趙瀟

摘 要：隨著“一帶一路”的發(fā)展，作為其起點(diǎn)的陜西省的綜合交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)也會(huì)也來(lái)越完善，隨之其交通運(yùn)輸?shù)膿?dān)子也必將會(huì)越來(lái)越重。因此，對(duì)其貨運(yùn)結(jié)構(gòu)發(fā)展程度的研究也應(yīng)得到重視。運(yùn)用信息熵理論和灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，在2007—2016年期間，陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)的信息熵先快速增長(zhǎng)，此后逐年下降，優(yōu)勢(shì)度先迅速下降后整體上保持緩慢增長(zhǎng)，并且2017—2019年內(nèi)信息熵會(huì)保持緩慢下降，優(yōu)勢(shì)度會(huì)保持緩慢增長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：貨運(yùn)結(jié)構(gòu);信息熵;灰色預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)：F560.84? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1673-291X（2019）35-0049-03

公路、水運(yùn)、鐵路、民航和管道為運(yùn)輸過(guò)程中基本的五種運(yùn)輸方式。它們之間存在著相互配合、相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。同當(dāng)時(shí)期經(jīng)濟(jì)水平相匹配的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)能夠?qū)?jīng)濟(jì)發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用，相反，會(huì)對(duì)發(fā)展產(chǎn)生一定的抑制效果。在經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的同時(shí)，社會(huì)的運(yùn)輸需求也在增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所扮演的角色愈加顯得不可或缺。陜西省位于中國(guó)地理的中心位置，貫穿東西，連接南北，具有良好的通達(dá)性。

了解不同運(yùn)輸方式貨運(yùn)量的差異程度，協(xié)調(diào)各種運(yùn)輸方式間的關(guān)系，有利于完善運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的缺陷和建立合理的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，有助于陜西省政府部門(mén)制定相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃。同時(shí)，國(guó)家提出“一帶一路”倡議和“西部大開(kāi)發(fā)”等戰(zhàn)略，提出建設(shè)全國(guó)綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，這些政策與要求對(duì)于陜西省交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展都有很重要的意義。

交通運(yùn)輸領(lǐng)域廣泛地使用信息熵和灰色預(yù)測(cè)的方法。吳秋陽(yáng)[1]運(yùn)用曲線估計(jì)和灰色模型對(duì)銅川市的鐵路運(yùn)輸量進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)結(jié)果具有較高的精度與實(shí)用價(jià)值;盧曉玲等[2]運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度與灰色預(yù)測(cè)對(duì)吉林市交通運(yùn)輸碳排進(jìn)行分析，并取得良好的分析結(jié)果;桂文毅[3]用灰色預(yù)測(cè)模型、線性回歸模型結(jié)合的模型對(duì)哈爾濱鐵路樞紐客運(yùn)量進(jìn)行了全面的分析;唐建橋通過(guò)建立貨運(yùn)需求結(jié)構(gòu)和供給結(jié)構(gòu)信息熵模型，以及貨運(yùn)供需結(jié)構(gòu)適應(yīng)性的信息熵評(píng)價(jià)模型，并對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析;王建偉[4]通過(guò)引入信息熵理論，通過(guò)計(jì)算我國(guó)運(yùn)輸能源結(jié)構(gòu)的信息熵，以及轉(zhuǎn)化系數(shù)，研究了我國(guó)交通運(yùn)輸能運(yùn)消耗結(jié)構(gòu)的演變特征;于世軍等[5]利用信息熵理論對(duì)區(qū)域交通結(jié)構(gòu)發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了研究分析，找出了影響交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)變動(dòng)的主要?jiǎng)恿σ蜃印?/p>

通過(guò)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)的閱讀，在運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的分析中，針對(duì)區(qū)域性運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的實(shí)證研究較少。因此，本文選取了陜西省2007—2016年總貨運(yùn)量、公路貨運(yùn)量、水運(yùn)貨運(yùn)量和鐵路貨運(yùn)量，以此為基礎(chǔ)分析陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)及其變化情況。

一、模型與方法

（一）信息熵

信息熵的優(yōu)勢(shì)在于可以定量對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的有序程度進(jìn)行描述，通過(guò)所構(gòu)造的交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)信息熵可以了解一定時(shí)間的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的變化，以及各運(yùn)輸方式之間的協(xié)調(diào)程度。假定陜西省交通運(yùn)輸方式可分為N個(gè)類型，運(yùn)輸總量為A，各運(yùn)輸方式的運(yùn)量分別為A1、A2…，An，陜西交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)信息熵H可以定義為：

H=-∑PilogPi（1）

其中，Pi=Ai/A=Ai/∑Ai（i=1，2，…，n），∑Pi=1。H表示交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的信息熵（H大于0）。

運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的均衡程度可通過(guò)信息熵大小來(lái)判斷，信息熵越高，運(yùn)量分布越均衡。當(dāng)且僅當(dāng)A1=A2=A3=…=An時(shí)，P1=P2=P3=…=Pn=Pe=，信息熵最大，即均衡程度最高，Hm=log n。

交通運(yùn)輸方式伴隨著社會(huì)發(fā)展而更新，此時(shí)單單的信息熵缺乏可比性，因此在此引入交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)均衡度和優(yōu)勢(shì)度，對(duì)均衡度J定義為：

J=H/Hm=-∑PilogPi/logN（2）

交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的均衡度能夠表示交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)發(fā)展的均衡狀態(tài)，其值是實(shí)際信息熵與最大信息熵之間的比值。J值的大小同交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的均衡性成正比。當(dāng)J=0時(shí)，交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)處于極度不平衡狀態(tài);當(dāng)J=1時(shí)，交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的發(fā)展達(dá)到最理性的均衡狀態(tài)。

相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)度I表達(dá)式為：

I=1-J（3）

同均衡度所表達(dá)的意義相反，優(yōu)勢(shì)度表達(dá)的是各種運(yùn)輸方式對(duì)該區(qū)域交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的支配程度。

（二）灰色預(yù)測(cè)GM（1，1）模型

1.GM（1，1）模型

（1）構(gòu)造數(shù)據(jù)序列

（2）緊鄰均值等權(quán)序列

（4）求解與還原

首先，求出白化方程的解，即時(shí)間響應(yīng)序列為

2.GM（1，1）模型檢驗(yàn)

灰色預(yù)測(cè)檢驗(yàn)包括殘差檢驗(yàn)、關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)和后驗(yàn)差檢驗(yàn)。

（1）殘差檢驗(yàn)。它是對(duì)模型預(yù)測(cè)還原值與實(shí)際值的殘差進(jìn)行逐點(diǎn)檢驗(yàn)。

絕對(duì)殘差序列

（2）關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)。通過(guò)考察模型值曲線與建模序列曲線的相似度程度進(jìn)行檢驗(yàn)。

計(jì)算Xi與X0的關(guān)聯(lián)度。？姿取值越大，所構(gòu)造的模型越合理。

（3）后驗(yàn)差檢驗(yàn)。檢驗(yàn)殘差分布的統(tǒng)計(jì)特性。

1）計(jì)算原始序列標(biāo)準(zhǔn)差

2）計(jì)算絕對(duì)誤差序列的標(biāo)準(zhǔn)差

3）計(jì)算方差比

4）計(jì)算小誤差概率

對(duì)于給定C0，當(dāng)Cp0存在時(shí)，可以將所構(gòu)造模型稱為小殘差概率合格模型。p0取值越接近于1，所構(gòu)造的模型越合理。

二、實(shí)例分析

（一）數(shù)據(jù)及來(lái)源

本文選擇數(shù)據(jù)為陜西省2007—2016年的總貨運(yùn)量、公路貨運(yùn)量、鐵路貨運(yùn)量和水運(yùn)貨運(yùn)量。數(shù)據(jù)來(lái)源為國(guó)家數(shù)據(jù)網(wǎng)。

（二）陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)演變分析

通過(guò)Matlab軟件，根據(jù)已知數(shù)據(jù)我們可以計(jì)算出陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)（見(jiàn)表1）。

利用表1數(shù)據(jù)可以畫(huà)出陜西省相應(yīng)的貨運(yùn)結(jié)構(gòu)各值的變化趨勢(shì)圖，如圖1所示。

從圖1可以看出陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)各值的演變趨勢(shì)。陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)在2007—2016年期間的變化可以分為兩個(gè)階段。2007—2008年期間，鐵路貨運(yùn)發(fā)展迅速，鐵路貨運(yùn)量翻了一番;因?yàn)楣愤\(yùn)輸更加便捷，因此公路運(yùn)輸量也會(huì)大幅度增加，增長(zhǎng)率達(dá)到了52.79%。此階段貨運(yùn)量比重相差較大，因此貨運(yùn)結(jié)構(gòu)信息熵與均衡度明顯增加，優(yōu)勢(shì)度減小。2008—2016年期間，公路貨運(yùn)量保持穩(wěn)定速度增加，2016年水運(yùn)貨運(yùn)量較2008年水運(yùn)貨運(yùn)量也有所提升，在此期間內(nèi)結(jié)構(gòu)信息熵和均衡度保持緩慢減小的趨勢(shì)，優(yōu)勢(shì)度也在緩慢提升。

（三）陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)演變趨勢(shì)預(yù)測(cè)

1.模型確定

根據(jù)上述灰色預(yù)測(cè)模型原理，通過(guò)Matlab的編程，得到陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)信息熵的GM（1，1）預(yù)測(cè)模型：

由預(yù)測(cè)模型所得的預(yù)測(cè)值，如表2所示。

由表2可知，所構(gòu)建的GM（1，1，）模型相對(duì)合理，相對(duì)誤差均小于5%，符合實(shí)際運(yùn)用需求。

2.模型檢驗(yàn)

擬合模型之后要對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，具體包括殘差檢驗(yàn)、關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)與后驗(yàn)差檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，模型擬合結(jié)果較好。

3.模型預(yù)測(cè)

根據(jù)所得模型對(duì)陜西省2017—2019年貨運(yùn)結(jié)構(gòu)信息熵進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)對(duì)表4所示預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行觀察分析，所構(gòu)造的陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)信息熵與均衡度會(huì)繼續(xù)保持下降的趨勢(shì)，優(yōu)勢(shì)度與之相反，在未來(lái)有所上升。

通過(guò)已知數(shù)據(jù)的計(jì)算，2017年實(shí)際貨運(yùn)結(jié)構(gòu)信息熵值為0.2398，相對(duì)誤差為0.0022，偏差較小，再次佐證本模型在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)于貨運(yùn)結(jié)構(gòu)的描述具有較高的適用性，進(jìn)一步加強(qiáng)了2018和2019年預(yù)測(cè)值的可信度。

三、結(jié)論與建議

本文通過(guò)陜西省貨運(yùn)結(jié)構(gòu)信息熵等結(jié)構(gòu)演變指標(biāo)的計(jì)算，運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)對(duì)2007—2016年陜西省貨運(yùn)信息熵進(jìn)行擬合，分析了其演變特征，結(jié)果表明，近十年，陜西省鐵路貨運(yùn)、公路貨運(yùn)與水運(yùn)貨運(yùn)得到了不同程度的發(fā)展，但發(fā)展速度存在差異，各運(yùn)輸方式的運(yùn)量所占比重差距較大，公路貨運(yùn)量占到3/4左右，而水運(yùn)貨運(yùn)量所占比例極小。在此期間，貨運(yùn)信息熵先快速增長(zhǎng)此后逐年下降，優(yōu)勢(shì)度先迅速下降，然后整體上保持緩慢增長(zhǎng)。

通過(guò)灰色GM（1.1）預(yù)測(cè)模型對(duì)陜西省貨運(yùn)信息熵進(jìn)行擬合并預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，2017—2019年之間，陜西省運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的信息熵還會(huì)持續(xù)較慢速度下降。

隨著“一帶一路”的發(fā)展，陜西省的貨運(yùn)重?fù)?dān)會(huì)越來(lái)越重。筆者建議陜西省要優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、調(diào)整交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到協(xié)調(diào)均衡發(fā)展各個(gè)運(yùn)輸類型的目的，尤其要用心留意公路和鐵路的發(fā)展?fàn)顩r，及時(shí)調(diào)整思路，開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù);同時(shí)也要促進(jìn)航空貨運(yùn)的發(fā)展，加強(qiáng)多種運(yùn)輸方式的銜接。

參考文獻(xiàn)：

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