【佳作欣赏】渤海海峡跨海通道客货流量预测分析
渤海海峡跨海通道客货流量预测分析
编者按
运输通道的客、货流量预测一直是交通运输学和经济地理学的研究焦点和难点。由孙东琪助理研究员和陆大道院士等学者发表于2017年第8期《地理学报》的这篇论文，基于1990年-2015年的面板数据，选取26项指标，借助Excel、Spss、ArcGIS、MATLAB等技术平台，将客货流量指数模型、广义回归神经网络模型（GRNN）和交通可达性研究等多种方法有机结合，预测了2017-2050年渤海海峡跨海通道的客货流量、运输结构以及客货运输承载力。文章全面详实地研究了未来渤海海峡跨海通道的客货流量情况，分析、判断和预测了渤海海峡跨海通道建设的可行性与不可行性。
作者简介
孙东琪(1985-)， 男，中国科学院地理科学与资源研究所助理研究员, 中国地理学会会员， 主要研究方向为经济地理与区域发展。
陆大道(1940-)， 男，中国科学院院士，中国科学院地理科学与资源研究所研究员，中国地理学会理事长，主要研究方向为经济地理与区域发展。
研究内容
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选题
在国家重大工程建设方面，“ 渤海海峡跨海通(Bohai Strait Crosssea Channel, BSCC)建设”无疑是其中的焦点之一，其作为一项世界级的超巨型工程，综合各种因素来看，其投资建设的成本巨大将在4000 亿元以上。对于如此巨大的资金投入，不禁思考：BSCC的建设是否真的能带来积极的社会经济效应？很显然，答案是未知的。综观国内外巨大的桥隧大通道工程，许多处于亏损状态。究其原因，即是通道的实际年客、货流量远低于“可行性分析报告”中预测的理论流量。出现这种情况的主要原因有两个：首先是预测的不准确，其次是缺乏不可行性分析预测。因此，在跨海通道规划建设之初，应对其各项社会经济效应进行充分的论证。不仅论证效应的积极方面，更应重视其可能产生的消极影响。
2
数据来源
① 1991-2016 年中国统计年鉴；
② 1991-2016 年31 个省市区统计年鉴；
③ 1991-2016 年中国交通年鉴；
④ 中国2010 年人口普查资料；
⑤ 2015 年全国及31 个省市区国民经济和社会发展统计公报
⑥ 烟台大连二市实地考察调研数据资料。
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预测方法
时间序列曲线估算法
文章通过预测实验，选取了6 种时间序列曲线估算模型（一元线性、二次函数、复合函数、S型曲线、对数函数、逻辑函数），对全国和31 个省市区的26 项预测指标进行多次模拟仿真，选取拟合度最高的一种或两种叠加模型，作为相应预测指标的预测模型。
客货流量指数模型
引入“输入相关因素客、货流密度”和“输出相关因素客、货流密度”两个新概念，构建了基于修正重力模型的客货流量指数计算模型。根据预测的2016-2050 年的数据，利用客、货流量指数模型，即可计算出各年的相关区域的输入（输出） 客、货流量指数，再推算正通过BSCC潜在的客、货流量
广义回归神经网络模型（GRNN）
为弥补时间序列曲线估算方法对数据的要求比较高，易丢失数据信息的不足。借助MATLAB R2011b 平台的GRNN模块，建立广义回归神经网络结构模型，对上述各省区的客（货） 流量预测结果进行二次预测验证，用以确保预测结果的可靠性。本文所选取的1~16 项指标影响着客、货流量，作为GRNN网络输入因素；17~26 项指标为预测项，作为GRNN网络输出因素。GRNN结构模型如图2 所示。
可达性研究方法
基于2005 年和2014 年全国交通路网矢量数据，借助ArcGIS 空间分析平台，先后采用Dijkstra （迪杰斯特拉）单源和多源最短路径算法分别生成无固定出口交通和有固定出口交通的全国城市通达性图层，得出考虑多种交通方式的全国城市可达时间分布图。
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研究结论
通过万有引力模型的改进型对相关区域的客、货运量进行预测，而后通过建立GRNN模型（广义回归神经网络模型） 进行二次预测，用以验证第一次的预测结果。验证结果表明，两次预测的结果有一定的差距，但相关区域客、货运量的时空格局基本上没有明显的变化，说明第一次预测结果具有很高的可信度。
测算结果表明：① BSCC的建设，仅对辽东半岛的南部和山东半岛区域交通可达性影响较大。② BSCC 建成后将全国城市的平均出行时间成本降了9min，但城市出行成本的变异系数没有显著变化。③ BSCC建成后，全国55.78%的地级以上市可达性指数得以改善，平均降低时间成本16 min。
预测结果表明，2030 年GDP和总货运量增长率相等，为5.56%，此后，一直到2050 年，GDP增长率均大于总货运量的增长率，而且差距越来越大。这说明随着科学技术的进步，每增加一个单位的GDP，所需要的货运量将逐渐减少。因此，2030-2050 年，全国货运量将非常平稳缓慢的增加，未来的客、货运量并不会高速增长。
预测表明，中方案，2020-2050 年，BSCC 的客流量由933 万人增加到10635 万人；货流量由10711 万t 增加到13970 万t；标准小客车日流量由5615 辆增加到64557 辆，
Highlights
A 理论上，引入了不可行性分析预测的视角。在BSCC建设进行可行论证的基础上，引入不可行性分析，将可行性与不可行性论证的对比分析研究。弥补了仅进行可行性论证，预测结果过于乐观的不足。
B 数据上，利用统计数据与调研与数据相结合数据源进行研究，保证研究结果的真实、有效。模型上，将多种时间序列曲线估计方法有机结合，并通过GRNN进行校对，保障了模型的预测精度。
摘 要
在搜集整理1990-2015 年26 年的相关统计年鉴数据和实际调查数据的基础上，选取26项指标，以经济地理学和交通地理学原理为指导，以区域人口、经济、城镇化发展趋势为轴线，对未来渤海海峡跨海通道（Bohai Strait Cross-sea Channel,BSCC）潜在的客、货、车流量进行预测。预测涉及省区、全国和世界（国际贸易）三个层面和高、中、低三种方案。由于预测的时间长（2017-2050 年），设定7 个特征年份。本文借助EXCEL、SPSS、ArcGIS、MATLAB R2011b 等技术平台，采用时间序列曲线估算法、建立客货流量指数模型、建立GRNN模型、交通可达性研究等多种方法有机结合进行预测；并在预测基础上进行以下分析：① 2020-2050 年BSCC客货流量结构及发展趋势；② 2020-2050 年BSCC 客、货、车流量结构及发展趋势；③ 2020-2050 年BSCC 客货运输承载力；④ BSCC 建设的可行性与不可行性；⑤ BSCC 建设的经济效益。
预测结果表明：2050 年以前建成BSCC，将会出现“特大工程特大亏损”的状况。在这种情况下，还将对BSCC 的海运产生颠覆性影响，其损失将是巨大的。2040 年以前完全没有必要建设BSCC，即使2050年，其建设与否，也应该根据2050年前后社会经济发展的实际情况而定。
引
用
本
文
孙东琪, 陆大道, 王振波,等. 渤海海峡跨海通道客货流量预测分析[J]. 地理学报, 2017, 72(8):1486-1507.
Sun D, Dadao L U, Wang Z, et al. Predictive analysis of passenger and goods flow of Bohai Strait Cross-sea Channel[J]. Acta Geographica Sinica, 2017.
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资料来源：地理学报
文章来源：学术无界
本期编辑：林睿、吴强强、赵杰