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陆岛水上客运发展研究 摘要 随着沿海岛屿的开放开发，一系列沟通陆岛两地的陆路通道纷纷 在建。在陆路通道建成前后，势必会给传统的陆岛水上客运造成一定 的影响，主要表现在：首先，陆路通道建成前，由于岛屿地区的经济 建设和产业发展对陆岛交通运输的需求将不断加大，这将进一步加重 陆岛水上客运的负荷。其次，陆路通道建成后，又会造成陆岛水上客 流量的分流，给陆岛水上客运带来一定的冲击。针对上述影响，为了 确保陆路通道建成前后陆岛客运交通的顺利衔接，实现陆岛水上客运 持续、稳定地发展，本文着重对陆岛水上客运发展演变趋势，陆岛水 上客运发展对策进行了系统深入的研究。其主要成果如下： 1 、结合陆岛水上客运交通系统的特点，从理论上分析比较了回归 分析法、指数平滑法和灰色预测法的技术特性，选定灰色预测法作为 陆岛交通客流量的预测方法，并应用于陆岛水上客流量的预测。 2 、在o d 调查的基础上，运用过江路径成本时间分析法研究了陆 路通道建成后对陆岛水上客流量的分流影响；并运用马尔柯夫链分析 法进一步研究了这种分流影响的稳定状态。 3 、在上述研究的基础上，对陆岛水上客运发展阶段特征进行了研 究分析，并从理论上进行了阶段划分。 4 、最后，提出了陆岛水上客运发展的对策，一是通过实现供需平 衡，二是通过提高竞争力，实现陆岛水上客运稳定、持续地发展。 本文的研究对今后解决类似问题具有一定的参考价值。 关键词：陆岛交通，水上客运，发展对策 陆岛水上客运发展研究 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n t o ft h ec o a s t a li s l a n d s 。l o t so fl a n d p a s s a g e s b e t w e e nm a i n l a n da n di s l a n d ，s u c ha sb r i d g e sa n dt u n n e l s a r eu n d e rc o n s t r u c t i o n ，w h i c h i n f l u e n c e st h et r a d i t i o n a lw a t e r w a y p a s s e n g e rt r a n s p o r t f ir s t l y ，b e f o r et h el a n dp a s s a g ei s c o m p l e t e d ， t h eb u r d e no ft h ew a t e r w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r tg e t sh e a v i e rs i n c e t h ed e m a n do ft h et r a n s p o r tb e t w e e nm a i n l a n da n di s l a n dk e e p s i n c r e a s i n g w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m ya n di n d u s t r yi n i s l a n d s e c o n d l y ，a f t e rt h el a n dp a s s a g ei sc o m p l e t e d t h es h u n to f t h ep a s s e n g e rf l o wt a k e sp l a c eb e c a u s et h el a n dp a s s a g ea t t r a c t s p a r t o ft h e p a s s e n g e r sw h oc o m e - a n d g o b e t w e e nm a i n l a n da n d i s l a n d t h i sb r i n g st h ew a t e r w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r tas t r i k e i n or d ert om a k et h et r a d i t i o n a lw a t e r w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r tk e e p d e v e l o p i n gs t a b l y ，t h i s d i s s e r t a t i o nm a k e sf o c u so nt h ep a s s e n g e r f l o wa n da n a l y z e st h et r e n do ft h ew a t e r w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t d e v e l o p m e n t ，i ta l s o d i s c u s s e st h es u b j e c to fh o wt or e a l i z et h e s t a b l ed e v e l o p m e n to ft h ew a t e r w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r tb e t w e e n m a i n l a n da n di sj a n d t h em a i nr e s e a r c hr e s u l t sa r ea sf o i i o w s ： f i r s t l y ，a c c o r d i n g t ot h ec h a r a c t e ro ft h ew a t e r w a yp a s s e n g e r t r a n s p o r ts y s t e m ，i tm a k e sc o m p a r i s o nb e t w e e nr e g r e s s i o na n a l y s i s e x p o n e n t i a ls m o o t h i n ga n dg r a yp r e d i c t i o n ，a n da p p l i e s t h e g r a y m o d e lt op r e d i c tt h ew a t e r w a yp a s s e n g e rf l o wb e t w e e nm a i n l a n da n d i s l a n di nt h ef u t u r e s e c o n d l y ，o nt h eb a s i so fo di n v e s t i g a t i o n ，i ta p p l i e st h er o u t e c o s t - t i m em o d e lt oa n a l y z et h es h u n ti n f l u e n c eo ft h ep a s s e n g e rf l o w c a u s e db yt h el a n dp a s s a g ea f t e ri ti s c o m p l e t e d f u r t h e r m o r e ，i t s t u d i e st h e s t a b l es i t u a t i o no ft h es h u n ti n f l u e n c ew i t hm a r k o v a n a l y s i sa sw e l l t h i r d l y ，i t d e s c r i b e st h et r e n do ft h e w a t e r w a yp a s s e n g e r t r a n s p o r td e v e l o p m e n t a n dd i v i d e st h e d e v e l o p m e n tc o u r s e i n t o 2 堕璺查圭查墨茎垦曼墨 t hr e ep h a s e s f i n a l l y ，i tp u t sf o r w a r dt h em a i ns o l u t i o n s t or e a l i z et h es t a b l e d e v e l o p m e n t o fw a t e r w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t o n ei st ob a l a n c et h e s u p p l ya n dd e m a n d i nt h ew a t e r w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r tm ar k e t t h e o t h e ri s t o i m p r o v e t h ec o m p e t e n c eo ft h ew a t er w a yp a s s e n g e r t r a n s p o r tb yt a k i n gc e r t a i nm e a s u r e m e n t s t os u mj t u p t h i s d i s s er t a t i o ni sf o rr e f e r e n c et os o l v et h e s i m i l a rpr o b l e mi nt h ef u t u r e y u ey e ( e n g i n e e r i n ge c o n o m i c s a n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db ys h o uj i a n m i n k e y w o r d s ：t r a n s p o r t b e t w e e nm a i n l a n d a n di s l a n d w a t e r w a y p a s s e n g e rt r a n s p o r t d e v e l o p m e n ts t r a t e g y 3 论文独创性声明 飞6 4 1 0 2 6 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 论文中除了特剐加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已 经发表或撰写过的研究成果。其他同恚对研究的窟发襄所做的贡献筠已 在论文中作出了孵确的声明并表示了谢意。 作者签名： 呼咻哗p 论文使用授权声明 本人间意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 育权保留送交论文复印件，允许论文被套阅和借阅；学校可以上网公布 论文豹全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其僬复制手段保存论 文。保密的论文径解密后遵守此规定。 师膨醐 f 2 呈 陆岛水上客运发展研究 引言 我国拥有18 0 0 0 多公里的海岸线和数以千计的大小岛屿。随着对外开 放的不断扩大和沿海中一t b 城市的崛起，一些沿海岛屿的区位优势和资源潜 能日益显现，沿海岛屿经济带已渐成气候，外向经济逐步扩大，正破为我 国开放开发的新热点和经济发展的新增长点。为此，有关部门正规划兴建 沿海岛屿同陆上沟通的一系列陆路通道。到目前为止，拟与全国铁路联网 的海南岛西部铁路与琼州海峡通道工程，其前期工作已基本完成。崇明岛 的“南隧北桥”通道工程，目前已经国务院批准立项，可望2 0 0 8 年左右建 成通车。舟山群岛连接宁波和上海的全长2 5 7 公里的多座跨海大桥工程， 其初步规划已通过专家论证，计划用1 0 年时间建成。在山东半岛的烟台与 辽东半岛的大连之间，渤海海峡跨海火车渡轮通道工程正在加紧筹建；在 山东蓬莱、长岛与辽宁旅顺之间的“南桥北隧”跨渤海通道也在拟建之中。 一系列新的交通设施，如大桥、隧道和铁路等的建设将给连接陆岛的 传统客运方式一一水上客运带来一定的影响，主要表现在：首先，陆路通 道建成前，由于岛屿地区的经济建设和产业发展对陆岛交通运输的需求将 不断加大，势必进一步加重陆岛水上客运的负荷；其次，陆路通道建成后， 又会对陆岛水上客流量造成分流影响，给陆岛水上客运发展带来冲击。面 对上述影响，陆岛水上客运该以何种态势谋求发展，又该采取何种策略来 面对机遇和挑战? 这些都是值得去探讨、去研究的问题，而且迫在眉睫， 但目前，国内对于此类问题的研究基本上处于一种孤立、零散的状态。 针对以上分析，为了确保陆路通道建成前后陆岛客运交通的顺利衔接， 实现陆岛水上客运持续、稳定地发展，本文按照系统的观点和系统分析方 法，首先分析了陆岛水上客运的现状、特点、存在问题以及发展趋势；其 次，研究了陆路通道建成前后陆岛水上客运的发展演变，划分了陆岛水上 客运发展的三个阶段；最后，提出了陆岛水上客运发展的对策。 本文的研究、论述在理论和实践两方面都具有重要意义。在理论方面， 本文从系统的角度出发，将系统工程学、运输经济学、交通规划理论和交 通运输发展战略理论有机的结合在一起，以定性和定量相结合的方法，建 立了一套比较完整的研究该类问题的思路。在实践方面，本文的研究对今 后解决类似的问题具有一定的参考价值。 堕璺查圭查墨茎垦堕塑一 第一章陆岛水上客运发展概述 一、陆岛水上客运现状 我国拥有1 8 0 0 0 多公里的海岸线和数以千计的大小岛屿。随着经济的 发展和改革开放的深化，一些有经济价值和旅游价值的岛屿相继被开发利 用，颇具特色的陆与岛之间的水上客运便应运而生。2 0 世纪9 0 年代以来， 我国的水上客运从总体上来看已处于萎缩状态，但陆岛水上客运凭借其得 天独厚的地理优势，客运量保持稳步增长。 目前，我国的陆岛水上客运从区域分布来看，航线主要集中在渤海湾 和琼州海峡，其余则分布在长江口、杭州湾及沿海其他岛屿之间。 从陆岛水上客运设施来看，码头主要建于2 0 世纪8 0 年代和9 0 年代， 不少地区一些于上个世纪5 0 年代建造的码头也仍在使用中，明显不适应地 区经济的发展。 从陆岛水上客运运力来看，有常规客船、客滚船、高速船、旅游船和 双体高速船等组成，绝大多数是常规客船，其运输市场逐渐萎缩，面临着 数量多、船龄大、船型小等问题。客滚船主要集中于环渤海湾地区、琼州 海蛱和舟山群岛。客滚运输潜力较大，但造价高、更新困难，目前的客滚 船大多为二手进口船，船龄偏大，存在安全隐患；高速船和旅游船是新兴 船型，船龄偏低，但船舶运力较小。 从陆岛水上客运市场管理体制来看，陆岛水上客运市场宏观调控机制 不完善，部分地区无序竞争严重，市场准入与退出机制还未形成。 二、 陆岛水上客运的特点及存在问题 ( 一) 陆岛水上客运的主要特点 l 、符合可持续发展的理念 陆岛水上客运与陆路客运相比，更符合现代文明所提出的可持续发展 的思想。根据可持续发展的理念，社会发展不仅需要满足当代人的发展的 需求，同时也应满足后代对发展的需求。这就提出了对于不可再生资源如 何利用的问题。陆岛水路运输利用的是天然水系，不占用开发价值更大、 陆岛水上客运发展研究 不可再生的土地资源。而连接陆岛的陆路通道，虽然是跨水而建，但它需 要较长的陆上引桥作为辅助，这就会占用大量的土地资源，这必然使我们 的后代可利用的土地空间越来越小。而与此同时，宽阔的水路却不能得到 应有的利用，这实际上是一种资源不平衡利用所造成的资源浪费。 2 、可提供舒适的活动空间 船舶客舱空间大，使旅客有较大的活动空间，舒适感较强，有可能实 现水上的城市化生活。在旅游出行中，实现旅游项目的前移，即旅游活动 可以从登船开始。 3 、乘客可以随身( 随船) 携带较多的物品 由于船舶空间较大，往往对乘客的所带物品重量和体积限制较小。 4 、满足人们体验水上旅行的新鲜感觉 人类既惧怕水，但又想亲近水，这种需求为发展水上旅游项目提供了 市场。 ( 二) 陆岛水上客运存在的主要问题 1 、位移速度慢 人的位移相比货物的位移，对时间的快捷性要求更高。而陆岛水上客 运恰恰是速度上无法与陆上交通方式相比。 2 、客运航线的局限性 陆岛水上客运航线受到现有水系、码头、泊位等布局的影响，作为运 输工具往往不能单独地完成旅客的全程运输。而多种方式的换乘必然造成 换乘站的时间滞留，使全程运输的时间延长，这对旅客而言是难以忍受的。 只要有更直接、更便利的出行方式选择，也必定造成旅客的弃船登陆行为。 3 、安全性问题 虽然就一般情况而言，乘船应该是安全的。从某种意义上看，这一点 原本应该是陆岛水上客运的优点。但是，近几年由于缺乏基本的安全营运 技术条件，客船频频出事，给人留下了坐船不安全的深刻印象。 三、 陆岛水上客运发展的方向 1 、客船运输向滚装化方向发展 客滚船是一种在“门到门”运输开发中发展起来的高技术、高附加值 船型，主要运送旅客、行李和车辆，其与普通船舶最大的区别是其将货物 装卸方式由垂直方向的“吊上吊下改为水平方向的“滚上滚下”。它具有 操作灵活方便、周转快、装卸设备投资低、对码头结构要求不高等优点。 由于它能够车、客同行，避免陆路绕行的诸多不便，给异地间的人员往来 和物资交流提供最便捷的运输途径的优势，因此客滚船运输在陆岛之间的 短途水运中具有发展优势。 2 、客船运输向高速化方向发展 半个世纪以来，各种运输工具的运行速度都有了较大幅度的提高，进 入上个世纪8 0 年代以后，世界高速客船的数量每年大约以5 的速度递增。 高速船今后的发展趋势是：高速化、节能化、大型化、高性能( 优良耐波 性、优良稳定性、优良操纵性等) 以及向客、货运并举的方向发展。 3 、客船运输向旅游化方向发展 随着我国经济的持续发展，人民生活水平的不断提高，旅游已经成为 人们生活的一个重要组成部分。人们的出行不再仅仅为了做单的事，而 且还加入了旅游的成分，因此水上旅游人数增长很快。根据国外的经验， 旅游客运的发展趋势是：客船和旅游业等部门进一步密切配合，形成集吃、 住、行、游、娱、购于一体的全方位旅游服务；以多样化的旅游船适应不 同层次游客的需求：确保航行安全：增加舒适性：提高服务质量：船型向 吃水浅、噪音低、活动空间大的方向发展。 通过以上的分析，可知滚装化、高速化、旅游化是未来陆岛水上客运 发展的方向。 4 陆岛水上客运发展研究 第二章陆岛水上客运需求预测 一、陆岛水上客运需求特征及影响因素分析 ( 一) 陆岛水上客运需求的概念 陆岛水上客运需求是指在一定的时期内，一定的价格水平下，社会经 济生活在往来于陆岛之间的旅客的空间位移方面所提出的具有支付能力的 需要。它包含以下六项要素： i 、旅客运输需求量，也称客流量，用来说明陆岛水上客运需求的数量 与规模。 2 、流向，指旅客在陆岛之问发生空间位移时的空间走向，表明客流的 出发地和目的地。 3 、运输距离，也叫流程，指旅客在陆岛之间发生空间位移的距离。 4 、运输价格，简称运价，是运送每位往来于陆岛之间的旅客所需的运 输费用。 5 、运送时间和送达速度，又称流时和流速，前者是往来于陆岛之i s 1 的 旅客发生空间位移时从出发地到目的地之间的时间；后者是指往来于陆岛 之间的旅客发生空间位移时从出发地到目的地之间单位时间内位移的距 离。 6 、旅客运输需求结构，是按往来于陆岛之间的旅客的不同旅行目的对 运输需求的分类。旅客旅行目的来源于生产和消费两个不同的领域，由此 产生两种不同性质的运输需求：其一，生产性运输需求。与人们生产、交 换、分配产品等活动有关的运输需求。例如因工、商务外出、承接加工项 目洽谈的旅行、工程技术人员外出学习考察等。其二，消费性运输需求。 指阻消费性需求为旅行目的的运输需求。例如旅游、度假、探亲访友等。 就陆岛水上客运而言，旅客运输需求结构具体体现在以下三种客流分布上： 第一，公务客流。主要是政府机关、企业职工因公出差、外出考察等 形成的客流。 第二，旅游客流。包括与文化有关的旅行、与旅客身体有关的旅行或 为满足个人某种爱好的旅行等形成的客流。这部分客流呈现上升趋势。 第三，节假日和季节性客流。多为职工、学生探亲、访友形成的客流。 陆岛水上客运发展研究 但也有因旅游和外出打工形成的客流。 ( 二) 陆岛水上客运需求的特征 1 、派生性 在经济生活中，如果一种商品或服务的需求是由另一种或几种商品或 服务派生出来的，则称该商品或服务的需求为派生需求，引起派生需求的 商品或服务需求为本源需求。陆岛水上客运需求是由社会经济活动的需求 派生出来的，因为旅客提出位移要求的目的并不是位移本身，而是为实现 生产或生活的目的，完成陆岛之间的空间位移只是其为了实现真正目的而 必不可少的一个环节。所以，相对陆岛水上客运需求而言，社会经济活动 是本源需求，运输需求是派生需求。因此，研究陆岛水上客运需求要以陆 岛两地社会经济活动为基础。 2 、规律性 陆岛水上客运需求起源于社会经济活动，而社会经济的发展及增长速 度具有一定的规律性，因此，陆岛水上客运也具有规律性。岛屿开发，导 致岛屿经济的迅速发展，这必然带动陆岛水上客运需求的增长。 3 、不平衡性 陆岛水上客运需求的不平衡体现在时间、空间和方向上。 时间上的不平衡主要起因于农业生产的季节性、节假日和旅游季节等。 空间上的不平衡主要起因于人口分布、地区经济发展水平、运输网络 布局等。 4 、个别需求的异质性 这种异质性是指陆岛水客运系统中个别运输需求对陆岛水上客运时间 和速度要求不同；对运价水平要求的不同等。 ( 三) 陆岛水上客运需求的影响因素 l 、经济发展水平 运输需求是派生需求，是由社会经济活动这一本源需求引起的。因此， 陆、岛两地的经济发展水平对陆岛水上客运需求的影响不言而喻。 2 、人均收入水平的高低 在旅客运输需求中，除生产性和工作性客运需求外，还有一部分就是 生活性客运需求，如探亲、访友、旅游、外出休养等所产生的客运需求。 这些需求虽然会随人们收入的提高而增加，但最终还要受到收入水平的制 约。虽然，陆岛之间陆路通道的建成，会对陆岛水上客运造成影响，但对 于些收入水平较低的旅客而言，如果陆路运输费用比水路运输费用高， 陆岛水上客运发展研究 他可能仍会选择水上客运方式。 3 、旅游业发展情况 随着社会经济的发展，旅游需求在整个生活需求中的比重将会越来越 高。陆岛水上旅游客运需求比一般的客运需求更具潜力。因此，在分析陆 岛水上客运需求的发展变化时，要重视对岛屿旅游业，尤其是水上旅游项 目发展的考虑。 4 、客运业的发展情况 客运业的发展，不仅体现在运输设备数量的增加上，而且还体现在运 输服务质量的提高上。它对客运需求的影响表现在刺激客运需求和抑制客 运需求两个方面。因此，如果陆岛水上运输布局合理，运输工具充分，技 术性能先进，运输服务优良，将会刺激客运需求的产生；否则，运输发展 滞后，则会抑制客运需求。 5 、运价水平的高低 运价水平的变动对客运需求的变动有着直接的影响。在运价提高时， 客运需求自然会减少；相反，运价降低时，客运需求会有一定的提高。 二、陆岛水上客运需求调查 在了解了陆岛水上客运需求特征与影响因素之后，就需要有定的统 计指标和实际数据来量化地反映出陆路通道建成后对陆岛水上客运的影 响。从目前已有的统计口径来看，现成的指标和数据都无法全面、有效地 对陆路通道的影响进行分析研究，因此必须借助市场调查的方法。 ( 一) 陆岛水上客运需求调查概述 陆岛水上客运需求调查是以陆岛水上客运需求及与其相关联的一切方 面为对象，了解其历史、现状及影响其发展变化的诸因素的活动。通过调 查获得的实际数据是进行科学研究不可或缺的必要条件，在陆岛水上客运 发展研究的各个阶段都离不开各式各样来自实际的数据，以帮助建立模型 或检验理论推导的正确性。 陆岛水上客运需求调查内容主要包括： 1 、旅客的基本信息，如年龄、职业、收入等： 2 、旅客出行起讫点分布及流向； 3 、旅客的出行目的； 4 、旅客过江( 河、海) 船舶的选择； 7 陆岛水上客运发展研究 5 、旅客过江( 河、海) 时间的选择； 6 、陆路通道建成后，旅客对于两种过江( 河、海) 方式的偏好程度。 ( = ) 陆岛水上客运需求调查程序 陆岛水上客运需求调查具有很强的科学性，为了保证调查的准确性， 必须遵循一定的科学程序。 陆岛水上客运需求调查一般可分为3 个阶段6 个步骤，其基本程序如 图2 一l 所示。 图2 1 l 、确定调查目的。陆岛水上客运需求调查的目的是要通过调查获得实 际数据，建立模型，对陆路通道建成前后陆岛水上客运的演变趋势进行分 析研究。 2 、确定调查项目和调查方案。在认真研究调查目标的价值、资料获得 难易程度和所需费用多少的基础上，经过对比分析后，确定具体的调查项 目a 然后根据调查项目的要求，具体确定调查地点、调查方法、调查人员 等调查方案。 3 、选择资料的收集方式： 。调查方法：通常可以采用抽样调查的方法，即从调查对象的总体中 抽出一部分对象作为样本进行调查，从而推断总体情况。它可以使研究人 员在较短的时间内用较少的人力和费用，获得比较准确的调查资料。 调查对象：主要是指来往于陆岛两地的旅客、居民等。 调查地点：通常可以选择在码头、分区内等地进行调查。 调查时间：什么时候调查最合适，一般视具体情况而言。 调查次数：一次调查或多次调查。 4 、设计调查表格。调查表格和问卷设计的好坏，直接关系到调查内容 的质量。为此，在调查过程中，为了有针对性地收集有关数据或文字资料， 事先必须根据调查内容，设计各种不同的统计表格和问卷。 5 、收集调查资料。调查资料的收集是陆岛水上客运需求调查的重点。 6 、分析整理。对调查结果进行审查、分类和分析等。 通过上述6 个步骤，就可以利用调查结果，并结合现有的统计资料， 展开下一步的研究工作。 三、陆岛水上客流量预测技术及模型构造 ( 一) 预测概述 l 、预测定义 。 预测是运用各种知识和科学手段分析研究历史资料和调研资料，对事 物发展趋势或可能的结果进行事先的推测和评估。简言之，预测就是由过 去和现在去推测未来，由已知去推测未知。 预测由预测信息、预测分析、预测技术和预测结果四部分组成。预测 信息就是在调查研究的基础上所掌握的反映过去、揭示未来的有关情报、 数据和资料；预测分析就是将各方面的信息资料，经过比较、核对、筛选 和综合，进行科学的分析、测算；预测技术就是预测分析所用的科学方法 或手段；预测结果就是在预测分析的基础上最后提出的事物发展的趋势、 程度、特点以及各种可能性结论。 2 、预测的发展 预测作为一个古老的概念，自从人类诞生以来，预测活动就已经存在 了。然而，预测发展成为一门较为系统成熟的理论，则是上世纪五六十年 代的事情。到目前为止，有关预测的技术方法己多达几百种，但这些方法 绝大多数还处于试验阶段，真正在实际中得到比较广泛应用的不是很多。 ( 二) 预测方法的分类 按预测方法的性质，大致上可分为定性预测法、回归预测法和时间序 列预测法三类。 l 、定性预测法 陆岛水上客运发展研究 它是以逻辑判断为主的预测方法。这一类方法主要是通过预测者所掌 握的信息和情报，并结合各种因素对事物的发展前景作出判断，并把这种 判断定量化。它普遍适用于对缺乏历史资料的事件进行预测，或对趋势转 折进行预测。具体方法有德尔菲法、主观概率法、头脑风暴法、领先指标 法等。 2 、回归预测法 回归分析是研究变量与变量之间相互关系的一种数理统计方法，应用 回归分析可以从一个或几个自变量的值去预测因变量将取得的值。回归预 测中的因变量和自变量在时间上是并进关系，即因变量的预测值要由并进 的自变量的值来旁椎。这一类方法不仅考虑了时间因素，而且考虑了变量 之间的因果关系，具体方法有一元线性回归预测法、多元线性回归预测法、 非线性回归预测法等。 3 、时间序列预测法 它是一种考虑变量随是时间发展变化规律并用该变量以往的统计资料 建立数学模型作外推的预测方法。由于时间序列预测法所需要的只是序列 本身的历史数据，因此，这一类方法应用得非常广泛。具体方法有时间序 列分解分析法、移动平均法、指数平滑法、趋势外推法、自适应过滤法、 博克斯詹斯法、灰色预测法、状态模型等。 现代预测方法的发展，往往是各种方法交叉运用、相互渗透，很难做 出截然的划分。因此，对上述的分类不能绝对化。例如，回归预测法和时 间序列预测法的共同特点都是偏重于统计资料，以便建立数学模型进行预 测。在此，把以数学为主的预测方法习惯上称为定量预测法。因此，预测 方法以可归纳成定性预测法和定量预测法两类。 ( 三) 陆岛水上客流量预测方法的选用 在选择预测方法时，应考虑三个主要问题：即合适性、费用性和精确 性。任何一种预测方法都是建立在一定的假定条件之上的，而任何一种假 定条件都无法囊括现实世界中错综复杂的关系，因此，必须考虑方法的适 用条件a 也就是说，一个合适的方法不仅要适合于影响被预测项目的因素， 而且也应适合于预测的环境和条件。表2 1 中概括了一些常用预测方法的 特点。 堕些查圭奎垩垄垦竺壅 表2 1各种预测方法的特点 方法时间范围适用情况应做工作 短、中、 对缺乏历史统计资料趋 需做大量的调查研究 定性预测法势面临转折的事件进行 长期工作 预测 自变量与因变量两个变为两个变量收集历史 一元回归预测法短、中期 量之间存在着线性关系数据，十分费时间 因变量与两个或两个以 为所有变量收集历史 多元回归预测法短、中期上自变量之间存在着线 数据，十分费时侗 性关系 因变量与一个或多个其必须收集历史数据，并 非线性回归预测法短、中期它自变量之间存在某种 用几个非线性模型试 非线性关系验 当被预测项目的有关变只需要因变量的历史 趋势外推法中、长期量用时间表示时，用非线 资料，用趋势试探时费 性回归时 适用于一次性的短期预 分解分析法短期测，要消除季节变动的因 只需要序列的历史资 料 素 不带季节变动的反复预只需要因变量的历史 移动平均法 短期 测 资料 具有或不具有季节变动只需要困变量的历史 指数平滑法短、中期 的反复预测资孝斗，建模费时 适用于趋势形态的性质只需要因变量的历史 自适应过滤法 短期随时间的变化，而且没有 资料，但检查模型时费 季节变化时 适用于任何序列的发展 博克斯一詹金斯法 短期 形态的一种高级预测方计算过程复杂、繁琐 法 适用于时序的发展呈指 灰色预测法 短、中期 收集对象的历史数据 数趋势 从表中可以发现，上述各种预测方法各有其优点和缺点。前人在进行 客流量预测时，多采用回归分析法和二次指数平滑法，对此作者稍作评述。 1 、回归预测法 回归预测方法也称相关因素分析法。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。它具有三个主要优点： 一是能研究预测对象与相关因素的相关关系，抓住预测对象变化的实 质原因，因而预测结果比较可信； 二是能给出预测结果的置信区间和置信度，从而使预测更加完整和客 观； 三是考虑了相关性，能应用有关的数理统计方法对回归方程进行统计 检验，因而对预测对象变化的转折点具有一定的鉴别能力。 但回归预测也有它的缺点：就是不论数据是什么时候发生的，都认为 各数据对预测对象的影响程度相等，这往往不符合实际情况；而且如果出 现新数据时，一般要重新估计回归方程和重新进行相关分析。另外，利用 回归预测模型进行外推预测，即对自变量数值范围以外进行预测，因为不 能肯定此时预测对象与相关因素是否还存在密切的相关关系，故需要收集 新的资料数据和根据专业知识作出定性判断后，才可以进行预测。 2 、指数平滑法 指数平滑法是根据历史资料的上期实际数和预测值，用指数加权法进 行预测的一种方法，此法实质上是由加权移动平均法演变而来的种方法， 此法的优点是只要有上期实际数和上期预测值，就可计算下期韵预测值。 这样可以节省很多数据和处理数据的时间，减少数据的存储量，方法简便， 是国内外广泛使用的一种中、短期预测方法。它具有以下主要优点： 一是对不同时间的数据的非等权处理较符合实际情况； 二是实用中仅需选择一个模型参数a 即可预测，简便易行： 三是具有适应性，也就是说预测模型能自动识别数据模式的变化而加 以调整。 但指数平滑法固有的缺点限制了它的广泛使用。指数平滑法以历史数 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。但是社会经济现象的发展变化是复杂的，当经济发展趋 势保持较长时间的稳定后，出现突然上升或下降的趋势时，指数平滑法就 难以适应，指数平滑法应用于短中期预测误差较小、效果较好；而应用于 长期预测时误差较大、效果较差，因此，它主要适用于短中期预测。 而在本文的研究中，虽然可以知道影响陆岛水上客流量的某些主要囚 陆岛水上客运发展研究 素，如经济、人口等，但很难明确全部因素，更难明确各因素之间确定的 映射关系。控制论理论中用颜色的深浅来反映信息的多少，信息完全明确 的系统称为白色系统；系统完全不明确的系统称为黑色系统：信息部分明 确、部分不明确的系统称为灰色系统。根据这一理论，本文把陆岛水上交 通作为一个灰色系统，采用灰色系统理论对陆岛水上客流量进行研究。 灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授1 9 8 2 年创立的一门新兴横 断学科，它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息” 不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的生成、开发， 提取有价值的信息，实现对系统运行行为的正确认识和有效控制。在短短 的二十几年里，灰色系统理论不仅在理论上迅速发展，日臻完善，而且在 社会、经济、科技、军事、金融等领域中得到日益广泛和深入的应用，取 得了一系列重大成果，赢得了国际、国内学术界的肯定和关注。 作为灰色系统理论核心和基础的灰色模型( g r e ym o d e l ) ，简称g m ( n ， h ) 模型，其中n 表示微分方程的阶数，h 表示变量的个数，概括而言具有 以下4 个特点： l 、建模所需信息较小，通常只要有4 个以上数据即可建模； 2 、不必知道原始数据分布的先验特征，对无规律或不服从任何分布的 任意光滑离散的原始序列，通过有限次的生成即可转化成为有规律序 列； 3 、建模的精度较高，可保持原系统的特征，能较好地反映系统的实际 状况； 4 、g m 模型的实质是微分方程，可以较好地反映未来的动态变化。 鉴于以上特点的分析，本文选用灰色模型( g r e ym o d e l ) 来预测陆岛水 上客流量。 ( 四) 陆岛水上客流量灰色预测模型及应用 1 、灰色预测原理与动态特征 ( 1 ) 灰色预测的原理 利用灰色动态g m 模型，对系统的时间序列进行数量大小的预测，即 对系统的主行为特征量或某项指标，发展变化到未来一定时刻出现的数值 进行预测，称为灰色数列预测。灰色数列预测的基本目的是“定时求量”： 是需要明确未来的时间，二是估计这个时刻的数量是多少。 灰色数列预测最大的特点是单数据列的预测。在形式上，只运用预测 对象自身的时间序列，而与预测对象相关联的其他因素没有参与运算和建 模。这是否可以说，那些因素对预测对象没有影响和作用呢? 模型是不是 不够全面或完善呢? 并不是。灰色系统的“灰”，正是体现在这里。因为任 何一个客观系统，究竟含有多少因素，是难以说清楚的。以陆岛水上交通 系统为例，有经济因素、社会因素、政治因素等，还有许多人们并不清楚 的因素，同时，这些因素之间的关系难以准确描述，它们对陆岛水上交通 的影响作用更是无法精确计算。因此，灰色系统理论就把这些受许多因素 影响，而又无法确定那些复杂关系的量，定为灰色量。对这样的灰色量进 行预测，就不必罗列一大堆关系不清的因素数据，而从自身的时间序列中 寻找有用信息，发现内在规律，建立模型进行预测。但这并不是说，像陆 岛水上客流量这样的灰色量不受任何因素的影响，而是说这个灰色量的时 间序列数据的动态变化，正是那些众多因素相互联系、协同配合的不同体 现与综合作用的结果，实际上它们的影响，已经反映在起伏波动的数据里。 ( 2 ) 灰色预测的动态特征 如前所述，灰色数列预测是单数据列的预测，但与数理统计学中的时 间序列分析与预测有本质的不同。时间序列预测是运用回归分析法建立时 间序列的各种指数函数方程，去拟合数据列，再利用最为接近的曲线或直 线方程，进行趋势预测。这种预测是利用时间序列的几何特征和统计规律， 对序列未来发展进行估计，是一种历史的和静态的描述和研究。而灰色数 列预测则是一种现实的和动态的分析和展望，这是由于灰色动态模型不是 利用时间序列数据直接建模，而是将原始数据列作一次累加生成后，再建 立微分方程，是一种揭示和寻找系统客观规律的新的思路和科学方法。 根据上述理论，在陆岛水上客运系统中，变量只有1 个，即水上客流 量，所以可以采用g m ( n ，1 ) 模型。由于n 越大，计算越复杂，且精度 也不一定就高，因此n 一般在3 阶以下，常用的有g m ( 1 ，1 ) 和g m ( 2 ， 1 ) 两个灰色动态模型。对于一个系统而言，g m ( 1 ，1 ) 模型是描述和研 究系统存量与系统流量之间的动态关系的微分方程；g m ( 2 ，1 ) 模型是描 述和研究系统存量与系统流量以及流量变化率三者之间的动态关系的微分 方程。因为在下文的研究中，会涉及到陆路通道建成后，对水上客流量的 分流影响，客流量变化率也是通过这一分流影响来描述的，因此在预测陆 岛水上客流量时，只需要研究陆岛水上客运系统中系统存量与系统流量之 间的动态关系，即采用g m ( 1 ，1 ) 模型。 ， 下面，就来构造陆岛水上客流量g m ( 1 ，1 ) 预测模型。 2 、陆岛水上客流量g m ( 1 ，1 ) 预测模型 陆岛水上客运发展研究 ( 1 ) 模型构造 可以选取过去n 年的陆岛水上客流量作为原始数据，则相应的原始数 据序列为： x o ) = x o ( 1 ) ，x o ( 2 ) ，x o ( 3 ) ，x ( o ) ( n 1 ) ，x ( o ( n ) 。 第一步，对原始数据序列作一次累加生成，记为 x ( o ) x ( 1 ) 即x ( 1 = x ( 1 ) ( 1 ) ，x 1 ( 2 ) ，x 1 ) ( 3 ) ，x 1 ) ( n 1 ) ，x ( 1 ) ( n ) ) ， 其中， z 1 ( ) = x ( f ) = x 0 ) ( 七一1 ) + j 。( 七) ， k = l ，2 ，n 。 展开可知：x o ) ( 1 ) = z o ( 1 ) x 1 ( 2 ) = x o ( 1 ) + 上o ( 2 ) = z ( 1 ( 1 ) + j ( o ( 2 ) z 1 ( 胛) = x 1 ( 珂一1 ) + 工o ( 以) 第二步，根据函数关系，建立相应的形式方程，记为 h x - ( i ) + 必( 1 ) ：b ( 2 1 ) 出 、 其中，a 和b 为待定参数，a 称为发展系数，b 称为灰色作用量，i f 的向 量形式为：“= ( 口，6 ) 7 。 第三步，建立数据矩阵b 与向量砌 b = 一( x 1 ( 2 ) + x ( 1 ( 1 ) ) 2 一( z 1 ( 3 ) + z 1 ( 2 ) ) 2 一( 1 ( n ) + 彳。1 ( h 1 ) 1 y n = 似o ( 2 ) ，x o ( 3 ) ，x o ( 肝) ) 7 。 第四步，用最小二乘法求解系数： “= ( 口，6 ) 7 = ( 日7 b ) 一1 8 7 y n 第五步，建立陆岛水上客流量g m ( 1 ，1 ) 预测模型 x o ) ( k + 1 ) 2 ( x 0 ) ( 1 ) 一均e 一“+ ( 2 2 ) 由式2 - 2 就可以对x 1 做出预测，并由累减生成得到原始数据序列x ( 。的 模拟序列值，即： 陆岛水上客运发展研究 x o ( + 1 ) = 1 ( | i + 1 ) 一r 1 ( ) ( 2 - 3 ) ( 2 ) 模型检验 一个模型要经过多种检验才能判定其是否合格，只有通过检验的模型 才能用来预测。通常灰色预测模型要经过残差检验、关联度检验和后验差 检验。 a 、残差检验 残差又有绝对和相对误差两种。如果绝对误差用s ( o ( f ) 表示，相对误差 用q o ( i ) 表示，则有 s o ( f ) = x o ( f ) 一x o ( f ) ( o )( 2 - 4 ) q o ( f ) = 占o ( f ) z ( o ( f ) 1 0 0 ( 2 - 5 ) 判断标准是如果相对误差不超过5 ，便认为模型可行。 b 、关联度检验 关联度是a g 物2 _ 间、因素之1 9 关联性的“量度”，序列 z 5 0 ) ( f ) ) 与序列 ( z ( f ) ) 的关联度系数为： 2 焉黯群 s ， 式中：( j ) = p 扣( f ) 一x ( 刮，m i n k ( i ) 为最小值，m a x a ( ) 为最大值，盯为 分辨系数，在o 1 之间选取，一般取5 0 ，h p 仃：0 5 。 令，为原始序列和模拟序列的绝对关联度， y 。t 2 未了善占。t ( f ) ，n 为样本数 ( 2 7 ) 关联度的判断标准是当盯= 0 5 时，y 。0 6 8 ，可以认为满意，证明模型 基本上对数据序列进行了较高精度的模拟。 c 、后验差检验 后验差检验包括计算残差的；h - 差比c 和小误差概率p 。设 i = 去喜x ( 0 ( 七) ，霹= 去砉( x 门，( t ) 一动2 分别为j c 的均值和方差； ；2 去喜s ( o ( 尼) ，砰= 吉喜( s ( o ( 七) 一刁2 分别为残差序列占r 。，的均值和方差，则 后验差检验计算公式为： 1 6 c ：量 s o p = p 1 占( 七) 一习 0 9 5 0 8 0 0 7 0 0 6 8 ，可以认为满意，证明模型基本上对数据序列进行了较 高精度的模拟。 c 、后验差检验 后验差检验包括计算残差的方差比c 和小误差概率p 。由式2 - 8 ，式 2 - 9 ，可知c = 0 0 5 9 3 ，p = 1 0 0 0 。对照表2 2 ，由后验差检验等级可知，预 测精度等级达到一级，所以，使用灰色预测模型预测陆岛水上客流量是非 常可靠的。 根据此模型，借助e x c e l 软件，可以计算出在不计越江通道通车的因 素下，2 0 0 4 年至2 0 3 3 年未来3 0 年s c 地区陆岛水上客流量预测值。见表 2