基于熵權(quán)的交通—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展與預(yù)警研究

周業(yè)旺

(黃岡師范學(xué)院商學(xué)院，湖北 黃州 438000)

欠發(fā)達(dá)地區(qū)一般是指那些有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力和潛力但與發(fā)達(dá)地區(qū)還有一定差距，生產(chǎn)力發(fā)展不平衡、科技水平還不發(fā)達(dá)、基礎(chǔ)設(shè)施落后的區(qū)域。欠發(fā)達(dá)地區(qū)由于自然條件的限制，交通基礎(chǔ)設(shè)施極為落后，從而阻礙了欠發(fā)達(dá)地區(qū)快速發(fā)展。近十年以來，國家為了縮小地區(qū)發(fā)展之間的差異，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展出臺了一系列的相關(guān)政策措施，加大了欠發(fā)達(dá)地區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，旨在提高欠發(fā)達(dá)地區(qū)的物流效率。但交通硬件設(shè)施的改善是否給欠發(fā)達(dá)地區(qū)帶來經(jīng)濟(jì)的提高是一個(gè)十分受人關(guān)注的問題。

1 交通—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展理論

交通運(yùn)輸是重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展關(guān)系到欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的全局。交通基礎(chǔ)設(shè)施投資對欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的作用可以看作是兩個(gè)階段產(chǎn)生的。第一個(gè)階段是在交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)階段，基礎(chǔ)建設(shè)會帶來相關(guān)的人力和物流的需求從而帶動當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第二個(gè)階段是在交通基礎(chǔ)設(shè)施投入運(yùn)行之后，該設(shè)施被多個(gè)需求者共同使用從而降低交通成本帶來該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是解決欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)問題的必要舉措［1］。

但交通基礎(chǔ)設(shè)施只是整個(gè)物流體系中的一個(gè)環(huán)節(jié)，交通基礎(chǔ)硬件設(shè)施的改善并不一定必然帶來經(jīng)濟(jì)上的提高。如果交通基礎(chǔ)設(shè)施的投資沒有帶來物流效率的改善，那么交通相反還會抑制經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同樣經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然會推動整個(gè)地區(qū)物流效率的提高。經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸是區(qū)域社會生產(chǎn)的2 個(gè)重要子系統(tǒng)，二者關(guān)系協(xié)調(diào)會相互促進(jìn)對方發(fā)展;反之，則會相互制約各自發(fā)展。關(guān)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)和交通協(xié)調(diào)發(fā)展的理論研究，是制定區(qū)域綜合發(fā)展政策的科學(xué)參考［2］。

2 協(xié)調(diào)度計(jì)算模型

2.1 指標(biāo)的選取和權(quán)重的確定

2.1.1 指標(biāo)的選取

如何準(zhǔn)確客觀地評價(jià)和衡量交通與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展水平，各自指標(biāo)的設(shè)置和選取是一項(xiàng)非常重要的工作，這將決定整個(gè)協(xié)調(diào)評價(jià)過程的可操作性和科學(xué)性，并將最終決定評價(jià)結(jié)果的可信度。本文在評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建過程中，結(jié)合研究實(shí)際并參照已有研究成果，本著科學(xué)、系統(tǒng)的基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)的可獲得性原則建立評價(jià)指標(biāo)體系:在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)設(shè)置了GDP、人均GDP、全社會固定資產(chǎn)投資額、社會消費(fèi)品零售額、地方財(cái)政收入、金融系統(tǒng)存款年末余額、金融系統(tǒng)貸款年末余額、進(jìn)出口總額、職工工資總額、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值比重。在交通系統(tǒng)中設(shè)置了公路通車?yán)锍獭㈣F路營業(yè)長度、內(nèi)河航道里程、沿海港口貨物吞吐量、客運(yùn)量、貨運(yùn)量、旅客周轉(zhuǎn)量、貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量、高速公路里程比重、二級和二級以上公路里程比重、鐵路電氣化里程比重、交通投資固定投資額占全社會比重、交通運(yùn)輸新增固定投資占各行業(yè)比重、汽車擁有量等指標(biāo)。

2.1.2 指標(biāo)的權(quán)重確定

在綜合評價(jià)交通與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展水平中，各個(gè)指標(biāo)的重要性是不一樣的，也即是各自的權(quán)重應(yīng)該是不同的。在權(quán)重的確定中，有主觀的權(quán)重確定方法和客觀的權(quán)重確定方法，一般選取客觀的權(quán)重確定法。客觀權(quán)重確定法通常采用層次分析法。層次分析法適用于數(shù)據(jù)非常整齊、波動性不大的場合。而上述交通—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系中，指標(biāo)通常在各個(gè)年份之間的變動性較大，特別是交通系統(tǒng)由于欠發(fā)達(dá)地區(qū)在最近幾年發(fā)展速度非常迅速，指標(biāo)在年份之間的變動性明顯，因此用層次分析法確定權(quán)重并不適合。本文根據(jù)數(shù)據(jù)的特性采用熵權(quán)法確定權(quán)重。

“熵權(quán)”是一種相對科學(xué)的客觀賦權(quán)方法，在物理學(xué)中，度量系統(tǒng)的無序程度通常用熵來表示。熵理論被應(yīng)用到一般領(lǐng)域中后，一般用來度量數(shù)據(jù)的有效信息量。熵是系統(tǒng)無序程度的一個(gè)度量;如果指標(biāo)的信息熵越小，該指標(biāo)提供的信息量越大，在綜合評價(jià)中所起作用理當(dāng)越大，權(quán)重就應(yīng)該越高。

(1)設(shè)在發(fā)展水平評價(jià)中，有n個(gè)評價(jià)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)有m年度數(shù)據(jù)，vij是第i年指標(biāo)j的數(shù)據(jù)，那么發(fā)展水平總體評分判斷矩陣為:vij(mn)，(i=1，2，…，n，j=1，2，…，m)。

(2)由于各個(gè)指標(biāo)的單位不統(tǒng)一，我們歸一化判斷矩陣。

(3)確定指標(biāo)的熵。在有n個(gè)評價(jià)指標(biāo)、m年度數(shù)據(jù)的評價(jià)問題中，第i 個(gè)評價(jià)指標(biāo)熵為:

降香黃檀(Dalbergia odorifera T. Chen)屬于蝶形花科黃檀屬，為國家二級保護(hù)植物，其心材具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是紅木家具的珍貴用材，從心材中提取的降香油也是一種定香劑，具有重要的藥用價(jià)值。同時(shí)，降香黃檀也適用于城市綠化和山地造林[1, 2]。

(4)確定每個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)ω。確定完第i評價(jià)指標(biāo)的熵之后，可以算出第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)在總體評價(jià)體系中的熵權(quán)。即:

2.2 數(shù)據(jù)的處理

我們所取得的原始數(shù)據(jù)存在量綱及數(shù)量級大小的不同，為了消除量綱及數(shù)量級大小不同對評價(jià)結(jié)果造成的影響，我們有必要對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理:設(shè)描述交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的特征向量為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)的特征向量為Xij*=(xi1，xi2，…，xij)，對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

式中:xij為第j項(xiàng)指標(biāo)的第i年實(shí)際觀測值;xmax、xmin分別為第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值和最小值;xij*為經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后的指標(biāo)值，取值范圍在0 ～1 之間。

2.3 交通—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展度評價(jià)模型

依照協(xié)調(diào)發(fā)展的理想狀態(tài)，我們認(rèn)為交通系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性越強(qiáng)，則兩個(gè)系統(tǒng)的總體評價(jià)值就越接近，其離差系數(shù)就越小，交通與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展最終追求的是交通與經(jīng)濟(jì)相互促進(jìn)、共同發(fā)展的發(fā)展?fàn)顟B(tài)［3］。因此，在這里我們用f(x)和g(y)來分別表示交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)，f(x)和g(y)正向發(fā)展趨勢的相關(guān)性越大越好，根據(jù)這種思想，這里采用相關(guān)分析法評價(jià)兩者之間的協(xié)調(diào)度，以f(x)和g(y)的總得分為自變量定義二者協(xié)調(diào)度評價(jià)函數(shù)為:

但通過上面計(jì)算出來的協(xié)調(diào)度存在著一個(gè)問題，假如交通和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都處在較低的發(fā)展水平上，這時(shí)它們之間的協(xié)調(diào)度會很高，我們追求的是交通和經(jīng)濟(jì)都處在較高的發(fā)展水平，所以，在評價(jià)兩者之間協(xié)調(diào)度的同時(shí)，應(yīng)將協(xié)調(diào)度與一定的交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平綜合起來，以表示某一發(fā)展水平上的交通與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)狀況，這里用DC 表示交通和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展度，并定義:

(6)式中，α、β 為待定系數(shù)，我們認(rèn)為交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展同等重要，這里取α=β=0.5。

根據(jù)實(shí)際情況我們一般將交通—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)狀況分為以下五種類型，見表1。

表1 交通與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展類型劃分

3 協(xié)調(diào)預(yù)警模型

3.1 交通—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)預(yù)警理論

3.2 預(yù)警模型

交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性預(yù)警的基本過程為:

①對近期若干年的交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合發(fā)展水平分析;

②由分析結(jié)果計(jì)算兩個(gè)系統(tǒng)的“協(xié)調(diào)發(fā)展度”，并據(jù)此劃定警限評價(jià)等級;

③以近期幾年的“協(xié)調(diào)度”數(shù)據(jù)為樣本，運(yùn)用相關(guān)模型預(yù)測未來年份的“協(xié)調(diào)發(fā)展度”;

④根據(jù)已確定警限等級和未來年份的“協(xié)調(diào)發(fā)展度”，判斷相應(yīng)年份2 個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性程度，若二者關(guān)系存在不協(xié)調(diào)的情形，則應(yīng)對相關(guān)問題進(jìn)行診斷分析。

通常情況下預(yù)警模型有模糊數(shù)學(xué)方法、粗糙集方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，但這些方法對歷史數(shù)據(jù)的要求較高，而欠發(fā)達(dá)地區(qū)交通—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)雖然從年鑒中也可以找到大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，但是由于政策的原因，這些數(shù)據(jù)之間的連續(xù)性不強(qiáng)，很多欠發(fā)達(dá)地區(qū)的交通基礎(chǔ)建設(shè)是從最近幾年開始大力投資的，因此歷史數(shù)據(jù)的可參考性并不大，鑒于此，我們這里采用灰色GM(1，1)來建立預(yù)警模型［6］。

一般建模是用原始的數(shù)據(jù)序列建立差分方程，灰色建模則是用原始數(shù)據(jù)序列作生成數(shù)后建立微分方程。

(1)數(shù)據(jù)的處理。若給定原始時(shí)間數(shù)據(jù)數(shù)列x(0)=(x(0)(1)，x(0)(2)，…，x(0)(n))。

這些數(shù)據(jù)多為無規(guī)律，隨機(jī)的，有明顯的擺動，若將原始數(shù)據(jù)列進(jìn)行一次累加生成即獲得新的數(shù)據(jù)列x(1)=(x(1)(1)，x(1)(2)，…，x(1)(n))。

在上式中，x(1)(1)=新生成的數(shù)據(jù)列為一條單調(diào)增長的曲線，增加了原始數(shù)據(jù)列的規(guī)律性，而弱化了波動性。

(2)建立微分方程。灰色系統(tǒng)建模思想是直接將時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為微分方程，即grey dynamic model，簡記為GM。GM(1，1)即表示含有一個(gè)變量的一階微分方程的動態(tài)模型，GM(1，1)模型一階微分方程為

4 算例

4.1 協(xié)調(diào)發(fā)展度評價(jià)

本文選取中部欠發(fā)達(dá)地區(qū)湖北黃岡市為評價(jià)對象，以黃岡市在十一五期間的五年為評價(jià)時(shí)間段，通過對2006、2007、2008、2009、2010 五年的黃岡統(tǒng)計(jì)年鑒上有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，在此基礎(chǔ)上得到指標(biāo)體系的原始數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS13·0 軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，指標(biāo)權(quán)重采用上述的熵權(quán)法計(jì)算得出，可以得到交通—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指標(biāo)五年評價(jià)值，見表2:

表2 經(jīng)濟(jì)、交通系統(tǒng)、協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度評價(jià)值

通過上面的計(jì)算我們得到了在十一五期間黃岡市交通—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度評價(jià)值，從上面可以看出在此期間，黃岡市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)從總體上來看都是在向前發(fā)展，兩個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度狀況比較理想。但兩者之間的協(xié)調(diào)發(fā)展度卻并不樂觀，從上面的等級表可以看出，十一五期間兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展度分別是比較不協(xié)調(diào)和比較不協(xié)調(diào)。可以看出，雖然在十一五期間該地區(qū)在交通基礎(chǔ)設(shè)施上加大了投資，投資額度超過了歷史上任何五年期，公路里程增長了，客貨運(yùn)量也有一定的增長，但對經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)并不十分顯著。

4.2 協(xié)調(diào)發(fā)展度預(yù)警分析

上面求得了近五年黃岡市交通—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展度分別為:0.410 2、0.662 1、0.683 4、0.716 1、0.735 8。這里我們運(yùn)用建立的基于GM(1，1)模型來預(yù)測未來兩年協(xié)調(diào)發(fā)展度。計(jì)算過程在MATLAB上運(yùn)行，MATLAB2007b 界面上運(yùn)行上面的計(jì)算程序，可得到對應(yīng)的GM(1，1)預(yù)測模型:X(t+1)=0.635 750.082467t－0.049 513，實(shí)際值與擬合值及預(yù)測結(jié)果的對比見表3。

表3 應(yīng)用GM(1，1)得到預(yù)測值及相應(yīng)的殘差、相對誤差

根據(jù)表3 可知，相對誤差值都比較小，而且真實(shí)值和預(yù)測值都相對比較接近，由此可知，運(yùn)用灰色理論建立GM(1，1)預(yù)測模型效果比較滿意。

根據(jù)所建立的GM(1，1)預(yù)測模型，可以預(yù)測出2011 －2012 年的交通—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度分別為:^x(2011)=0.754 3，^x(2012)=0.768 2。

本文通過構(gòu)建欠發(fā)達(dá)地區(qū)交通—經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展與預(yù)警模型，以湖北黃岡市為例，對該市的交通—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度進(jìn)行度量，結(jié)果顯示該地區(qū)在十一五期間，從單個(gè)系統(tǒng)上來看，交通系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在五年期總體水平都在向前發(fā)展，雖然交通基礎(chǔ)建設(shè)的投資額度加大，但過去五年兩個(gè)系統(tǒng)之間都是處在相對協(xié)調(diào)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，這與該地區(qū)投資比例是不相稱的。通過預(yù)警模型預(yù)測該地區(qū)未來兩年交通—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度如果按照現(xiàn)在的趨勢并不會有太大的改善，仍然沒有達(dá)到真正協(xié)調(diào)發(fā)展的狀態(tài)。

交通是基礎(chǔ)性的產(chǎn)業(yè)，交通基礎(chǔ)設(shè)施的改善會促進(jìn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這種促進(jìn)作用的大小不光取決于基礎(chǔ)設(shè)施的硬件條件，還應(yīng)有相關(guān)配套功能設(shè)施的完善。交通對經(jīng)濟(jì)作用的具體形式體現(xiàn)在交通設(shè)施的改善能夠提高交通效率，但一個(gè)完整的交通系統(tǒng)不僅需要硬件設(shè)施，還應(yīng)有微觀的交通企業(yè)做支撐。對于欠發(fā)達(dá)地區(qū)來說，由于沒有實(shí)力雄厚的大型交通企業(yè)，分散的個(gè)體經(jīng)營并不能產(chǎn)生運(yùn)輸?shù)囊?guī)模效應(yīng)，因此我們需要對當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)輸企業(yè)進(jìn)行政策上的優(yōu)惠和扶植，做大做強(qiáng)當(dāng)?shù)剡\(yùn)輸企業(yè)。同時(shí)，交通對欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用具體體現(xiàn)在能夠?qū)?dāng)?shù)氐霓r(nóng)產(chǎn)品運(yùn)送到外地，但在很多欠發(fā)達(dá)地區(qū)由于農(nóng)產(chǎn)品的創(chuàng)新性不夠、知名度不高而使農(nóng)產(chǎn)品大量的走出去遇到一定的阻礙，使得交通基礎(chǔ)設(shè)施的改善并沒有帶來貨運(yùn)量的明顯提升，這也是欠發(fā)達(dá)地區(qū)交通—經(jīng)濟(jì)沒有達(dá)到理想的協(xié)調(diào)狀態(tài)一個(gè)重要原因。因此，我們在大力發(fā)展欠發(fā)達(dá)地區(qū)交通的同時(shí)，還應(yīng)做好當(dāng)?shù)氐慕煌ㄆ髽I(yè)的培育和當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品的推廣工作，只有這樣交通對經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用才會顯現(xiàn)。

［1］ 楊世琦.不同協(xié)調(diào)函數(shù)對生態(tài)——經(jīng)濟(jì)——社會復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度影響分析［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007(3):151－154.

［2］ 韓躍，薛惠鋒.面向協(xié)調(diào)的區(qū)域“經(jīng)濟(jì)——環(huán)境”系統(tǒng)管理模型［J］.工業(yè)工程與管理，2006 (1):18 －22.

［3］ 張曉東，朱德海.中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)度預(yù)測分析［J］.資源科學(xué)，2003 (2):1 －6.

［4］ 程銳，劉塏榮.區(qū)域交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)性預(yù)警分析［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2010(1):53 －57.

［5］ 姜霞.區(qū)域交通運(yùn)輸系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展研究［D］.西安:西安建筑科技大學(xué)，2007.

［6］ 王慧敏，仇蕾.資源——環(huán)境——經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)診斷預(yù)警方法與應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2007.