tǒng)與交通運輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)評價指標體系如表1。

分別用兩級指標來表征區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的實際情況。其中經(jīng)濟系統(tǒng)分為規(guī)模指標(反映經(jīng)濟總體發(fā)展)、結構指標(反映經(jīng)濟系統(tǒng)構成)和效益指標(反映經(jīng)濟效益)3個特征面,用13個具體指標表示;交通系統(tǒng)分為規(guī)模指標(反映交通運輸發(fā)展)、結構指標(反映交通運輸構成)、功能指標(反映交通運輸功能)和發(fā)展性指標(交通運輸投資)4個方面,由12個指標表示。

表1 綜合經(jīng)濟系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的指標的體系

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指標轉(zhuǎn)化為幾個綜合指標的多元統(tǒng)計方法。通常把轉(zhuǎn)化生成的綜合指標稱為主成分,也就是本文中的序參變量。運用主成分分析法研究交通運輸與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的關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標準化處理,得到標準化數(shù)據(jù)Yij。

其中,ˉxj是第j個指標的均值,бj是第j個指標的標準差。

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

為指標i,j的相關系數(shù),p為指標個數(shù)。

3.計算相關系數(shù)的特征值和特征向量。首先假定相關系數(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個主成分的貢獻率為

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

4.計算主成分。根據(jù)相關系數(shù)矩陣R的特征向量及最初的標準化數(shù)據(jù)yij可以得出標準化數(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,并解釋其實際意義。

(一)主成分的提取

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

(二)指數(shù)的構建

按照方差貢獻率加權方法構建經(jīng)濟和交通指數(shù),如表3所示。

表3 經(jīng)濟指數(shù)和交通指數(shù)表

三、協(xié)調(diào)度計算

交通系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的計算運用模糊數(shù)學來進行評價。

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

運用隸屬度函數(shù)[5]計算出經(jīng)濟系統(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)濟系統(tǒng)的實際指標值與交通系統(tǒng)指標值要求的經(jīng)濟系統(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)濟系統(tǒng)的狀態(tài)協(xié)調(diào)度。具體計算公式為:得到了交通對經(jīng)濟和經(jīng)濟對交通的協(xié)調(diào)度之后,通過下面的式子可以計算二者的綜合協(xié)調(diào)度:

計算結果如表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)運用于評價交通系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的時候,交通系統(tǒng)的實際值越接近于滿足經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展的預測值時,隸屬度函數(shù)的數(shù)值就會越大,也就是交通系統(tǒng)對經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度越大;相反,就會越小。從圖1可以看出,最近八年長三角的經(jīng)濟系統(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交通設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)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度不斷提高。兩者相互影響,相互促進。

四、結語

協(xié)調(diào)是一個內(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態(tài)相互作用關系及其程度的反映。采用模糊數(shù)學中的隸屬度概念對交通系統(tǒng)與區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性進行靜態(tài)分析,能夠從整體上把握兩個系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展的狀況。通過計算和結論可以看出,使用模糊數(shù)學來計算區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)和交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的方法,可以很好地評價二者的協(xié)調(diào)性。

[1] 楊云彥.區(qū)域經(jīng)濟學[M].北京:中國財政經(jīng)濟出版社,2004.345～350.

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

[3] 陳大鵬,姜霞,李同升.區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)與交通運輸系統(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[J].科技管理研究,2009,(9).

[5] 閆慶磊,朱炎銘,姚海鵬,等.模糊數(shù)學方法在唐莊煤礦構造復雜性評價研究中的應用[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

(責任編輯:張 璠)

2010-05-18

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