基于模糊數學的區域經濟與交通協調性評價
——以長三角為例

屈 龍

(重慶交通大學交通運輸學院,重慶400074)

基于模糊數學的區域經濟與交通協調性評價
——以長三角為例

屈 龍

(重慶交通大學交通運輸學院,重慶400074)

收集了長三角經濟圈八年的歷史數據,從中選取適當的評價指標,通過主成分分析法計算出經濟圈經濟系統和交通系統的指數,運用模糊數學建立起長三角經濟圈的交通系統和經濟系統協調性的評判體系,并計算出該經濟圈過去八年經濟系統和交通系統的協調度。對比實際情況和計算結果,運用模糊數學評價交通系統和經濟系統協調性的可行性。

區域經濟與交通; 協調性; 主成分分析法; 模糊數學

改革開放以來,尤其是“十一五”規劃以來,我國城市群發展態勢迅猛,長三角、珠三角和環渤海等區域經濟圈的發展都已具有相當規模[1]。區域經濟的迅速發展,促進了長三角地區交通系統的大發展,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調發展的運輸體系。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區域經濟的交流和整合。城市之間的交通聯系便捷,消除了多年來制約區域經濟發展的瓶頸,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、鐵路網絡化規模不足,結構性矛盾顯著以及由行政區劃分導致的各種矛盾等等問題。

交通運輸系統與區域經濟系統的協調發展實際上是兩個系統之間形成的相互促進的正反饋環的相互作用機制[2]。交通系統的建設投資作為一種資本投入就會有產出,而且通過產業的前后向聯系還能波及到國民經濟的其它方面。建成后,交通系統帶來的便捷性又能間接地促進區域經濟產出的增加。反過來,經濟系統能夠對交通設施的建設提供資金和技術支持。而且區域經濟的發展會刺激交通系統建設的市場需求,同時也能對其建設提供制度供給。

在現有的關于區域經濟和交通系統的相互作用理論中,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和經濟系統的實際情況,運用模糊數學理論,通過計算經濟系統和交通系統的靜態協調度來定量描述出兩者之間的協調關系。

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域經濟系統與交通運輸系統的特征,真實地反映經濟發展與交通運輸的實際情況。

典型性原則。盡可能選擇反映系統特殊性、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,盡量通過數個主要的指標,勾勒和刻畫評價對象的狀態特征。同時,各指標之間必須建立有機的聯系,具有相互影響的關系。

方便操作原則。從數據來源與數據處理的角度,應選擇現有的標準數據庫能夠較容易獲得的數據指標。

(二)指標選取

遵循上述原則,本研究建立的經濟系統與交通運輸系統協調評價指標體系如表1。

分別用兩級指標來表征區域經濟系統和交通系統的實際情況。其中經濟系統分為規模指標(反映經濟總體發展)、結構指標(反映經濟系統構成)和效益指標(反映經濟效益)3個特征面,用13個具體指標表示;交通系統分為規模指標(反映交通運輸發展)、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 綜合經濟系統和交通系統的指標的體系

二、主成分分析和指數的建立

本研究中選擇了主成分分析方法來提取決定系統發展態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化為幾個綜合指標的多元統計方法。通常把轉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域經濟發展的關系是站在較為宏觀的角度上,提取支配系統發展的共同信息。主成分分析法的主要步驟如下[4]:

1.首先對原始數據xij標準化處理,得到標準化數據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.求相關系數矩陣R,分別得到交通系統和經濟系統的相關系數矩陣R。

為指標i,j的相關系數,p為指標個數。

3.計算相關系數的特征值和特征向量。首先假定相關系數矩陣的特征值存在,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信息。由此可以得到系統相關系數矩陣的特征值、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。根據相關系數矩陣R的特征向量及最初的標準化數據yij可以得出標準化數據的主成分Fi。

5.確定序參變量。選擇特征值大于l的前k個成分作為系統的主成分,即系統的序參變量,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濟系統和交通系統指數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,經濟系統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濟系統的代表參變量。交通系統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)指數的構建

按照方差貢獻率加權方法構建經濟和交通指數,如表3所示。

表3 經濟指數和交通指數表

三、協調度計算

交通系統和經濟系統協調度的計算運用模糊數學來進行評價。

首先通過回歸分析將交通ST指數和經濟指數SE建立回歸方程式,回歸方程式建立之后,將經濟指數SE帶入到回歸方程中,就可以計算出相應的理想交通指數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[5]計算出經濟系統對于交通系統的靜態協調度Us(T/E)和交通系統對于經濟系統的靜態協調度Us(E/T)。其中,Us(E/T)的含義為經濟系統的實際指標值與交通系統指標值要求的經濟系統協調值之間的接近程度;反之,是交通系統對于經濟系統的狀態協調度。具體計算公式為:得到了交通對經濟和經濟對交通的協調度之后,通過下面的式子可以計算二者的綜合協調度:

計算結果如表4所示:

表4 協調度

圖1 年度協調度

隸屬度函數運用于評價交通系統與經濟系統協調性的時候,交通系統的實際值越接近于滿足經濟系統發展的預測值時,隸屬度函數的數值就會越大,也就是交通系統對經濟系統的協調度越大;相反,就會越小。從圖1可以看出,最近八年長三角的經濟系統和交通系統的協調度呈現逐年遞增的趨勢,交通系統和區域經濟系統都向有序的方向發展,說明近年來長三角大力建設交通設施起到了顯著的作用,長江三角洲地區交通系統和經濟系統的協調度不斷提高。兩者相互影響,相互促進。

四、結語

協調是一個內涵明確而外延不明確的模糊概念,是對系統的各種因素和屬性之間的動態相互作用關系及其程度的反映。采用模糊數學中的隸屬度概念對交通系統與區域經濟系統的協調性進行靜態分析,能夠從整體上把握兩個系統之間協調發展的狀況。通過計算和結論可以看出,使用模糊數學來計算區域經濟系統和交通系統協調度的方法,可以很好地評價二者的協調性。

[1] 楊云彥.區域經濟學[M].北京:中國財政經濟出版社,2004.345～350.

[2] 姜霞.區域交通運輸系統與經濟系統協調發展研究[D].西安:西安建筑科技大學,2007-05.

[3] 陳大鵬,姜霞,李同升.區域經濟系統與交通運輸系統協調發展研究——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域自主創新環境評價[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,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劃與管理研究。