基于主成分分析的城市物流發(fā)展評(píng)價(jià)

呂璞，徐豐偉

(大連交通大學(xué) 管理學(xué)院，遼寧 大連 116021)

0 引言

目前，關(guān)于城市物流評(píng)價(jià)的相關(guān)研究已經(jīng)成為理論界的熱點(diǎn)之一.許多學(xué)者都在這方面作了大量工作，如我國(guó)學(xué)者李孟濤［1］，史秀蘋(píng)［2-3］，陶存新［4］和國(guó)外學(xué)者 Nevem［5］，Thomas［6］，Helen［7］等.還有些結(jié)合具體對(duì)象，對(duì)城市物流系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析［1-2，4］.但大多數(shù)的研究重點(diǎn)在于模型方法的應(yīng)用，而對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的關(guān)注相對(duì)較少.此外，對(duì)城市物流涵義和概念上認(rèn)識(shí)的不準(zhǔn)確也導(dǎo)致了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系較為片面，使評(píng)價(jià)結(jié)果在一定程度上受到了影響.本文結(jié)合以往研究［1-7］，嘗試從探討城市物流的內(nèi)涵出發(fā)，在城市物流發(fā)展水平的影響因素分析基礎(chǔ)上建立了較為合理的城市物流評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并應(yīng)用主成分分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)模型對(duì)具體城市進(jìn)行了實(shí)證研究.

1 城市物流的涵義

關(guān)于城市物流的涵義，目前學(xué)術(shù)界還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義，不同的學(xué)者有不同角度的闡釋?zhuān)?-10］.以往研究大多將城市物流看作一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)，忽略了城市物流與外界的聯(lián)系.城市尤其是對(duì)于一些具有一定區(qū)位優(yōu)勢(shì)的大中型城市來(lái)說(shuō)，它們的城市物流系統(tǒng)不僅服務(wù)于市內(nèi)的企業(yè)、個(gè)人等，更多的是服務(wù)于廣闊的城市物流服務(wù)區(qū)(或稱(chēng)腹地區(qū))內(nèi)的需求者.城市物流是一個(gè)開(kāi)放的物流系統(tǒng)，包括城市在內(nèi)的物流腹地區(qū)對(duì)物流服務(wù)的需求量決定了城市物流的發(fā)展規(guī)模，而物流服務(wù)的需求量又取決于該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平.因此，城市物流與其腹地區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有著非常緊密的關(guān)系.而現(xiàn)有關(guān)于城市物流評(píng)價(jià)體系的研究大多沒(méi)有考慮物流腹地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平對(duì)城市物流的影響.在研究中許多學(xué)者使用了GDP、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值等反映經(jīng)濟(jì)水平的指標(biāo)，但都只是局限于城市范圍內(nèi)的.本文認(rèn)為應(yīng)該將物流腹地區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平作為一個(gè)重要因素加以考慮.

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 城市物流發(fā)展水平的影響因素

城市物流發(fā)展能力:物流發(fā)展能力反映了城市物流的現(xiàn)有發(fā)展能力，是基于自身的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)資源，在過(guò)去和現(xiàn)在的物流市場(chǎng)發(fā)展中的結(jié)果和地位.物流發(fā)展能力可以從物流基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、物流產(chǎn)業(yè)規(guī)模、物流信息化水平、物流標(biāo)準(zhǔn)化程度和物流企業(yè)發(fā)展水平幾方面來(lái)體現(xiàn).

城市物流發(fā)展環(huán)境:城市物流發(fā)展環(huán)境是衡量城市物流發(fā)展的外在因素，是對(duì)現(xiàn)有發(fā)展能力的保障和對(duì)發(fā)展?jié)摿Φ呐嘤A(chǔ).城市整體環(huán)境的好壞對(duì)物流發(fā)展的影響非常重要，如物流服務(wù)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平就直接影響物流服務(wù)的需求規(guī)模和增長(zhǎng)潛力.城市物流發(fā)展環(huán)境通常取決于經(jīng)濟(jì)環(huán)境、政策環(huán)境、人力資源環(huán)境等因素.

城市物流可持續(xù)發(fā)展能力:城市物流可持續(xù)發(fā)展能力是衡量城市物流發(fā)展的后續(xù)能力因素.物流的持續(xù)發(fā)展要與自然承載能力相協(xié)調(diào).只有保證了生態(tài)的可持續(xù)性，才能使得物流的持續(xù)發(fā)展具有可能性.這就要求我們?cè)谧非笪锪靼l(fā)展時(shí)，必須同時(shí)注意保護(hù)環(huán)境，保證以可持續(xù)的方式利用資源.資源的可持續(xù)利用和良好的生態(tài)環(huán)境是物流可持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志.

2.2 城市物流評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

基于上文對(duì)城市物流內(nèi)涵及其影響因素的分析，本文將城市物流的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為三個(gè)層次:第一層次是目標(biāo)層，即要評(píng)價(jià)的城市物流發(fā)展水平;第二層次是一級(jí)指標(biāo)，根據(jù)對(duì)城市物流影響因素的分析，確立了兩個(gè)一級(jí)指標(biāo)，分別為物流發(fā)展能力、物流發(fā)展環(huán)境及影響;第三層次是二級(jí)指標(biāo)，這是整個(gè)指標(biāo)體系的核心部分，也是可操作的指標(biāo)組成部分，本文從影響城市物流系統(tǒng)的三個(gè)因素出發(fā)，在綜合考慮科學(xué)合理和可操作性的基礎(chǔ)上，確定了20個(gè)二級(jí)指標(biāo).具體見(jiàn)表1:

表1 城市物流發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表1 城市物流發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(續(xù))

2.3 城市物流評(píng)價(jià)的主成分分析模型

在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，各指標(biāo)之間的相關(guān)性難以避免，因而反映的信息在一定程度上有所重疊。而主成分分析可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題.他可以將眾多指標(biāo)轉(zhuǎn)換成幾個(gè)保留了原始變量絕大多數(shù)信息綜合主成分，且主成分彼此間互不相關(guān).不僅解決了信息重疊問(wèn)題還降低了維度.該方法是進(jìn)行城市物流發(fā)展水平評(píng)價(jià)的較好方法，其計(jì)算步驟如下:

(1)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除量綱不同的影響.設(shè)有n個(gè)城市，p個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則觀(guān)測(cè)樣本矩陣為:

標(biāo)準(zhǔn)化公式為:

其中，Xij為第i個(gè)城市的第j個(gè) 指標(biāo)值；j為n個(gè)城市的第j個(gè)指標(biāo)平均值;Sj為第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差;Zij為第i個(gè)城市的第j個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值.

(2)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化后的p個(gè)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣R:

式中，Sij為Xi與 Xj的協(xié)方差.

(3)計(jì)算相關(guān)矩陣R的特征根、特征向量.通常用雅可比方法求R陣的p個(gè)特征根λ1≥λ2≥…≥λp≥0及其相應(yīng)的特征向量u1，u2，…，up，其中，ui=(ui1，ui2，…，uip)，i=1，2，…，p.

(4)計(jì)算各主成分的方差貢獻(xiàn)率αk及累積方差貢獻(xiàn)率α(k).第k個(gè)主成分Fk的方差貢獻(xiàn)率為，前 k 個(gè)主成分 F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)k的累積方差貢獻(xiàn)率為.Fk的方差貢獻(xiàn)率αk表示var(Fk)=λk在原始指標(biāo)的總方差中所占的比重，即第k個(gè)主成分提取的原始p個(gè)指標(biāo)的信息量.因此，前k個(gè)主成分F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)k的累積方差貢獻(xiàn)率 α(k)就表示這k個(gè)主成分保留的原始信息量的總和.即α(k)越大，說(shuō)明前k個(gè)主成分包含的原始信息越多.

(5)確定主成分的個(gè)數(shù):主成分分析的目的在于將原來(lái)為數(shù)較多的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)總和指標(biāo)(即主成分)，而且還要盡可能多地保留原始指標(biāo)的信息，從而減少綜合評(píng)價(jià)的工作量.實(shí)踐中較為常見(jiàn)的是累積方差貢獻(xiàn)≥85%原則和特征根均值原則即選取λi＞1的前i個(gè)主成分作為主成分.

(6)計(jì)算各主成分得分:各主成分對(duì)應(yīng)特征根的特征向量就是主成分得分Fi=μi1z1+μi2z2+… + μipzp，i=1，2，…，k.

據(jù)此即可計(jì)算物流發(fā)展水平綜合得分，綜合得分值越高，說(shuō)明物流發(fā)展水平越高;得分越低，說(shuō)明物流發(fā)展水平越低.根據(jù)綜合得分高低可對(duì)不同時(shí)期和不同城市物流發(fā)展水平進(jìn)行排序.

3 城市物流發(fā)展水平評(píng)價(jià)研究實(shí)例

本文選取上海、天津和大連作為研究對(duì)象，選取這三個(gè)城市的原因，首先因?yàn)檫@三個(gè)城市都是我國(guó)東部地區(qū)的重要港口城市，都是國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)的國(guó)際航運(yùn)中心，并且分別擁有經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)建立的我國(guó)唯一的三個(gè)保稅港區(qū)，物流發(fā)展模式相近.其次，三個(gè)城市的物流發(fā)展水平存在差距，進(jìn)行評(píng)價(jià)可以將差距量化，有利于進(jìn)一步找到短板為下一步尋求對(duì)策鋪平道路.數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《大連統(tǒng)計(jì)年鑒2010》、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2010》、《上海統(tǒng)計(jì)年鑒2010》和《天津統(tǒng)計(jì)年鑒2010》.對(duì)于公共信息平臺(tái)建設(shè)水平(X5)、物流標(biāo)準(zhǔn)化程度(X6)、物流企業(yè)盈利能力(X7)、物流企業(yè)服務(wù)水平(X8)、城市政策環(huán)境(X17)這五個(gè)指標(biāo)，由于這些指標(biāo)的定量數(shù)據(jù)無(wú)法或很難取得.本文主要通過(guò)訪(fǎng)談和發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷方式，將其水平劃分為9個(gè)等級(jí)，即{非常好，很好，好，較好，一般，較差，差，很差，非常差}，分別對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù) {9，8，7，6，5，4，3，2，1}，采用專(zhuān)家打分的途徑，最后對(duì)收回的問(wèn)卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出相關(guān)指標(biāo)的專(zhuān)家評(píng)估值，使這些指標(biāo)得以量化.其中，三市的腹地范圍是根據(jù)《全國(guó)沿海集裝箱港口布局規(guī)劃》劃定的.大連的腹地范圍是我國(guó)東北地區(qū);天津的腹地范圍是天津、北京及華北地區(qū);上海的腹地范圍是長(zhǎng)江三角洲地區(qū).三市的原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表2:

根據(jù)上文中構(gòu)建的主成分分模型進(jìn)行計(jì)算:

首先是指標(biāo)的同趨勢(shì)化即對(duì)逆向指標(biāo)進(jìn)行正向化.指標(biāo)體系中的逆向指標(biāo)有道路交通等效聲級(jí)和有害氣體年均值這兩項(xiàng).對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值取倒數(shù)，便可得到其正向化之后的指標(biāo)值.接著進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化即數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化.由于不同數(shù)據(jù)的量綱不同，無(wú)法直接進(jìn)行分析，因此要根據(jù)上文中提到的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的工作.經(jīng)過(guò)同趨勢(shì)化和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)如表3所示:

表3 同趨勢(shì)化和標(biāo)準(zhǔn)化后三市的物流發(fā)展水平評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

表3 同趨勢(shì)化和標(biāo)準(zhǔn)化后三市的物流發(fā)展水平評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)(續(xù))

利用SPSS13.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，可以得到方差分解主成分提取分析表(表4).由表4可知第一個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到89.332%說(shuō)明第一個(gè)主成分已經(jīng)可以反映原始數(shù)據(jù)絕大部分的信息，因此只需提取它作為主成分就可以了.

接下來(lái)計(jì)算主成分表達(dá)式，用主成分對(duì)應(yīng)指標(biāo)的因子載荷除以該主成分的特征值開(kāi)平方根便得到其所對(duì)應(yīng)的特征向量，再將得到的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)相乘就可以得出主成分表達(dá)式.經(jīng)計(jì)算得到主成分表達(dá)式:

將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)代入表達(dá)式，得到大連、上海、天津三城市物流發(fā)展水平的綜合得分，見(jiàn)表5.

表4 方差分解主成分提取分析表

表5 綜合主成分得分及排名

從表5中可以看到，對(duì)三個(gè)城市的綜合主成分得分值進(jìn)行比較可知，大連市的綜合評(píng)價(jià)得分值最低為 －3.591 3，天津比大連高一些為 －1.066 8，上海的綜合得分遠(yuǎn)高于大連和天津?yàn)?.658 09.說(shuō)明整體而言這三個(gè)城市中大連的物流發(fā)展水平最低，天津高于大連，上海的物流發(fā)展水平最高并且相比大連和天津具有很大的優(yōu)勢(shì).評(píng)價(jià)結(jié)果符合實(shí)際情況.需要注意的是在有害氣體年均值和道路交通等效聲級(jí)兩個(gè)指標(biāo)上，上海落后于天津和大連，但由于其他指標(biāo)的巨大優(yōu)勢(shì)，因此就物流發(fā)展的整體水平而言，上海依然是遙遙領(lǐng)先.

5 結(jié)論

關(guān)于城市物流發(fā)展水平評(píng)價(jià)體系，本文認(rèn)為應(yīng)首先重視評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究.只有在深入分析城市物流系統(tǒng)影響因素基礎(chǔ)上建立的科學(xué)合理的指標(biāo)體系才能作為進(jìn)一步評(píng)價(jià)的依據(jù).由于城市物流與其所服務(wù)的腹地區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有著非常緊密的關(guān)系.因此本文在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中加入了腹地區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平，反映了城市物流發(fā)展的主要拉動(dòng)因素和內(nèi)在動(dòng)力，從而使評(píng)價(jià)指標(biāo)體系更加全面、客觀(guān).當(dāng)然在建立指標(biāo)體系時(shí)受到一些指標(biāo)數(shù)據(jù)難以獲得等因素的制約，這還有待于統(tǒng)計(jì)部門(mén)在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方面的繼續(xù)完善.其次，選擇主成分分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，一方面消除了評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)影響，避免了信息重疊;另一方面降低了指標(biāo)體系的維度，使綜合評(píng)價(jià)和進(jìn)一步分析更加方便.

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