组合模型对南通港集装箱吞吐量预测研究①

南通大学商学院　文鹏飞　汪通



组合模型对南通港集装箱吞吐量预测研究①

南通大学商学院文鹏飞汪通

摘 要：港口集装箱吞吐量是增强港口竞争力，提升港口经济效益的一个重要影响因素。准确预测港口集装箱吞吐量，对于港口发展具有重要作用。本文选取了1995年～2010年南通市港口集装箱吞吐量的数据，在灰色预测模型和三次指数平滑模型的基础上进行加权组合，建立组合模型预测2011年～2015年的集装箱吞吐量，通过对比分析，组合模型的预测结果比单一模型的预测结果更接近于实际值。最后，利用组合模型对2016年～2020年南通市港口集装箱吞吐量进行预测，并在预测结果的基础上结合南通港发展现状，对南通港今后的发展建设提出了一些建议，为“十三五”期间南通市港口更好地发挥在对接“一带一路”和长江经济带战略中的作用提供决策参考。

关键词：灰色预测模型三次指数平滑模型组合模型集装箱吞吐量预测南通

随着世界经济的快速发展与增长,集装箱运输也在迅猛发展。而集装箱吞吐量又是各大港口之间竞争的核心,因此港口集装箱吞吐量的科学预测对推动经济发展以及优化港口结构具有重大意义。在现有港口集装箱吞吐量预测研究中,国内外学者多采用灰色预测、时间序列预测、关联因素预测法、聚类分析等模型,以及多个模型相互组合形成的组合模型来进行研究,并且取得了丰硕的成果。如薛俊强(2013)选取时间序列模型中的ARIMA模型对宁波港集装箱吞吐量进行了预测[1];葛鹏飞(2013)、张维朋(2012)等学者利用组合模型分别对南京港和宁波港集装箱吞吐量进行了预测[2-3];王慧(2013)等学者利用三次指数平滑法对钦州港货物吞吐量进行了预测[4];李青(2013)、周灝(2013)等学者利用灰色预测模型对大连港、万州港集装箱吞吐量进行了预测[5-6]。本文以上所述研究成果为基础,结合南通港集装箱吞吐量近16年增长变化趋势,尝试采用灰色预测模型和三次指数平滑模型的组合模型对南通港集装箱吞吐量进行预测。

南通位居我国黄金海岸和黄金水道的要冲地区,其港口既可同国外各港通航,又可与长江诸港联动,是我国沿江沿海“T型”发展轴交汇区域的重要节点城市,地理位置特殊,对支撑“一带一路”建设和长江经济带发展具有重要作用。为了深入分析南通利用江海港口资源服务国家战略的作用和潜力,本文以南通市港口历年集装箱吞吐量作为研究对象,在灰色预测模型和三次指数平滑模型的基础上建立组合模型来对南通港未来几年内的集装箱吞吐量进行预测。

1　组合模型的构建

1.1建模原理

灰色预测理论是根据少量的、不完全的信息,建立一个能够表达信息发展的GM(gray model)模型,从而对事物的发展规律做出模糊性的长期描述[6]。目前,灰色预测方法在各领域应用非常广泛,但是灰色预测模型缺乏自学习、自组织和自适应能力,对信息处理能力较差,因而难以控制预测误差。

指数平滑预测法是在移动平均法基础上发展起来的一种时间序列预测分析方法,它是通过计算指数平滑值,对无规律的时间序列数据加以平滑,获得其变化规律及趋势,从而对现象的未来进行预测[4]。其兼容了全期平均法和移动平均法的优点,是生产预测中常用的一种方法,也用于中短期经济发展趋势预测。

1.2灰色预测模型

1.2.1模型构建

(3)建立一阶线性微分方程:

其中:

1.2.2模型求解

选用1995年～2010年南通港集装箱吞吐量作为历史数据建立灰色预测模型,通过spss软件进行数据处理,得出待估参数的值分别为-0.098和10.898。以2010年作为基期,得到灰色预测模型为:

1.2.3灰色预测模型预测南通港2011年～2015年集装箱吞吐量

选取南通港2010年集装箱吞吐量作为基期数据,对2011年～2015年集装箱吞吐量进行预测,预测结果见表1。

表1　2011年～2015年南通港集装箱吞吐量预测表

1.3三次指数平滑模型

1.3.1模型构建

三次指数平滑预测法的模型为:

1.3.2平滑系数的确定

对于α值的选定,本文利用spss软件中的数据分析工具进行精确计算,避免了手工条件下的计算误差,得出最优平滑系数为:α=0.956。

1.3.3模型求解

选取2010年作为基期,运用软件进行数据处理,最终得到三次指数平滑模型为:

1.3.4三次指数平滑模型预测南通港2011年～2015年集装箱吞吐量

令t=2010,通过模型计算可得到南通港2011年～2015年集装箱吞吐量数值,如表2所示。

表2　2011年～2015年南通港集装箱吞吐量预测表

1.4组合模型

为避免单一模型预测带来的巨大误差,提高预测精度,本文在上述两个模型的基础上进行加权组合,然后取其加权平均值作为最终的预测值。

1.4.1模型构建

1.4.2模型求解

本文采用均方误差法进行权重的确定,计算公式为:

1.4.3组合模型预测南通港2011年～2015年集装箱吞吐量

运用加权组合后得到的模型对南通港2011年～2015年集装箱吞吐量进行预测,结果如表3所示。

表3　2011年～2015年南通港集装箱吞吐量预测表

2　模型比较分析

2.1模型比较

运用三种模型对南通港2015年集装箱吞吐量进行预测,结果如表4所示。

由表4可知,组合模型拟合值的平均相对误差最小,优于各单项预测模型的预测结果。

2.2误差分析

虽然利用组合模型获得的预测值具有较高的精确度,但预测值与实际值还存在一定误差,究其原因,主要有以下两点。

表4　模型对比分析表

(1)本文分析数据平稳性欠佳,2008年～2009年受全球性金融风暴的影响,2009年的南通港口集装箱吞吐量出现需求低迷,数据出现波动,时间趋势不明显。因此在一定程度上降低了模型的精度。

(2)三次指数平滑模型平滑系数的确定过程中,由于历史数据的关系,本文通过spss软件计算出的指数平滑系数接近于1,显示预测数据对近期数据的依赖性较大,所以在进行长期预测时,将会导致误差增大。对进行组合预测模型具有一定影响。

2.3模型预测

根据上述组合模型对南通港2016年～2020年港口集装箱吞吐量进行预测,预测结果如表5所示。

表5　南通港2016年～2020年集装箱吞吐量预测表

由表6可知,2016年～2020年集装箱吞吐量的组合模型的预测结果,反映出南通集装箱吞吐量还是保持持续增长的趋势,符合近年来南通港集装箱吞吐量的发展状况和客观规律,预测结果具有一定的准确性。

3　结语

集装箱吞吐量作为衡量港口能力的一个重要指标,不仅体现了港口目前的发展水平,更反映出港口今后的发展潜力。本文通过构建组合模型对南通港2016年～2020年集装箱吞吐量进行预测,预测结果表明“十三五”期间南通港集装箱吞吐量将稳步上升。但是,从南通港当前发展现状来看,现有条件将不足以支撑“十三五”期间集装箱吞吐量的持续增长。为此,本文就南通港今后的发展提出以下几点建议,期望能够为“十三五”期间南通港的规划发展提供决策参考。

3.1加强交通网络体系建设力度

加强联动区域公路建设等级标准,提升公路覆盖面积,加快公路网络体系建设;强化内河航道建设,完善内河集装箱运输体系,大力改造内河集装箱码头、船舶及配套设施,实现南通港与内河航道网络的有效衔接;加快构建以南通港为中心的铁路网络运输体系建设,积极促进海铁联运发展,力争实现全方位、立体化的综合运输网络。

3.2建设组合港口群，协调发展

在通州湾江海联动开发区的助力下,南通港、洋口港、吕四港等港口依据自身特色,明确分工、协调发展,同时与连云港、盐城港双向互动,跨江合作。为“一带一路”战略的实施起到了更好的支撑作用。

参考文献

[1] 薛俊强.宁波港集装箱吞吐量预测模型的选择[J].华东经济管理,2013(05).

[2] 葛鹏飞.南京港集装箱吞吐量预测研究[J].港口科技,2013(11).

[3] 张维朋.组合预测模型在宁波港口集装箱吞吐量的预测研究[J].科技通报,2012(05).

[4] 王慧,陈浩.基于三次指数平滑法的钦州港货物吞吐量预测[J].珠江水运,2013(Z1).

中图分类号：F727

文献标识码：A

文章编号：2096-0298(2016)03(b)-138-04

基金项目：①国家级大学生创新训练计划资助项目(201510 304009Z )。