基于引力模型的長(zhǎng)江三角洲城市群水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)研究

李佳穎

摘 要：以 2019 年長(zhǎng)江三角洲41個(gè)港口城市的截面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于熵權(quán)-TOPSIS法和 K-means聚類(lèi)分析，對(duì)各港口城市進(jìn)行評(píng)價(jià)和分類(lèi)，并運(yùn)用改進(jìn)的引力模型和物流隸屬度測(cè)算各城市之間的引力大小和物流節(jié)點(diǎn)間的隸屬關(guān)系，最后基于軸輻網(wǎng)絡(luò)模型完成水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題提出多級(jí)聯(lián)動(dòng)發(fā)展模式。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江三角洲城市群;引力模型;水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)

中圖分類(lèi)號(hào)：F252 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1673-291X（2022）07-0060-05

引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化、城市化進(jìn)程的不斷深入，區(qū)域一體化日趨明顯，各城市之間的聯(lián)系逐漸加強(qiáng)，大大促進(jìn)了城市之間的貿(mào)易往來(lái)和商品流通。物流一體化在城市群發(fā)展進(jìn)程中起著橋梁的作用，物流網(wǎng)絡(luò)作為物流一體化的核心，能將物流節(jié)點(diǎn)、通道聯(lián)結(jié)起來(lái)，保證城市群內(nèi)物流活動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，建立一個(gè)高效的物流網(wǎng)絡(luò)，對(duì)城市群內(nèi)物流活動(dòng)的運(yùn)作、物流資源的合理配置具有重要的作用。由于長(zhǎng)江三角洲優(yōu)越的地理位置，使得該區(qū)域水運(yùn)物流發(fā)展迅速，因此迫切需要建立一個(gè)高效的水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)，來(lái)提高水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量。

從已有的研究成果來(lái)看，物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重要研究方向。對(duì)于物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，常用的方法有引力模型、遺傳模擬退火算法、模糊數(shù)學(xué)規(guī)劃法等。顏冰等（2018）運(yùn)用遺傳模擬退火聚類(lèi)算法以南京仙林地區(qū)為例，規(guī)劃出該地區(qū)的地下物流網(wǎng)絡(luò)[1]。唐建榮等（2019）基于修正引力模型，運(yùn)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法并結(jié)合ArcGIS可視化，探索了2006—2016年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城際物流網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu)演變特征及其影響因素，并為促進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶物流一體化提供政策建議[2]。王幫俊等（2018）考慮快遞樞紐點(diǎn)的爆倉(cāng)現(xiàn)象，基于0—1整數(shù)非線性規(guī)劃，建立了單分配軸輻式樞紐點(diǎn)選址模型，并以南京仙林地區(qū)為例，驗(yàn)證了該模型的可行性[3]。梁喜等（2018）考慮產(chǎn)品回收、碳排放與客戶(hù)聚類(lèi)建立了物流網(wǎng)絡(luò)的路徑優(yōu)化模型，并以重慶市企業(yè)為例，對(duì)模型和算法進(jìn)行了驗(yàn)證[4]。因此，本文基于軸—輻理論、引力模型，從各港口城市的水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量入手，對(duì)長(zhǎng)江三角洲港口城市的水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，有利于促進(jìn)城市群水運(yùn)物流協(xié)同發(fā)展，促進(jìn)區(qū)域一體化。

一、研究方法、指標(biāo)選擇與數(shù)據(jù)來(lái)源

（一）指標(biāo)體系的構(gòu)建

在長(zhǎng)江三角洲城市群物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，軸心城市和輻點(diǎn)城市的選擇尤為重要。為了客觀、全面地評(píng)價(jià)城市物流發(fā)展質(zhì)量，需要建立科學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。因此，經(jīng)過(guò)比較測(cè)算，本文從選取GDP、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、進(jìn)出口總額等12個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)城市物流發(fā)展質(zhì)量的指標(biāo)如表1所示。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究選擇長(zhǎng)江三角洲41個(gè)港口城市作為研究對(duì)象。所用到的原始數(shù)據(jù)為2019年上海市、浙江省、江蘇省、安徽省共41個(gè)港口城市的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來(lái)源于2020年各省《統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)港口年鑒（2020）》，而各城市之間的水運(yùn)距離則由船訊網(wǎng)測(cè)得，殘缺數(shù)據(jù)根據(jù)各城市統(tǒng)計(jì)年鑒或公報(bào)補(bǔ)齊。

（三）確定城市物流發(fā)展質(zhì)量

本文將熵權(quán)法和TOPSIS法相結(jié)合，對(duì)長(zhǎng)江三角洲各港口城市水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量評(píng)價(jià)，具體計(jì)算步驟如下：

1.構(gòu)建初始決策矩陣

在本文的應(yīng)用中，研究區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)城市為評(píng)價(jià)對(duì)象，設(shè)xij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值。建立區(qū)域內(nèi)包括m個(gè)城市、n個(gè)指標(biāo)的初始決策矩陣X如下：

（四）引力模型

傳統(tǒng)引力模型廣泛應(yīng)用于地理距離衰減、空間相互作用等領(lǐng)域，是空間聯(lián)系分析中最經(jīng)典、最常用的模型。其中，M、G、R 和a分別表示質(zhì)量、引力系數(shù)、距離和衰減系數(shù)，一般情況下a的值取2。

本文結(jié)合實(shí)際研究情況，在傳統(tǒng)引力模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將“質(zhì)量”參數(shù)M用熵權(quán)-Topsis法計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)城市水運(yùn)物流發(fā)展水平Ci代替，將“距離”參數(shù)R用兩地的最短時(shí)間和最短里程的乘積代替，即Rij=■，又因?yàn)槌鞘兄g的引力存在不對(duì)稱(chēng)性，引力系數(shù)G由節(jié)點(diǎn)城市的物流地位代替，其中節(jié)點(diǎn)城市的物流地位包括本底地位和相對(duì)地位，計(jì)算公式如表2所示。

所述，修正后的引力模型公式為：

二、長(zhǎng)三角城市群物流質(zhì)量評(píng)價(jià)及物流節(jié)點(diǎn)分類(lèi)

（一）水運(yùn)物流質(zhì)量發(fā)展評(píng)價(jià)

根據(jù)構(gòu)建的城市物流發(fā)展質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)長(zhǎng)三角城市群各城市的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。根據(jù)上文熵權(quán)-TOPSISI法對(duì)長(zhǎng)三角城市群各城市水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如下頁(yè)圖1所示。

從整體來(lái)看，城市水運(yùn)物流發(fā)展表現(xiàn)為明顯的空間分異和非均衡分布特征，上海市水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量穩(wěn)居第一位，遙遙領(lǐng)先于長(zhǎng)三角城市群其他城市，蘇州，杭州、寧波、南京緊隨其后，其次是城市群南部的浙江和城市群北部的江蘇的一些城市，最后是安徽地區(qū)的城市。

（二）物流節(jié)點(diǎn)分類(lèi)

通過(guò)K-means聚類(lèi)分析對(duì)長(zhǎng)江三角洲水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)的物流節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，分類(lèi)結(jié)果可為長(zhǎng)江三角洲水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)布局奠定基礎(chǔ)。本文采用指標(biāo)體系中12個(gè)二級(jí)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行聚類(lèi)分析。同時(shí)為避免聚類(lèi)結(jié)果過(guò)于粗糙或過(guò)于細(xì)致，將k值取為3，本次聚類(lèi)分析在進(jìn)行了三次迭代后實(shí)現(xiàn)了收斂，聚類(lèi)分析結(jié)果由表3所示。

通過(guò)綜合分析K-means聚類(lèi)分析結(jié)果和熵權(quán)-TOPSIS法分析得到的長(zhǎng)江三角洲港口城市水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量結(jié)果，我們可以看出上海多數(shù)指標(biāo)領(lǐng)先于其他城市，水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量位于長(zhǎng)江三角洲的第一層次，因此，將上海作為一級(jí)軸心城市最為合適。在長(zhǎng)江三角洲水運(yùn)物流發(fā)展的過(guò)程中，上海市應(yīng)主動(dòng)發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)其他城市的發(fā)展。位于第二層次的8個(gè)港口城市都擁有較大的物流發(fā)展?jié)摿Α５Y(jié)合水運(yùn)物流發(fā)展質(zhì)量看，南京、蘇州、杭州、寧波這四個(gè)城市的水運(yùn)物流發(fā)展水平明顯優(yōu)于其他四個(gè)城市。因此，將南京、蘇州、杭州和寧波作為二級(jí)軸心城市，其他城市作為輻點(diǎn)城市。二級(jí)軸心城市應(yīng)在一級(jí)軸心城市的帶動(dòng)下，積極發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)推動(dòng)其他輻點(diǎn)城市的發(fā)展。位于第三層次的城市水運(yùn)物流發(fā)展水平與其他城市存在較大的差距，自身的物流發(fā)展并不能滿足自身的物流需求，需要在其他軸心城市的帶動(dòng)下發(fā)展，因此將位于第三層次的城市作為輻點(diǎn)城市。

通過(guò)改進(jìn)的引力模型測(cè)度了城市之間的物流引力大小，K-means聚類(lèi)分析確定了軸心城市，接下來(lái)還需要引入物流隸屬度來(lái)明確軸輻城市之間的隸屬關(guān)系，明確各軸心城市的輻射范圍，這是構(gòu)建軸輻物流網(wǎng)絡(luò)的重要步驟。計(jì)算公式如下：

其中，Pij為物流隸屬度，表示輻點(diǎn)城市i隸屬于軸心城市j的概率;Fij表示城市之間的物流引力。

根據(jù)物流隸屬度大小，將各輻點(diǎn)城市歸屬于不同軸心城市，其劃分結(jié)果如表4所示。

（三）軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)

隨著城市間的聯(lián)系日益緊密，長(zhǎng)三角地區(qū)逐漸成為一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體，加強(qiáng)軸心城市和輻點(diǎn)城市之間的聯(lián)動(dòng)發(fā)展是加快長(zhǎng)三角區(qū)域一體化的重要推動(dòng)力。以前文運(yùn)算分析結(jié)果和長(zhǎng)江三角洲各港口城市的地理位置為基礎(chǔ)，最終形成了以上海、杭州、南京、蘇州和寧波為核心的長(zhǎng)江三角洲軸輻式水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。相較于其他軸心城市，依附于上海和南京的輻點(diǎn)城市較多，需要其承擔(dān)的更大物流壓力，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致上海和南京物流業(yè)務(wù)的擁擠，同時(shí)依附于蘇州、杭州、寧波的輻點(diǎn)城市較少，使得其物流資源處于閑置狀態(tài)。因此，基于物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，我們需要加強(qiáng)各區(qū)域之間的聯(lián)系，建立多級(jí)聯(lián)動(dòng)的發(fā)展模式，推動(dòng)物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。其中，多級(jí)聯(lián)動(dòng)發(fā)展模式具體包括以下三個(gè)方面。

1.一級(jí)聯(lián)動(dòng)：軸心城市自身的優(yōu)化提升。現(xiàn)如今，盡管各城市的物流實(shí)力和輻射擴(kuò)散能力不斷增強(qiáng)，各地區(qū)之間的聯(lián)系日益緊密，但各城市間交通一體化水平不高、協(xié)同發(fā)展體制機(jī)制不健全等問(wèn)題依然突出。因此，各軸心城市自身物流空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化完善是一級(jí)聯(lián)動(dòng)發(fā)展的基礎(chǔ)，應(yīng)加強(qiáng)各軸心城市之間的物流聯(lián)系，進(jìn)一步打破資源要素配置障礙。

2.二級(jí)聯(lián)動(dòng)：軸心城市與輻點(diǎn)城市聯(lián)動(dòng)。軸心與輻點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展的關(guān)鍵在于促進(jìn)生產(chǎn)要素的雙向流動(dòng)。根據(jù)引力模型可知，時(shí)間距離對(duì)于地區(qū)間物流空間聯(lián)系有顯著的影響，縮短時(shí)間距離對(duì)于軸心與輻點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展乃至于整個(gè)長(zhǎng)江三角洲城市群一體化發(fā)展至關(guān)重要，因此在滿足其他需求的同時(shí)，各軸心城市與輻點(diǎn)城市的發(fā)展聯(lián)動(dòng)可以采用就近原則，因地制宜。

3.三級(jí)聯(lián)動(dòng)：輻點(diǎn)城市交流互動(dòng)。長(zhǎng)江三角洲各港口城市由于資源稟賦、歷史文化、經(jīng)濟(jì)社會(huì)結(jié)構(gòu)不同，發(fā)展水平參差不齊，再加上行政區(qū)劃的限制，城市群跨區(qū)域合作較少。且由于各區(qū)域的規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)不同，導(dǎo)致長(zhǎng)三角城市群各城市之間并沒(méi)有形成真正的城際一體化產(chǎn)業(yè)分工體系。因此，為提高發(fā)展效率，應(yīng)確立差異化發(fā)展定位，加強(qiáng)各區(qū)域之間的物流聯(lián)系。

結(jié)語(yǔ)

本文以2019年長(zhǎng)江三角洲41個(gè)港口城市的截面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，使用借助熵權(quán)-TOPSIS法、K-means聚類(lèi)分析、引力模型和物流隸屬度等方法對(duì)長(zhǎng)江三角洲城市群水運(yùn)物流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)，從物流發(fā)展水平上看，各城市物流發(fā)展水平不均衡，上海市具備較強(qiáng)的物流綜合能力，物流發(fā)展水平在長(zhǎng)江三角洲處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，并且城市間物流吸引力強(qiáng)度普遍較弱，城市間聯(lián)系不夠緊密;從軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看，相較于其他軸心城市，依附于上海和南京的輻點(diǎn)城市較多，需要承擔(dān)更大的物流壓力。同時(shí)依附于蘇州、杭州、寧波的輻點(diǎn)城市較少，使得其物流資源處于閑置狀態(tài)。因此，根據(jù)這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題提出了多級(jí)聯(lián)動(dòng)發(fā)展模式。

存在不足之處：一是在研究過(guò)程中僅使用了2019年的數(shù)據(jù)，時(shí)間跨度不夠，不能很好地研究物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演變情況;二是考慮到數(shù)據(jù)可得性，有些物流綜合實(shí)力指標(biāo)通過(guò)一些其他的數(shù)據(jù)從側(cè)面來(lái)反映。

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