基于EMD方法的深圳港港口吞吐量研究

陳燕玉　李雅婷　周紫璇　葉燕婷

摘 要：改革開放以來，中國各行各業(yè)在經(jīng)濟方面得到了極大發(fā)展[1]。擁有大型港口的城市經(jīng)濟情況更是實現(xiàn)了飛躍式增長。但是對于港口吞吐量的研究預(yù)測具有一定局限性。因此，本文利用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）方法對深圳港口吞吐量進行了研究，有助于更加準(zhǔn)確進行預(yù)測[2]。

關(guān)鍵詞：港口吞吐量;經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解;深圳港

中圖分類號：[U6-9]? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0021-02

1 研究目的和意義

深圳市主要沿海港口蛇口、赤灣等大型港口在外貿(mào)經(jīng)濟發(fā)展中的作用至關(guān)重要。本文在掌握深圳港口腹地區(qū)域國民經(jīng)濟和生產(chǎn)力布局現(xiàn)狀的資料后，使用多種方法對港口客貨吞吐總量進行有效預(yù)測，可以為港口運營者提供有力決策依據(jù)。可見對深圳市港口吞吐量進行深入研究，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

EMD方法是Norden.E.Huang 等（1998）首次提出的一種直接、局部、自適應(yīng)、后驗的對數(shù)據(jù)的綜合處理和計算方法。EMD 的根本原理就是將復(fù)雜的信號分解組合成一系列的本征模函數(shù)，再經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換，得到一個具有重要的物理學(xué)和科學(xué)意義的相關(guān)頻率，能夠促進使非平穩(wěn)信號在工作中經(jīng)歷平穩(wěn)化的處理，該方法自提出以來，就得到了各個領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，許多學(xué)者將其不斷研究完善，并應(yīng)用在不同的科學(xué)領(lǐng)域中，都達(dá)到了良好的實驗效果。

2 理論基礎(chǔ)與分析方法

2.1 EMD的基本原理

2.2 EMD的特點

2.2.1自適應(yīng)

自適應(yīng)性是指無需建立港口的相關(guān)回歸性函數(shù)，直接利用本身存在的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行函數(shù)的建立，從而得到中間變量的波動性圖。因此本文在分解港口吞吐量數(shù)據(jù)時不需要提前預(yù)設(shè)函數(shù)類型，預(yù)測港口回歸系數(shù)或者相關(guān)回歸系數(shù)，用EMD方法可以內(nèi)部自動分解相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2.2濾波性

濾波性是指通過自適應(yīng)性的變化將原始的波動性十分復(fù)雜的函數(shù)可以轉(zhuǎn)化為不同波動的函數(shù)，而原始數(shù)據(jù)是由含有多個周期疊合起來的圖像，所以只需要將完整十年港口吞吐量數(shù)據(jù)導(dǎo)入，系統(tǒng)會自動進行截取所需數(shù)據(jù)，形成有規(guī)律的波動性圖。

2.2.3完備性

EMD分解出的變量具有完整性，不會丟失原始序列所包含的信息。沒有舍去任何最高或者最低點，所采集到的每個數(shù)據(jù)得到充分利用，參與數(shù)據(jù)分解過程，所以港口吞吐量數(shù)據(jù)可以充分利用。從而保證結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性。

2.2.4正交性

分解出的本征模函數(shù)IMF之間相互正交，每個周期之間互不相干，周期與周期之間不會相互影響，可以單獨分析各個周期的影響因素，從而大大簡化了研究的困難。

3 實證分析

本文的研究數(shù)據(jù)來源于港口統(tǒng)計網(wǎng)站、《2020中國統(tǒng)計年鑒》，本文選取了深圳港2010-2020年十年的每月貨物吞吐量共132個數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。實證結(jié)果如圖2、圖3、圖4。

4 影響分析

從分解后的圖像圖1、圖2來看，深圳港口吞吐量的周期性符合基欽周期和中國五年計劃經(jīng)濟周期，基欽周期這個概念最早是在1923年由美國經(jīng)濟學(xué)家約瑟夫基欽提出的[3]。此周期時長一般在40個月上下徘徊，主要是根據(jù)我國的物價情況，生產(chǎn)水平以及國民的就業(yè)情況而定。

五年發(fā)展計劃（ the five - year plan ），主要的研究目標(biāo)就是為我們黨和國家的重大經(jīng)濟建設(shè)及其前途的建設(shè)工作規(guī)定了長期戰(zhàn)略目標(biāo)和方向。

從圖3殘余項看，深圳港口吞吐量呈現(xiàn)極速增長趨勢，實驗結(jié)果表明，深圳港的港口吞吐量將會呈上升趨勢，深圳港是我國的貿(mào)易型港口，同時作為世界上最大的外貿(mào)集裝箱干線港深以及運輸中心的一個全球化港口，致力于積極打造綠色和諧的環(huán)保港口，做好中國港口領(lǐng)頭羊的先鋒典范，堅持綠色生態(tài)社會主義現(xiàn)代化、國際化、市場化發(fā)展方向，因此未來深圳港港口吞吐量呈增長趨勢有一定根據(jù)。

5 總結(jié)與拓展

5.1全文總結(jié)

（1）深圳港港口吞吐量的周期變化主要波動周期為：半年，三年，五年，其中，最符號基欽周期和中國五年經(jīng)濟規(guī)劃周期，起主導(dǎo)因素是經(jīng)濟因素[5]。

（2）深圳港港口吞吐量未來呈上升趨勢，深圳將全力構(gòu)建中國版的自由貿(mào)易港，聯(lián)合香港組合為港深港，打造粵港澳大灣區(qū)，全面發(fā)展周邊港口，提升競合力的發(fā)展趨勢看，本文預(yù)測結(jié)果具有一定的可靠性。

5.2不足與建議

（1）數(shù)據(jù)局限性。所收集的信息數(shù)量有限，預(yù)測模型采取2010-2020年的數(shù)據(jù)，2021年上半年沿海港口吞吐量統(tǒng)計數(shù)據(jù)未能收集到。

（2）更好的分解方法。本文采用EMD分解算法對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析進行同步分解，EMD分解算法與其他傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分解分析算法相比效果較好，但是在未來的研究中還會不斷涌現(xiàn)出更多更好的方法

（3）端點效應(yīng)。不正常數(shù)據(jù)可能會污染數(shù)據(jù)，引用 EMD 關(guān)鍵在于改善端點效應(yīng)。通過多項式擬合法、針對端點的鏡像法、平行延拓法、極值延拓法等方法進行了比對和實驗。研究結(jié)果顯示，較好地處理精度和時間特性的準(zhǔn)周期信號 EMD 端點效應(yīng)的處理技術(shù)是極值延拓法。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王嵐. 股權(quán)分置改革時期證券市場困境與對策研究[D].暨南大學(xué)，2005.

[4]祁艷杰，王黎明，楊澤輝，付朝霞. 幾種改善EMD端點效應(yīng)方法的比較研究[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（22）：50-52+56

[5]李志強. 基于EMD方法的我國主要海港貨物吞吐量變化規(guī)律研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報（交通科學(xué)與工程版），2012，36（06）：1109-1112.

基金項目：2020年廣東省攀登計劃-基于EMD方法的深圳港港口吞吐量的研究（pdjh2020b0278）。