基于物流數(shù)據(jù)對(duì)云南省重要節(jié)點(diǎn)城市識(shí)別與成因探究

楊志南 吳淼晶鑫 張夢(mèng)娟 程子豪 王俊巖

西南林業(yè)大學(xué)

一、引言

云南省位于我國(guó)西南邊陲，地形地貌以山地為主，所以公路運(yùn)輸為云南省骨干運(yùn)輸方式，且公路貨運(yùn)量占總貨運(yùn)量的88.7%，能有效表征云南省物流現(xiàn)狀。當(dāng)前對(duì)物流網(wǎng)絡(luò)研究主要以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，王偉從鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施、停靠站點(diǎn)及系統(tǒng)換乘三個(gè)方面構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)，分別為物理網(wǎng)、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)與換乘網(wǎng)三種模型進(jìn)行拓?fù)湫苑治觯岢隽酥匾?jié)點(diǎn)方法。戢曉峰以云南省為研究對(duì)象，采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法，分析旅游業(yè)驅(qū)動(dòng)的云南省區(qū)域航空網(wǎng)絡(luò)時(shí)空演變特征。裴玉龍基于公共交通網(wǎng)絡(luò)出行的空間可達(dá)性度量模型，有效地評(píng)價(jià)軌道交通對(duì)城市公共交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的改善作用。王璞對(duì)人工調(diào)查以后發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)公交網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度存在成本大、周期長(zhǎng)、不精確、覆蓋線路及區(qū)域有限等問題，基于GPS 數(shù)據(jù)和地圖匹配算法，分析典型區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行態(tài)勢(shì)。左微為提取大宗貨物運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，選擇網(wǎng)絡(luò)總體特征、空間組織、運(yùn)輸聯(lián)系以及貨物種類生成等指標(biāo)，構(gòu)建了考慮實(shí)際運(yùn)量的區(qū)域大宗公共運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提取方法。等方面進(jìn)行研究分析，賈鵬選取了110 個(gè)物流樞紐承載城市為研究?jī)冬F(xiàn)，從點(diǎn)線面三個(gè)角度刻畫了中國(guó)物流樞紐承載城市貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)空特征，剖析了其演化驅(qū)動(dòng)機(jī)制。本文通過高速公路收費(fèi)站數(shù)據(jù)，計(jì)算出重要節(jié)點(diǎn)城市，再結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析，為云南省物流網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及城市發(fā)展提供理論依據(jù)。

交通發(fā)展與常住人口、城市間的距離、地方經(jīng)濟(jì)等都密不可分，城市中人口的增加或減少所帶來的基礎(chǔ)設(shè)施減少與貨品流動(dòng)城市都會(huì)相應(yīng)改變。城市間距離將直接影響運(yùn)輸?shù)某杀尽５胤浇?jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)貨運(yùn)和人口的吸引也是呈現(xiàn)正相關(guān)的。綜上本研究選取各區(qū)縣常住人口、地方財(cái)政支出、社會(huì)消費(fèi)品零售額、人均地區(qū)生產(chǎn)總值4 個(gè)自變量構(gòu)建關(guān)系矩陣分析，影響云南省高速公路貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的形成因素。

表1 研究假設(shè)

二、研究方法

（一）PageRank 算法

對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重要性排序，通過PageRank 算法實(shí)現(xiàn)，其算法原理為，將縣域當(dāng)作節(jié)點(diǎn)，縣域間的貨運(yùn)量作為網(wǎng)絡(luò)邊，貨運(yùn)量作為對(duì)選擇該節(jié)點(diǎn)城市的指標(biāo)，X 節(jié)點(diǎn)城市到Y(jié) 節(jié)點(diǎn)城市的運(yùn)量作為Y 節(jié)點(diǎn)城市的選擇條件，X 節(jié)點(diǎn)城市被選擇次數(shù)越多，證明X 節(jié)點(diǎn)城市重要程度越高，如式所示：

式中：N 為網(wǎng)絡(luò)區(qū)縣節(jié)點(diǎn)總數(shù)；α 為阻尼因子；Kout（Pi）即從縣域Pi處流向其他區(qū)縣的貨運(yùn)量。節(jié)點(diǎn)值越大，該節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要性越高。

（二）節(jié)點(diǎn)度

一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)直接連接的總和，能夠反映單一節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要性。物流網(wǎng)絡(luò)中度中心度要考慮點(diǎn)入度和點(diǎn)出度，點(diǎn)入度表現(xiàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)被關(guān)注程度，體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的吸引力，點(diǎn)出度表現(xiàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)關(guān)注其他節(jié)點(diǎn)的程度，體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)積極性。在貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)入度為貨運(yùn)到達(dá)城市運(yùn)量，點(diǎn)出度為發(fā)送城市的運(yùn)量。

式中，Xij是網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣中的元素，表示兩區(qū)縣之間是否存在相連邊，當(dāng)相連邊出現(xiàn)存在貨運(yùn)量時(shí)Xij≠0，貨運(yùn)量越大Xij也越大；反之則為0。

（三）Pearson 相關(guān)系數(shù)

皮爾遜相關(guān)系數(shù)定義為秩變量之間的相關(guān)系數(shù)。對(duì)于容量為n 的樣本，將n 個(gè)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為等級(jí)數(shù)據(jù)，如式所示：

其中，rxy表示兩個(gè)變量 x、y 之間的線性相關(guān)程度，rxy的值在 -1 和 +1 之間分別為xi、yi的平均值。

三、縣域重要節(jié)點(diǎn)分析

（一）PageRank 值計(jì)算

首先將云南省高速公路物流數(shù)據(jù)構(gòu)建貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，通過式（1）計(jì)算其PageRank 值，對(duì)其進(jìn)行重要性排序，可知各區(qū)縣重要程度差異較大，如2 表所示。排名首位的節(jié)點(diǎn)為昆明市呈貢區(qū)，PageRank 值為0.629818，其次為昆明市安寧市與大理州大理市，PageRank 值分別為 0.546898 和 0.490937，網(wǎng)絡(luò)中排名最靠后的為綏江縣，PageRank 值為0.020555。并采用Arcgis 進(jìn)行可視化得出重要節(jié)點(diǎn)城市區(qū)縣主要以滇中城市群為主，滇中、滇南，滇西所占比例較少，有明顯的包圍滇中城市群的趨向；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要呈現(xiàn)發(fā)散性分布，如圖1所示。

圖1 云南省重要節(jié)點(diǎn)城市

（二）節(jié)點(diǎn)度值計(jì)算

通過式（2）對(duì)云南省貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行以重量為權(quán)節(jié)點(diǎn)度的計(jì)算，得出點(diǎn)出度與點(diǎn)入度最大值的節(jié)點(diǎn)區(qū)縣均為昆明市轄區(qū)，其中排名第一的區(qū)縣為西山區(qū)，點(diǎn)出度與點(diǎn)入度為8 557 95 和8 241 33，表明昆明市為云南省重要經(jīng)濟(jì)中心、客貨集散區(qū)，在物流網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)輸聯(lián)系與貨品容納能力較強(qiáng)。點(diǎn)出度與點(diǎn)入度最小值的節(jié)點(diǎn)區(qū)縣為麗江市古城區(qū)、臨滄市臨翔區(qū)、文山州丘北縣點(diǎn)出點(diǎn)入度均為0，與其他區(qū)縣聯(lián)系較弱，各節(jié)點(diǎn)區(qū)縣點(diǎn)出度與點(diǎn)入度比值為1.01，基本實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)量出入平衡。

表3 云南省部分區(qū)縣節(jié)點(diǎn)度值

四、成因探究分析

通過式（2）分析，回歸結(jié)果較為理想，說明地區(qū)生產(chǎn)總值、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、常住人口、地方財(cái)政預(yù)算支出，能有效揭示云南省縣域物流網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)成的重要節(jié)點(diǎn)城市的形成機(jī)理，如表2 所示。

表2 云南省部分區(qū)縣Pagerank 值

根據(jù)分析結(jié)果得出，影響云南省重要節(jié)點(diǎn)縣域的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)從大到小分別為地區(qū)生產(chǎn)總值、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、常住人口、地方財(cái)政預(yù)算支出，影響點(diǎn)出度與點(diǎn)入度的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)從大到小排序也同樣分別為地區(qū)生產(chǎn)總值、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、常住人口、地方財(cái)政預(yù)算支出，重要節(jié)點(diǎn)縣域的量化結(jié)果顯示相關(guān)性系數(shù)分別為0.738、0.708、0.552.0.325，點(diǎn)出度與點(diǎn)入度的量化結(jié)果顯示相關(guān)性系數(shù)分別為0.727、0.703、0.505、0.278 與 0.701、0.678、0.457、0.285，均通過了 99%的顯著性檢驗(yàn)。排名均以滇中城市為主，其次為滇東、滇西、滇南等各地州市主要市轄區(qū)，該區(qū)域?yàn)樵颇鲜〉貐^(qū)生產(chǎn)總值較高區(qū)域，體現(xiàn)出重要節(jié)點(diǎn)城市的形成主要受到地區(qū)生產(chǎn)總值的帶動(dòng)；社會(huì)消費(fèi)品零售總額能有效影響貨物運(yùn)輸，表明重要節(jié)點(diǎn)城市與社會(huì)消費(fèi)品零售總額有較強(qiáng)聯(lián)系；常住人口與地區(qū)所產(chǎn)生的貨運(yùn)量呈正相關(guān)，所以常住人口與重要節(jié)點(diǎn)城市具有一定聯(lián)系；隨著云南省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地方財(cái)政預(yù)算支出較多影響基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，正向影響重要節(jié)點(diǎn)城市的形成。

表4 云南省物流重要節(jié)點(diǎn)城市形成因素分析

五、結(jié)論

本文基于云南省高速公路收費(fèi)站數(shù)據(jù)，在對(duì)數(shù)據(jù)清洗和整合基礎(chǔ)上，以云南省物流為研究對(duì)象，對(duì)重要節(jié)點(diǎn)識(shí)別及成因探究。得出結(jié)論如下：

1. 云南省重要節(jié)點(diǎn)城市排名中昆明市所屬區(qū)縣均排前列，重要節(jié)點(diǎn)城市分布以滇中城市群為主，向滇東、滇西、滇南等區(qū)域逐級(jí)遞減。

2.云南省區(qū)縣節(jié)點(diǎn)間的點(diǎn)出度、點(diǎn)入度比值為1.01，區(qū)縣節(jié)點(diǎn)滿足貨運(yùn)量出入平衡，度值分布與重要節(jié)點(diǎn)排序基本一致，驗(yàn)證重要節(jié)點(diǎn)城市的可靠性。

3.重要節(jié)點(diǎn)城市、點(diǎn)出度、點(diǎn)入度的形成因素從大到小排序均為地區(qū)生產(chǎn)總值、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、常駐人口、地方財(cái)政預(yù)算支出。