基于灰色模型的港口吞吐量预测Word格式.doc

基于灰色模型的港口吞吐量预测Word格式.doc

《基于灰色模型的港口吞吐量预测Word格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于灰色模型的港口吞吐量预测Word格式.doc（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

GM（1,1）模型

ApplicationofGreyModelforthePredictionofPortThroughput

Abstract

Internationalshippingmarketisonemarketwithhighcompetition,complicatedenvironment,andspecialrisks.Politicalevents,economicalchanges,andnaturalfactorsallcausedifferenteffectuponthetrendofports’throughput,andthenincreasetheoperatingrisksofthethroughputoftheport.Thereforeitisveryimportantfortheoperatinganddevelopmentofinternationaldrybulkindustrytoanalyzethechangesininternationalshippingmarketandgettherulesofmarketdevelopment.

Basedongreyprocessingonrawdataandgraymodel,greypredictioncandiscoversthedevelopmentlawmastersystem,andthefuturestateofthesystemtomakequantitativepredictionsofscience.Inthispaper,thepassengerofNingboportandChina'

sironoreimportsareusedtotestthegraypredictionmodel.Theresultsshowthatthegreypredictionmodelcanreflectthetrendofshippingmarket.Greypredictionmodelcanguidetheportmanagerstoadapttothevagariesofthemarket.Itcanbeusedtogetareasonablebusinessstrategysupporting,andspeeduptheportlogisticsservicechain,improveservicelevelsofoperationalefficiencyandoperationalmanagementinthroughputoftheportplanning.

目录

1绪论 1

1.1论文研究的背景 1

1.2论文研究的目的与意义 2

1.3港口吞吐量预测的研究与发展 3

1.4本文主要研究的主要内容 4

2港口吞吐量的影响因素分析 5

2.1国家宏观经济对港口吞吐量的影响 5

2.2港口经济腹地发展对吞吐量的影响 5

2.3我国对外贸易的发展对港口吞吐量的影响 6

2.4影响吞吐量其他因素 6

2.4.1世界经济发展趋势的影响 6

2.4.2相邻港口的竞争 6

2.4.3服务水平对吞吐量影响 7

2.4.4港口的集疏运能力影响 7

2.5吞吐量不确定影响因素 7

3灰色理论和灰色模型 9

3.1灰色理论的产生与发展 9

3.2灰色理论的基本观点 9

3.3灰色系统理论 10

3.3.1灰数 10

3.3.2灰数白化与灰度 11

3.3.3序列算子与灰色序列生成 11

3.3.4灰色关联分析 12

3.4灰色预测模型 12

3.4.1GM（1，1）模型 12

3.4.2模型检验 14

4GM（1，1）模型应用实例 16

4.1宁波港客运量预测 16

4.2中国铁矿石进口量预测 21

5总结 25

参考文献 26

致谢 27

附录程序清单 28

III

1绪论

1.1论文研究的背景

港口是具有水陆联运设备和条件，供船舶安全进出和停泊的运输枢纽。

是水陆交通的集结点和枢纽，工农业产品和外贸进出口物资的集散地，船舶停泊、装卸货物、上下旅客、补充给养的场所。

伴随着2l世纪经济全球化和区域化进程的加速，港口面临着提供增值服务和拓展功能的新历史使命。

港口作为国际运输的枢纽接口和国际经贸的支撑平台，其参与经济腹域的资源要素配置、综合物流的作用正在凸现。

中国沿海港口建设重点围绕煤炭、集装箱、进口铁矿石、粮食、陆岛滚装、深水出海航道等运输系统进行，特别加强了集装箱运输系统的建设。

贸易自由化和国际运输一体化的发展，现代信息技术及网络技术也伴随着经济的全球化高速发展，现代物流业已在全球范围内迅速成长为一个充满生机活力并具有无限潜力和发展空间的新兴产业。

现代化的港口将不再是一个简单的货物交换场所，而是国际物流链上的一个重要环节。

特别是进入21世纪以后[1]，经济全球化进程加快，科技革命迅猛发展、产业结构不断优化升级、综合国力竞争日益加剧。

为适应国际形势变化和国民经济快速发展的需要，在激烈的竞争中立于不败之地，全国各大港口都在积极开展港口发展战略研究，开发建设港口信息系统，并投入大量资金进行大型深水化、专业化泊位建设，掀起了又一轮港口建设高潮。

至2006年底，全国港口拥有万吨级以上生产泊位1030个，中国港口完成吞吐量49.1亿吨，同比增长17.7％；

完成集装箱吞吐量7580万标准箱，增长23％。

中国的港口货物吞吐量和集装箱吞吐量已连续三年位居世界第一。

中国幅员辽阔，海岸线长达1.8万公里，优越的自然环境和悠久的航运发展史为中国发展水路运输提供了良好的条件。

中国外贸进出口90%以上的货物都是通过港口运送的。

中国沿海200公里范围内的62个地级以上城市占全国人口的24%，GDP占全国的42%，进出口总额占全国的85%。

我国沿海地区是国内经济最活跃、海洋运输最繁忙、经济核心城市分布最密集的地区。

从其发展进程看，沿海地区的迅速繁荣与港口的促进作用密不可分。

合理的港口布局和高效的港口经营是中国促进经济增长和扩展国际经济活动的重要保证。

伴随着近些年外贸依存度的迅速攀升，中国对港口外贸运输的依赖也是越来越明显。

经过高强度的建设发展，中国的港口部门正逐步摆脱“瓶颈”状态，成为国民经济持续快速发展的重要依托，并将继续进入跨越式发展的新阶段。

中国港口集装箱吞吐量增长迅猛，不仅外贸货物运输的集装箱化程度迅速提高，国内物资交流采用集装箱运输的势头也越来越强劲，集装箱运输成为港口吞吐量的主要增长点。

在过去的十多年，中国港口集装箱吞吐量一直保持了强劲的增长势头，是全球增长最快的市场。

继2003年中国港口集装箱吞吐量跃居全球第一位之后，2007年集装箱吞吐量超过1亿标准箱，又成为中国港口发展史上的标志性事件。

在数量增长的背后，更为重要的是，中国集装箱港口发展的质量和结构不断优化，可持续发展的基础不断巩固和强化。

随着港口市场竞争的不断加剧，配合中国新一轮重化工业布局的调整，沿海港口资源整合的趋势逐步增强。

港口资源整合是为了满足港口所在区域货物航运与港口能力均衡发展的需要，是释放市场配置港口要素资源的空间的需要，整合的目的是为了“共赢”。

通过分工合作，将同一经济区划内有限的岸线资源集约化开发和经营，实现优势互补。

比如上海港相继与宁波、重庆、武汉、芜湖、南京、南通、扬州等港口签订了合资协议和合作意向，实现了长江流域和沿海集装箱业务资源的整合，为上海国际航运中心建设确立了良好基础。

1.2论文研究的目的与意义

港口充当国际集装箱运输体系的枢纽和对外交流的窗口的角色，在促进国际贸易和地区经济发展中起着及其重要的作用，集装箱物流作为一种重要的经济资源，与资金，信息，人才，能源一样，同样是促进地区经济发展的重要动力和吸引跨国资本和跨国制造业的一个重要条件，成为港口城市参与国际经济大循环的有效途径。

因此，各个国家和地区对各自港口在国际集装箱运输体系的作用和地位都十分关注。

在全球经济和贸易持续增长以及集装箱船舶大型化的背景下，由于船公司对港口的使用和更加集中，枢纽港与支港日益分离，各港口为了争夺枢纽港，甚至区域性中心港的地位，都在力争扩大市场份额，竞争非常激烈。

现代港口都需要科学的管理，管理的核心是决策，而决策的前提是预测，所以科学合理的吞吐量预测是进行正确决策和规划的基础，是集装箱码头规划过程中最为基础也最为关键的一步。

集装箱吞吐量是宁波港的重要经济指标之一，吞吐量预测是港口规划及其可行性研究的重要组成部分，它的准确与否关系到港口的发展战略，经营策略，基本设施投资规模，港口的布局，泊位选址以及集疏运相关的综合运输的建设。

只有对吞吐量进行了准确的预测，才能做出科学，合理的集装箱码头规划。

1.3港口吞吐量预测的研究与发展

港口吞吐量预测属于经济预测范畴，经济预测是研究客观经济过程而确定未来一定时期发展趋势的科学，借助于科学的方法论和技术手段，并根据客观经济过程的历史演变和发展规律，对未来一定的时期内经济发展的趋势和状况进行描述，分析。

做出估计和推断。

经济预测的目的在于通过对客观经济现象历史规律的探讨和现状的研究，揭示其对未来经济活动的影响。

经济预测的质量取决于采用的预测方法的科学性和对客观经济现象深入了解的程度。

集装箱吞吐量预测方法可分为定性预测和定量预测两大类。

定性预测一般都以专家为索取信息的对象，组织各方面的专家运用专业知识和经验，通过直观的方法对过去和现在发生的问题进行综合分析，从中找出规律，对今后的发展趋势和前景做出主管推测。

国内外比较流行的定性预测方法主要是货源调查法，情景预测法，主观概率法和“Delphi”法等。

定性预测有点在于可以在缺乏数据和原始资料的情况下，做出比较正确的推断和预测，且简单易行，其缺点在于预测误差依赖于专家的选取，一般精度不是很高。

其中“Delphi”是全球最常用120多种预测法中使用权重比例最高的一种，是由主持预测的机构确定预测的课题并选定专家，预测专家之间彼此匿名不发生横向关系，预测机构通过函询收集专家意见，并加以综合整理后，再反馈给各位专家，征求意见，如此反复几次，会出现一种统计的稳定性，使专家的意见趋于一致，从而作为最后的预测结果。

定性的预测方法在数据资料缺少或没有的情况下应用较多，一般用于系统未来发展趋势的预测。

定量预测是依据调查所得的数据资料，运用数学，概率论于数理统计或智能的方法，近似地揭示对象及其影响因素的数量变动关系，建立对应的预测模型，据此对预测目标做出定量的预测方法。

主要有时间序列预测法，回归分析法，趋势外推法，灰色预测法，组合预测法，神经网络法，支持向量机法。

但是一般对统计数据和原始资料要求较高。

但是一般对统计数据和原始资料要求较高，下面就简单的介绍一下这几种模型。

时间序列预测，就是用历史数据构造时间序列模型，然后借助模型进行外推以预测未来。

时间序列预测法有两个假设前提：

一是决定事物过去发展的因素，在很大程度上也将决定事物的未来发展。

二是事物发展过程一般属于渐进变化，而不是跳跃式变化。

常用的时间序列预测模型有移动平均法和指数平滑法。

移动平均法需要存储大量数据，存在滞后现象，由于现在宁波港正处于经济快速增长期，沿海各港口运量都呈现快速增长趋势，所以这种方法并不适合用于宁波港港口吞吐量的预测。

指数平滑预测法，以历史数据为依据，进行预测的前提是，过去存在的各种因素的影响和发展趋势将在今后继续下去，当经济发展趋势突然上升或下降时，指数平滑法就难以适应。

因此用于长期预测误差较大。

回归预测是一种通过分析事物之间的因果关系和影响程度进行预测的方法。

回归模型是根据统计学原理推导得出的，对于每个数据点都予以同等重视，还可以对预测模型和预测值进行统计检验和分析。

港口吞吐量与经济指标之间都有相互关系，可以选择某一经济变量作为相关关系分析中的自变量，以吞吐量作为应变量，建立回归方程。

回归预测建立在大量数据基础上，寻求隐藏在随机性后面的统计规律性，需要较多的历史统计数据。

趋势外推法的假设条件是:

假设事物发展过程没有跳跃式变化，一般属于渐进变化；

假设事物的发展因素也决定事物未来的发展，其条件是不变或变化不大。

确实外推法的实质是利用某种函数分析模型预测对象某一参数的发展趋势，主要有多项式曲线预测模型，指数曲线预测模型，对数曲线预测模型。

人工神经网络是模拟生物神经系统的结构和功能，通过大量的简单计算单元通过极其丰富和完善的连接而构成的自适应非线性系统。

在实际应用当中，由于会受到系统内外很多不确定性因素的影响，导致吞吐量的变化具有复杂的不确定性和时变性，此时便很难用精确的数学模型来表示吞吐量的变化规律。

1.4本文主要研究的主要内容

本文绪论部分介绍了我国港口发展的现状，分析了课题研究的重要意义并介绍了港口吞吐量预测的研究现状。

第二部分介绍了影响港口吞吐量的一些因素。

第三部分介绍了灰色系统及灰色预测系统的相关知识。

第四部分介绍了GM（1,1）模型的两个应用实例，分别是宁波港客运量预测及以中国铁矿石进口量预测为例验证灰色预测模型的有效性。

最后一部分是对全文的总结。

2港口吞吐量的影响因素分析

预测一个港口的吞吐量就必须要分析影响这个港口吞吐量的各个因素，定性与定量的分析这些因素的影响程度，在此基础上建立一个预测港口吞吐量的模型，才能有效的对这个港口的吞吐量进行预测。

港口企业与其它企业所处的宏观环境相差无几，主要包括政治、经济、技术、社会、文化和自然环境等。

一般情况下，对港口吞吐量的研究，应多侧重于宏观经济环境的分析。

全面、准确，及时地掌握和分析，并找出对吞吐量发展趋势有主要影响的相关因素，判定影响因素与吞吐量的基本发展趋势，是预测港口吞吐量的基础。

就港口来说，港口自身生产条件和自然环境是无法改变或者很难改变的，即使变化，在短期内变化也不会很大，所以对我们吞吐量预测的结果影响很小。

在本文中我们将不予考虑。

下面我们主要从宏观经济环境入手，分析宏观经济发展水平对港口的吞吐量影响[3-12]。

2.1国家宏观经济对港口吞吐量的影响

港口是国民经济运行的晴雨表，港口运输属于国民经济基础产业，国民经济的发展速度与港口生产的增长息息相关。

通过近几年来的数据进行分析，我国国民经济发展与交通运输业有很强的相关性。

我国目前正处在工业化过程当中，第二产业即加工制造业将是经济增长的主要产业和经济发展的支柱产业，工业产值占全国的比例上升必将导致以制成品为主的集装箱运输需求的迅速、稳定增长。

2.2港口经济腹地发展对吞吐量的影响

港口腹地是港口服务对象的来源地和目的地，腹地的经济规模越大、发展水平越高的地区运输需求则越大。

腹地范围内经济发展水平，自然资源分布状况，生产力布局，资源开发利用程度，是影响港口吞吐量最直接的因素。

所以对吞吐量预测，必须要进行腹地分析，腹地分析主要指腹地利用港口的情况，

换言之，就是分析腹地利用港口进出口货物的数量和比重。

一般而言，腹地进出口贸易和货类结构具有相对的稳定性，但是随着腹地经济的发展，生产布局和产业结构调整等相关因素的影响，也在逐步地发生变化，这一点要特别注意。

腹地分析一般按照省份、地区分别进行。

近些年来，由于港口建设的加快和港口吞吐能力的增加，港口腹地交叉的情况不断增多。

对交叉腹地货源市场的研究应特别注意腹地对不同港口的利用情况要逐一进行分析。

港口分为腹地型和中转型等几种，但是，无一例外的，这些港口都有着深厚的腹地经济实力，由于强大的腹地经济实力，进出口货物数量必然丰富，因此使得港口的航线密集，集疏运发达，而且由于马太效应，这样的港口还会吸引更多的中转货物，进一步提高港口的吞吐量。

2.3我国对外贸易的发展对港口吞吐量的影响

近年来中国对外贸易总额的迅速增长，促进了海运业的高速发展。

从全球经济一体化趋势看，中国正在成为世界加工制造业的中心，中国经济将进一步融入世界经济，中国作为世界主要贸易国家的地位将进一步巩固。

中国海运业未来将面临重要的发展机遇，对外贸易的快速发展必将产生巨大的运输需求。

随着我国加入WTO后关税的降低和非贸易壁垒的取消，国家进出口总额仍将持续快速增长，这都为我国港口运输业提供了广阔的发展空间。

中国货物的进出口约90%以上要通过海洋运输来完成。

我国在改革开放方针指引下，对外贸易取得了飞速发展，2005年我国对外贸易总额己超过14221亿美元。

中国加入世贸后，随着大经贸格局形成，进出口强势带动港口吞吐量快速增长。

2.4影响吞吐量其他因素

2.4.1世界经济发展趋势的影响

港口行业作为外向型经济的代表，将分享世界经济复苏的成果。

地区经济发展导致地区对外贸易增长，必然带来地区间港口航运需求上升。

如近些年来亚太地区经济保持了快速增长的势头，世界经济重心正在向亚太地区转移，导致了亚太地区对外贸易与航运的繁忙。

2.4.2相邻港口的竞争

影响港口企业的社会因素有很多，因为港口与社会是紧密结合在一起的，港口不是生存在真空中的，需要与外部社会的交流、协作，受社会的各种因素影响。

因此，港口与其它企业的竞争与合作也是影响港口的吞吐量的重要因素。

相邻港口的分析是企业战略环境分析研究的核心问题之一，要充分了解相邻港口的现状及发展态势。

要根据相邻港口的地理位置、吞吐量增长的速度等特点、国内外航线的构成、港口航道、泊位、集疏运条件、经营水平与经济效益、腹地与用户等方面的情况。

应通过寻求相互之间的合作，使各港口之间形成分工合理、联系密切的港口群体，达到合理的战略分工，实现双赢。

2.4.3服务水平对吞吐量影响

港口的服务水平也是影响港口的吞吐量的一个因素。

港口的工作效率越高，待泊的船舶越少，港口的生产能力就越高。

吞吐量就越大。

港口企业的工作效率是港口企业管理水平的一个重要指标，是港口服务水平的主要标志，是反映港口经营竞争力的重要指标，是港口综合能力的主要组成部分，只有提高港口的工作效率，才能切实提高港口的经营竞争力，工作效率的提高是港口发展的基础。

特别是随着信息业的高度发展，现代港口作为信息集散地的地位越来越明显，所以，港口企业的信息化程度也是影响企业经营竞争力的重要因素。

现在，我国的港口纷纷建设EDI中心，就是为了适应电子商务和信息传递数字化的趋势，保证企业跟得上技术和经营理念进步的步伐。

所以，港口企业想要提高吞吐量，就要结合自身条件，提高服务水平和工作效率，尽量减少船舶待泊时间，及提高了港口的利用率，及生产能力，从而提高吞吐量。

2.4.4港口的集疏运能力影响

集疏运交通系统是港口赖以生存的外部环境，由铁路、公路、水路与城市道路及相应的交接港站组成，一座现代化的大港，必须有多通路、多方向与多种运输方式组成的畅通的集疏系统。

港口是水路、公路、铁路、管道运输的交汇点，共同形成了以港口为中心的集疏运网络。

因此，一个城市要发展港口，首先就要发展与港口配套的集疏运设施。

如青岛港，为了增加港口的吞吐量，争取建成“北方国际航运中心”，在将港口向黄岛方向迁移的同时，修建了环胶州湾高速公路，与山东省内发达的公路运输系统连成一片，保证了公路的集疏运畅通，而且，还修建了一条专用铁路通往黄岛，保证了铁路网的畅通。

再比如上海港，在发展大小洋山深水码头的同时还要修建跨海大桥，建设港湾新城，以保证港口的配套服务及集疏运畅通。

然而，从港口业目前的吞吐能力看，港口现有的吞吐能力依然跟不上实际吞吐量，结构性总供给不足比较严重，巨大的需求缺口使得具备天然垄断优势的港口行业具备较高的成长性。

2.5吞吐量不确定影响因素

FDI、贸易摩擦、国家政策、社会发展如城市化率、奥运会的影响、国际原油价格。

加入WTO后，促进我国港口业发展主要有以下几个方面:

（1）为港口业提供更有利的发展环境。

港口业是与宏观经济环境联系最为密切的行业之一，宏观经济的好坏直接决定港口业的繁荣与萧条。

入世将会推动我国国民经济的增长和产业结构的优化。

据有关专家测算，入世初期，随着进出口贸易和引进外资规模的扩大，可使我国GDP每年增长2.94%。

港口货物吞吐量将有较大增长。

（2）美元走软带来人民币升值加剧了中国出口产品的价格优势。

沿海的主要集装箱港口都会因此而收益，其中我们强烈看好以后几年以出口为导向的沿海各地区集装箱和货物吞吐量的增长。

这些不确定因素对吞吐量的影响，虽然不能预测，但可以使港口企业对规划目标进行调整。

3灰色理论和灰色模型

3.1灰色理论的产生与发展

1982年，北荷兰出版公司出版的《系统与控制通讯》杂志刊载了我国学者邓聚龙教授的第一篇灰色系统理论论文“灰色系统的控制的问题”，同年。

《华中工学院》发表邓聚龙教授的第一篇中文论文《灰色控制系统》，这两篇论文的发表标志着灰色系统这一学科诞生

1985年，灰色系统研究会成立，灰色系统相关研究发展迅速。

1989年，海洋出版社出版英文版《灰色系统论文集》，同年，英文版国际刊物《灰色系统》杂志正式创刊。

目前，国际，国内300多种期刊发表灰色系统论文，许多国际会议把灰色系统列为讨论专题。

国际著名检索已检索我国学者的灰色系统论著3000多次。

灰色系统理论应用范围已拓展到工业，农业，社会，经济，能源，地质，石油等众多科学领域，成功的解决了生产，生活和科学研究中的大量实际问题，去得了显著成果。

3.2灰色理论的基本观点

（1）灰色系统理论认为，系统是否会出现信息不完全的情况、取决于认识的层次、信息的层次和决策的层次，低层次系统的不确定量是相当的高层次系统的确定量，要充分利用已知的信息去揭示系统的规律。

灰色系统理论在相对高层次上处理问题，其视野较为宽广；

（2）应从事物的内部，从系统内部结构和参数去研究系统。

灰色系统的内涵更为明确具体；

（3）社会、经济等系统，一般不存在随机因素的干扰，这给系统分析带来了很大困难，但灰色系统理论把随机量看作是在一定范围内变化的灰色量，尽管存在着无规则的干扰成分．经过一定的技术处理总能发现它的规律性；

（4）灰色系统用灰色数、灰色方程、灰色矩阵、灰色群等来描述，突破了原有方法的局限．更深刻地反映了事物的本质；

（5）用灰色系统理论研究社