基于灰色預(yù)測模型的上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量預(yù)測
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摘要：為準(zhǔn)確預(yù)測上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量，更好地建設(shè)上海國際航運中心，文章通過對上海1999-2009年水運和遠(yuǎn)洋貨運量的統(tǒng)計分析和研究，應(yīng)用灰色系統(tǒng)中的GM（1，1）模型，建立了上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量預(yù)測模型，通過預(yù)測模型運行并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確認(rèn)預(yù)測模型準(zhǔn)確度較高；最后以此預(yù)測模型對上海2012-2019年的水運和遠(yuǎn)洋貨運量進(jìn)行了預(yù)測。
論文關(guān)鍵詞：灰色預(yù)測模型,水運貨運量,遠(yuǎn)洋貨運量,準(zhǔn)確度,預(yù)測
國際和國內(nèi)貿(mào)易是推動航運業(yè)發(fā)展的主要動力，也是拉動國民經(jīng)濟增長的主要因素。在水運和遠(yuǎn)洋運輸規(guī)劃和發(fā)展中，船舶貨物運輸總量的規(guī)模和其增長的速度是水運和遠(yuǎn)洋運輸規(guī)劃和發(fā)展的重要指標(biāo)， 它關(guān)系到區(qū)域港口和航運發(fā)展的科學(xué)規(guī)劃，關(guān)系到水運和遠(yuǎn)洋運輸在綜合交通運輸體系中的比重和國際海上運輸?shù)馁Y源配置。上海地處長江三角洲的東緣，東瀕東海，南臨杭州灣，西接江蘇、浙江兩省，北界長江入海口，交通便利，腹地廣闊，是內(nèi)河運輸、江海運輸、沿海運輸和國際遠(yuǎn)洋運輸?shù)臉屑~港，每年完成的外貿(mào)吞吐量占全國沿海主要港口的20%左右。2009年上海港貨物吞吐量5.92億噸，位居世界第一；集裝箱吞吐量2500萬標(biāo)準(zhǔn)箱，世界第二[1]。2009年3月25日，國務(wù)院總理溫家寶主持召開的國務(wù)院常務(wù)會議上審議并原則通過了“關(guān)于推進(jìn)上海加快發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和先進(jìn)制造業(yè)、建設(shè)國際金融中心和國際航運中心的意見”，并提出“到2020年，將上�；窘ǔ膳c我國經(jīng)濟實力和人民幣國際地位相適應(yīng)的國際金融中心、具有全球航運資源配置能力的國際航運中心”。因此，科學(xué)地預(yù)測上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量在未來幾年的需求，將對上海國際航運中心的建設(shè)產(chǎn)生重大影響，并對上海經(jīng)濟社會發(fā)展和對外開放具有積極的促進(jìn)作用。
二、上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量研究
上海承擔(dān)著華東地區(qū)外貿(mào)貨物進(jìn)出口、長江沿岸港口和江浙地區(qū)內(nèi)河港口中轉(zhuǎn)等重要任務(wù)，通過對上海水運貨運量結(jié)構(gòu)的研究，我們發(fā)現(xiàn)上海水運貨運量主要由四部分組成，即：遠(yuǎn)洋貨運量、沿海貨運量、長江貨運量和內(nèi)河貨運量。根據(jù)上海統(tǒng)計年鑒的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示[2] [3]：上海水運貨運量占整個上海市貨運量的比重1999年為36.5%，2009年提高到49.3%，水運貨運量在1999年到2009年期間逐年增加，總增長幅度達(dá)近1.5倍。由此可見，上海水運貨運量占上海市整個貨運量的比重在逐年上升，水運在綜合運輸中的地位日益突出。但在研究中也發(fā)現(xiàn)，上海遠(yuǎn)洋貨運量占水運貨運量的比重1999年為35.6%，2008年下降為28.5%，遠(yuǎn)洋貨運量占整個水運貨運量的比重基本上維持在30%左右[2] [3] ，遠(yuǎn)洋貨運量與水運貨運量發(fā)展趨勢有差異。具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1：1999-2009年上海水運和遠(yuǎn)洋運輸貨運量歷年數(shù)據(jù)和圖1：1999-2009年上海水運和遠(yuǎn)洋運輸貨運量統(tǒng)計圖。
表1 1999-2009年上海水運和遠(yuǎn)洋運輸貨運量歷年數(shù)據(jù) 單位（萬噸）
年度
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
全部貨運量
44485
47954
49545
54196
58669
63180
68741
72616
78108
84347
76967
水運貨運量
16241
18442
19496
23174
26621
30148
34557
37342
41041
42729
37983
遠(yuǎn)洋貨運量
5783
7022
7129
7210
7832
8603
10091
11766
12575
12197
注：資料來源，上海統(tǒng)計年鑒（2009）。全部貨運量指包括公路、鐵路、水路和航空的貨物運輸量。
圖1 1999-2009年上海水運和遠(yuǎn)洋運輸貨運量統(tǒng)計圖
三、貨運量預(yù)測方法
預(yù)測就是利用現(xiàn)有的歷史資料和相關(guān)信息，運用科學(xué)合理的方法對未來的需求進(jìn)行科學(xué)的分析、估算和推斷。水運和遠(yuǎn)洋貨運量預(yù)測主要是對船舶貨物運輸總量的需求預(yù)測，從預(yù)測技術(shù)的方法來講，預(yù)測主要有兩大類：一是時間序列分析，如趨勢外推預(yù)測法、指數(shù)平滑法、灰色預(yù)測法；二是因果分析法，如回歸分析法和彈性系數(shù)預(yù)測法[5]。根據(jù)劉月卿等[6]的研究：灰色系統(tǒng)法、回歸分析法、彈性系數(shù)法和趨勢分析法四種單一模型比較研究后，灰色預(yù)測法是預(yù)測貨運量的有效方法；根據(jù)江愛平[7]的研究：灰色預(yù)測模型適用于區(qū)域水運貨運量預(yù)測，預(yù)測范圍越大互補情況越優(yōu)，而且精度也越好。
灰色系統(tǒng)理論（Grey System Theory）是由我國著名學(xué)者鄧聚龍教授根據(jù)“灰箱”概念拓廣而來，并于1982年在國際上率先提出灰色系統(tǒng)理論�；疑到y(tǒng)理論以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象。灰色系統(tǒng)對數(shù)據(jù)及其分布的限制要求小，主要通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價值的信息，實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的確切描述和認(rèn)識[8]。在進(jìn)行上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量預(yù)測過程中，我們可以取得歷年來上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，上海歷年國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP等相關(guān)數(shù)據(jù)，但其它對上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量的影響因素尚不清楚，相關(guān)數(shù)據(jù)也較少，則根據(jù)專家對貨運量預(yù)測方法的研究結(jié)果，在本文中考慮用灰色預(yù)測法進(jìn)行上海水運和遠(yuǎn)洋貨運量預(yù)測。
灰色預(yù)測法的具體預(yù)測步驟如下：
1．?dāng)?shù)據(jù)處理
給定原始時間數(shù)據(jù)數(shù)列
（
…，
），
一階累加生成新序列
=（
…，
，）
緊鄰均值序列：設(shè)
（
…，
）.
其中
.
2．建立微分方程和構(gòu)造矩陣
一階微分方程為
，這里的一個變量的一階微分方程模型，記做GM（1，1）模型。 構(gòu)造矩陣：
，
，
3．矩陣計算
記參數(shù)列為
，則
，按最小二乘法可求得：
=
。進(jìn)行矩陣計算，從而求得參數(shù)
。
4．求出預(yù)測模型
將參數(shù)代入時間函數(shù)得一次累加生成序列的預(yù)測模型：
再由還原公式
還原，可求得各個模擬值。
5．模型精度的檢驗
預(yù)測模型的精度可以通過后驗方差比值C和小誤差概率P來檢驗，具體方法為：
�。�1）計算殘差
：由實際數(shù)值和預(yù)測數(shù)值比較后得到；
�。�2）計算原序列
標(biāo)準(zhǔn)差
；計算殘差序列
的均值
和標(biāo)準(zhǔn)差|keyimg3
