（机械设计及理论专业论文）内资bot公路项目投资与效益风险分析的研究.pdf

摘要 本文在分析内资b o t 公路项目的特点和风险因素，对效益和费用两个主 要影响因素进行了预测和风险分析的基础上，结合内资b o t 公路项目实际， 分析了影响总投资的主要因素一物价指数和利率，建立了总投资的动态预测 模型，并对总投资的风险进行了分析；对拟建道路远景交通量的构成及其各部 分的发展趋势进行了较为全面的分析，并对远景交通量的年平均增长率进行了 预测；最后从内资b o t 公路项目经济评价的实际出发，建立了经济评价的风 险决策模型，并用随机优势法对其进行求解，对投资方案进行了排序。 关键词：内资b o t ；预测模型；风险分析；经济评价 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s e so fc h a r a c t e r i s t i ca n dv e n t u r ef a c t o ro fh i g h w a y i t e mo fb o tm o d e lw i t hf o l kc a p i t a l ，b e g i n n i n gf r o mt w om a j o rf a c t o r s ，c o s t s a n db e n e f i t s ，t h i st h e s i sm a k e sas t u d yo nf a c t o rf o r e c a s t i n ga n dr i s ka n a l y s i s c o n s i d e r i n gt h ep r a c t i c eo fh i g h w a yi t e mo fb o tm o d e lw i t hf o l kc a p i t a l ，t h i s p a p e rd e v e l o p sad y n a m i cf o r e c a s t i n gm o d e lo ft o t a lc o s t ，i nw h i c ht w om a j o r f a c t o r s ，p r i c ei n d e xa n di n t e r e s tr a t e ，a n dt h e i rv a r i a t i o nw i t ht i m e ，a r et a k e n i n t oa c c o u n t t h er i s ko ft o t a lc o s ti sa n a l y z e d b a s e do nt h ea n a l y s e so ft h e c o m p o s i n go fh i g h w a yf u t u r et r a f f i ca n dt h ed e v e l o p m e n tt r e n do fe v e r y p o r t i o n ，t h ea n n u a li n c r e a s i n gr a t ei so b t a i n e d f i n a l l y , f r o mt h er e a l i t yo f e c o n o m i ce v a l u a t i o no fb o tm o d e lw i t hf o l kc a p i t a l ，t h er i s kd e c i s i o nm o d e li s b u i l t ，t h em e t h o do fs t o c h a s t i cd o m i n a n c ei su s e dt or e s o l v ei t ，s ot h er a n k i n go f m a n yp r o g r a m si so b t a i n e d k e yw o r d s ：b o tm o d e l w i t hf o l kc a p i t a l ；f o r e c a s t i n gm o d e l ；r i s ka n a l y s i s ； e c o n o m i ce v a l u a t i o n 长安土学嘎士学位论文 第一章绪论 1 1 内资b o t 的风险分析综述 1 1 1 内资b o t 融资模式的概念 b o t 投融资方式，是英文b u i l d o p e r a t e t r a n s f e r ( g 建设经营转让) 的缩 写。它是政府吸引非官方资本加入基础设施建设的一种投融资方式。 内资b o t 是指因家或地方政府部门通过特许权协议，授权国内民间资本 承担公共性基础设施项目的投融资、建造、经营和维护。在协议规定的特许 期限内，项目公司拥有投资建造设施的所有权，允许向设施使用者收取适当 费用，由此回收项目投融资、经营和维护成本并获得合理的回报。特许期届 满，项目公司将设旌无偿地移交给政府指定的国有部门。 内资b o t 的融资结构如图1 - 1 所示： 图i - 1 内资b o t 的融资结构 民间资本是以利润最大化为经营目标的资本，包括私人民间资本和国有 民间资本两部分，国有民问资本最常见的就是国有企业资本和国有商业银行 资本，私人民间资本包括各种形式如股份制、股份合作制、合伙制等非国有 民私营经济资本。 内资b o t 的基本着眼点在于，在大力引进外资特别是外资直接投资( f d i ) 发展国内基础设施建设的同时，根据国内现有经济的蓬勃发展，各种民间资 本经济实力不断增强的实际情况，结合国家产业结构调整的需要，合理引导 各种民间资本特别是私人民洲资本转换投资领域，参与到国内基础设施建设 的行列中。这为内资b o t 模式的发展提供了合理而峰实的物质基础。 长安太荸嘎士学位话文 1 1 2 公路建设采用内资b o t 方式的必要性和可行性 通常，人们在探讨b o t 时，将注意力放在其融通外资的功能上，而事实 上，与利用外资相比，b o t 在利用内资进行公路建设上有着更广阔的前景。 1 、发展内资b o t 的必要性 ( 1 ) 市场一体化建设的需要。我国正在进行的社会主义市场经济建设，一 个关键的问题是培育公平竞争的机制。以b o t 开发的项目，只要有实力、竞 争力，内外资可以一视同仁，公平角逐。这样一方面可以防止外资由于竞争 小而对承建的项目提出苛刻的要价，另方面，也可以避免政府给予外资过 多的优惠政策，从而有利于在公路建设上开展对外资的“国民待遇”。同时也 可以促进国内民族工业的发展，让他们获得投资的利润，并积累经验，壮大 力量。 但1 促进非国有资金的合理投向。由于我国的公路建设拥有稳定而持续增 长的客户，市场风险很小，且与国计民生息息相关，免受或很少受经济周期 性变化的影响，收入稳定。所以，它对非国有资金也是有着一定吸引力的。 但长期以来，公路建设都是由政府全部垄断和经营的，因而非国有资金一般 都投向了加工工业。如果运用b o t 方式吸引国内非国有单位将资金投向经济 发展急需的公路建设上，既有利于在公路建设上培育多元化的投资主体，又 便于政府有效地调控社会资金。 ( 3 ) 与利用外资的b o t 相比，内资b o t 可以减轻项目所承担的风险ab o t 项目投资的规模大，建设周期长，牵涉面广。对于外资b o t 而言，会在许多 方面遇到东道国政府社会、政治、经济、法律、市场等方面的限制，承受的 各类投资风险较大。而利用本国资金的b o t ，由于国内机构了解国情，易于 交流，因此可以缩短项目的开发周期，而且不用担心外汇兑换和外汇流出， 因而减少了一些不确定的因素，从而在一定程度上降低了风险。 2 、发展内资b o t 的可行性 我国改革，r 放2 0 多年来，经济发生了巨大的变化，目前，国内已经出现 了开展内资b o t 的有利条件： ( 1 ) 国内企业的综合实力显著提高，多元化的投资欲望非常强烈。目前， 我国综合国力已经达到较高水平，国内资金雄厚的大型国有企业、民营企业 长喜土学礓士学位论文 已有相当大的规模，这些大中趔企业在资本运作工作中，越来越关注收益稳 定的大型基础设施建设投资。可以说国内企业对公路建设的投资实力和投资 欲望现在是雄厚的、强烈的。 ( 2 ) 1 垂i 内资金更适应现有的投融资环境。相对于境外投资者来说，国内投资 者具有非常大的优势，他们对我国的国情比较熟悉，与政府的联系密切，对 政府的决策较为信任。在当前我国法律环境还不健全的情况下，他们更能适 应当前的投融资环境。在法律缺位情况发生时，国内投资者易于当地政府和 交通主管部门就有关问题友好协商，并达成协议，而这种风险在一般情况下 是境外投资者无法接受的。 ( 3 ) 收费经营权转让融资，为国内资金的b o t 融资积累了必要的经验。b o t 是收费公路建设运营一转让的全过程项目融资，我国目前的收费经营权转让融 资从其本质来讲可以算是部分的b o t ，即t o t ( 转让一运营转i t ) 融资。这两 种融资方式的区别是前者包含了项目建设阶段，而后者则分离了这一阶段。 b o t 与收费经营权转让在融资的基本思路上是一脉相承的，它们都是基 于预期运营期收费收益的经营性融资活动。尽管如此，这两种融资方式在我 国的实践情况却差别巨大，其原因：一是b o t 融资长期以来偏重对外融资， 而转让经营权融资一直以内资为主。二是在外资b o t 中工程建设风险难以控 制。b o t 融资最显著的特点是包括了工程建设部分，从而力图达到成本控制 和质量保证的目的。但是，与此同时也带来了工程建设涉及征地、拆迁等地 方利益，同时涉及许多优惠政策的适用问题，独立的外资项目单位一般难以 很好地控制这部分风险，而国内投资者则处于相对有利的位置。 1 1 3 公路建设内资b o t 项目风险因素分析 b o t 公路项目特许周期长，这期间，项目的运作环境也许会发生经济、 政治、自然等各种因素的变化。同时，项目涉及项目发起人、项目公司、贷 款方、政府部门、建设承包商、运营商等众多参与方，项目的实施靠各参与 方的一系列协议合同来维系，如果其中任何一方出现变故，都会影响整个项 目的执行，甚至导致项目的失败，这些不确定性决定了b o t 公路项目运作具 有较高的风险。 实际上，影响b o t 公路项目运作的风险因素很多，各种风险因素之问关 长安太学乓士拿佳话文 一 。一 系错综复杂。一般说来，b o t 公路运作的风险可分为六类：( 1 ) 投标风险：包 括中标风险、项目许可胍险、开工风险等；( 2 ) 财务风险：包括融资风险、现 会收入风险、通货膨胀川验、外汇兑换及汇率变动风险等；( 3 ) 建设风险：包 括建设超支风险、工期延误风险、工程质量风险等；( 4 ) 运营风险：包括运营 成本风险、维护质量风险等：( 5 ) 政治风险：包括政局不稳定风险、政策法规 变动风险、项目充公没收及国有化风险等；( 6 ) 不可抗力风险：包括自然风险， 如地震、洪水、火山喷发等自然灾害及项目参与方( 包括政府) 均无法控制的风 险，如战争、禁运等。 b o t 公路项目可以看作两个不同类型项目的结合，一个是相对高风险的 建设项目，另一个是相对低风险的公共事业项目。项目开工后，当瓷金开始 用于购买材料、设备、支付劳动力和管理费用时，项目风险开始急剧增加， 项目的贷款利息开始积累，当项目建成开始试运营时，项目承受的压力最大， 债务负担最重，风险达到顶峰：当项目正常运营并按特许协议规定收取车辆 通行费时，会逐渐获取收益，用于偿还债务本息，项目发起人和股东们可以 逐渐收回投入的股本资金，并获得可能的预期利润，项目风险逐渐减小，至 移交项目特许权时，风险解除。 如果说运用外资b o t 涉及到的方面比较多，投资者受到的风险比较大， 不容易使投资者做出投资决策，从而使它的应用范围受到影响的话，那么， 内资b o t 由于没有外资b o t 所容易碰到的许多风险，因而具有更广阔的应 用前景。就内资b o t 与外资b o t 相比，至少具有以下这些方厩的优势： 首先，不存在汇率风险问题。在外资b o t 项目中，外国的私营特许商及 其贷款入投入的通常是外币资金，但是运营建成的基 ；设施所得现金流入却 是人民币，因而就会出现所谓汇率风险问题。因此有时会出现要求政府对汇 率风险的处理做出某种安排或承诺的情况。但在内资b o t 中，作为基础设施 的业主的政府无须为特许商的外汇平衡问题做出任何承诺与安排，不存在这 方面的风险与麻烦。 其次，不存在或可以淡化处理政治风险问题。作为外资所有者在世界上 寻找投资机会时，是非常重视所谓的政治风险问题的。事实上，由于东道国 政局发生重大变化两导致私营特许商蒙受巨大损失的例子也是并不鲜见的。 因此，国外的投资者在b o t 项目的谈判中可能会提出这样的问题：东道困政 长击太| 孽礓士学证论文 府是甭愿意放弃司法豁免权而接受中立的国际仲战司法的结果? 这样的问题 在内资b o t 项目中是绝对不可能出现的。内资官方资本b o t 项目就不必说 了，对内资私人资本b o t 项目来说，即使假定国内的民营企业在成为b o t 项目中的特许商后，由于国内政局变化等所谓政治风险而蒙受损失的话，那 也完全无须在合同谈判中过于渲染这一点。因为作为国内的民营企业，即使 它不成为b o t 项目中的特许商而从事任何别的业务，只要所谓的政治风险发 生，它都是无可避免的。事实上国内的民营企业比外商更加了解中国的国情， 对中国政治稳定的信心更强，因此，他们一旦决定参加b o t 项目投标，就不 大可能在政治风险问题上来做文章。 第三，更容易安排其它各种风险的分担问题。b o t 项目还有可能遇到诸 如融资可能性风险、工程竣工延期风险、工程超支风险、通货膨胀风险等等。 由于国内的投资者与贷款者等b o t 项目的参与角色比外商更加了解中国国 情，因而这一风险也就很容易被合理分担或加以防范和控制。在外资b o t 项 目中，外商为了保障自身的利益，有时会要求政府作出令政府感到为难的承 诺或担保，这就大大增加了谈判的难度。但在内资b o t 中，国内的投资者不 大会提出过于苛刻的条件，国内的各投资主体之间通常容易达成一致，就是 国内的民营资本，也应该比外商更容易打交道，更容易达成协议。在外资b o t 项目中，由于项目设施建成之后，其控制权在相当长的一段时期内将掌握在 外商手中，这难免会使政府产生是否会在战略上受制于入的担忧，因而从我 国利益的角度，对外资b o t 应用范围会有所限制，但在内资b o t 中政府无 须在这方面担忧。 最后，内资b o t ，特别是利用民营资本的内资b o t ，有助于形成国内的 企业集团。基础设施的投资量大、工期长、资金回收期更长，单个民营企业 一般难以胜任，但通过内资b o t 方式，可以在政府的引导下，促使众多的民 营企业走上联合发展的道路，使他们通过股份制的形式联合起来共图大业。 事实表明，大型企业集团在市场经济中有更强的竞争力，它们能从更长远的 战略角度去规划自己的发展，当国内的民营企业在内资b o t 市场锻炼成长， 形成强大的有竞争力的企业之后，就可以把自己的活动空问扩展到国际市场 上去，成为我国发展外向型经济的一个重要方面。 重量土学碱士学佳话文 1 1 4 内资b o t 公路项目经济评价的风险分析 公路建设内资b o t 项目的特点是投资的长期性和不可逆转性，因此，建 设前项目决策的科学化是极其重要的，它不仅关系到项目的投资效益，还关 系到国家和地区的长远发展。实现公路建设项目的投资决策科学化是一项十 分紧追而又必要的任务，是项目成败的关键。面可行性研究和项目经济评价 是投资决策科学化的有效手段。 公路建设项目可行性研究是建设前期工作的核心和主要内容。而公路建 设项目的经济评价是根据项目的各项技术经济因素和各种财务、经济预测指 标，对项目的财务、经济、社会效益进行分析和评估，确定项目投资方案和 效果的一系列分析、计算、研究工作。它是可行性研究的重要组成部分和项 目决策的主要依据。进行项目经济评价的目的在于最大限度地避免风险，提 高投资效益。 项目经济评价所采用的数据，大部分来自预测和估算，有一定程度的不 确定性。特别是公路工程，其系统大多规模大，涉及面广，影响因素众多。 一般可分为自然风险、技术风险、经济风险和社会风险四大类。本文所研究 的经济评价风险分析属于经济风险范围。 经济风险，是指公路工程系统投入与产出随机变化产生的风险。实际上， 其它风险的产生最终也将归结到系统投入与产出的变化上。只是有的风险很 难定量分析，如社会风险；而有的风险一旦发生将导致巨大损失，如因技术 问题或自然灾害的发生而导致的后果。 公路工程经济评价的风险分析，是对工程项目建设和管理中不确定因素 进行系统分析与测度，并研究其对项目经济效果的影响，为项目评估和风险 决策与管理提供科学的依据。 从系统的投入与产出方面来看，主要有两类风险因素： 1 投入方面：项目的总投资实际上同时受到物价和利率的影响，需建立 动态预测模型对其进行风险分析。 2 产出方面：收费效益，远景交通量的大小，将直接影响到项目未来收 费额的多少，因此f 确预测交通量的年平均增长率，是项目财务效益风险分 析的关键因素之一。 兰妻墨! ! ! 堡垒墨 以上i j f 论可以看出，公路建设内资b o t 项目存在许多客观的经济风险。 目前广泛认为风险是不利事件发生的概率和事件发生所造成的不利后果a 客 观风险度量暗含着一个假设，即风险的大小是风险率及其不利后果的线性函 数。而主观风险度量认为风险的大小并不一定是风险率和风险后果的线性函 数，它是因人而异的。其实，这就是风险决策的主要方法：效用函数法。由 于效用函数很难确定，又因人而异，所以目前风险的度量都运用客观度量的 方法，尽管如此，效用函数仍然是客观存在的。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 工程投资风险分析方面 目前研究的主要方法是依据系统分析的原理，将工程项目投资费用分解 为若干个子费用，利用客观估计和主观估计相结合的方法，先估计出各子费 用随机变化的参数或离散概率分布，然后利用多元随机变量的有关理论推出 总费用变化的参数，进而得到总费用的概率分布曲线。子费用的概率估计有 三角形分布、b 分布法和离散分布法等。总费用的概率估计有蒙特卡洛模拟 和解析法等。相关系数的确定一般采用主观分析判断法。该法的思路清晰， 依据方法的简易程度不同，主客观程度不同，其精确程度则不同。各子费用 的划分及其相关系数比较关键及复杂，难以正确处理。各文献提出的方法一 般只是在子费用的估计和概率组合方面有一些不同，但思路一致。 应用模糊理论或与概率论、灰色理论相结合快速估计工程造价的方法很 多，但这些方法都是根据待估工程与典型的已建工程间建筑结构的相似性来 进行估计的。实际上，由于公路建设b o t 项目的复杂性和长期性，将该方法 引入b o t 公路建设项目造价的估测还有一些不足。胡颖，李本强研究了在工 程价格幅度变动较大、费用构成不稳定的条件下，如何利用模糊理论对工程 造价进行估测【列。 1 2 2 远景年交通量预测研究方面 交通量发展预测是公路建设b o t 项目的重要基础1 ：作，它是分析公路建 设b o t 项目建设规模、经济评估和决策分析的主要依据，也是可行性研究的 长安土孽嘎士考位静文 p 心任务。 按照交通部1 9 8 4 年颁布的水运、公路建设项目可行性研究编制办法， 交通量预测方法有两种：一种是定基预测法，即从交通量本身的变化情况 来研究其增减变化规律，这是最直接也是最普遍的一种，这个方法至少要有7 年以上的交通量观测资料；另一种是定标预测法，即从国民经济指标与交 通量增长的关系来进行预测。这两种方法可根据资料的占有情况选择使用。 其中交通量增长率是交通量预测中的重要参数，在确定过程中要用多种途径 反复求证。 一些学者指出公路b o t 项目的交通量预测要加强对原始调查资料的分 析，提供多种条件下的交通量预测方案。这样才能给投资者提供可信的参考。 目前，我国对交通量预测基础模型的研究还有些薄弱，缺乏适应性强的预测 模型。为了准确地预测交通量，有些学者提出应根据模型建立和参数选取的 不同制定两种交通量方案，即保守方案和乐观方案，并应对交通量的预测值 区间的可靠性程度进行风险分析。 1 - 2 3 经济评价研究方面 b o t 融资方式自九十年代初传入我国以来，分别在水利建设，电厂建设 等方面发挥了一定的融资作用，由于对这种国外风靡一时的融资方式了解不 够深刻，再加上融资环境不那么理想，因而，这种良好的b o t 融资方式在公 路交通部门应用不多，发展也不快，国内应用的较少。通过公路b o t 项目的 实践活动，可以得到一个共同的感受，这就是在进行这些活动之前，对b o t 风险都在不同程度上进行了经济风险分析和预测，实践表明，这些风险的分 析和预测是比较正确的。 在我国，公路b o t 成效应该还是少数，有一定的偶然性，还不能以此来 指导我国日益发展的对公路b o t 的融资需求。因此，还必须研究一种比较科 学的，理论上合理的，实践上行的通的风险分析和预测方法，以指导公路b o t 项目的实践活动。 一些学者撰写文章对公路b o t 项目的财务和投资回报进行了分析，指出 了对公路b o t 项目的财务评价比一般公路项目的评价要求更高，并对财务评 价的主要指标内部收益率、净现值、效益费用比、投资回收期等进行了研究。 长安土学礓士季伍论文 目前关于公路工程经济评价j x l 险分析的研究基本上还停留在量化经济评 价指标的不确定性特征上，如何利用这些信息进行方案决策却较少研究。实 际上经济评价指标的风险计算并不是我们的最终目的，用风险分析的成果进 行决策和管理是根本的。 现行的单一经济评价指标下的风险型决策方法主要有数学期望法和期望 一方差法等，这些方法有很多不足，有的学者在分析了上述方法的局限性后， 提出了单一经济评价指标风险型决策的随机优势法。目前对不确定型决策的 研究成果是相当丰富的，但还没有充分应用于内资b o t 公路项目经济评价的 风险决策。 在我国公路b o t 融资活动中，还没有一种很科学、合理的对风险做出分 析和预测的方法。有一些专家学者对项目投资风险问题，进行了大量研究， 取得了许多成果。但是，把公路工程投资和效益的风险有机结合起来，进行 全面、系统研究的还不多。特别是对于公路工程项目投资的风险量化、模型 化的分析，基本上还处于空白。 1 3 论文的主要研究内容 本文从影响公路建设内资b o t 项目工程经济评价的两个主要风险变量， 即效益和费用的风险分析着手，结合公路工程的实际，主要进行以下几方面 的研究： 1 通过对内资b o t 方式的投资风险分析，建立工程总投资动态预测模 型，并运用灰色数列预测模型，对物价指数进行预测，和用回归模型对利率 进行预测。并结合现阶段公路工程总投资估算的实际和不足，研究公路工程 投资现值的预测及其特性： 2 对拟建道路远景交通量的年平均增长率进行研究； 3 从公路工程经济评价的实际出发，确定财务净现值为目标，建立投资 方案的风险决策模型，运用随机优势法进行求解，进行投资方案的排序，选 出最佳方案。 长叠太学嘎士学佳话文 第二章总投资动态预测模型及风险分析研究 公路工程总投资具有构成复杂，影响因素繁多，且随时间不断变化的特 点，有很大的不确定性。因此。在工程建设前期认真分析各种风险因桑的影 响，尽量合理地预估总投资，对工程项目决策，开工后的总投资控制以及竣 工后豹投资决算都是非常重要的。 2 1 总投资构成及动态预测模型 f ，基本费用 享兰三二妻三三置费萎 耋k ，二船? 长毒土学碱士学位论文 丽变化。在建设初期确定的动态投资足以一定的假定条件为依据计算的，如 果这些条件发生变化，动念投资就会发生相应的变化。所以现在应尽快建立 一套全新的静态控制，动态管理的公路工程造价管理体系。 公路项目总投资变化除管理体制、规范和殴计变更等问题外，主要原因 是动态投资的变化，以及物价上涨、利率上扬、是总投资变化的主要原因， 也是非主观控制因素，只有提高投资预测的准确度，才能更有效的进行投资 控制，为建立静态控制、动态管理的公路工程造价管理体系提供依据。 2 1 2 总投资估算的不足之处 目前总投资的估算都是以编制当时的情况出发的，而很少考虑影响因素 是随时间而不断变化的。如贷款利率，即使考虑也是过于简单的；如物价指 数，是按每年相同的价格上涨指数来考虑的，而实际上它们每年都不相同， 甚至起伏很大。所以在总投资中实际已考虑的价格上涨、利率增加等，仍然 成为总投资变化的主要原因。所以要准确估算总投资，重要的是根据各主要 影响因素未来的运动状态来动态预测总投资。对于内资b o t 公路项目则主要 考虑物价和利率两个主要影响因素。 2 1 3 动态预测的基本思想 预测的目的在于正确判断预测目标在未来状态的运动结果，而在未来状 态的目标运动本身就有者相当的不确定性。预测目标总是依据些参数为变 量而运动的。动态预测模型就是如何建立追随预测目标的数学模型，使得预 测模型在某一状态的输出结果恰是预测目标在这一状态的运动结果。 为此假设：存在预测目标f o ，那么f o 处于一定时空领域，而且与定 的物资环境和社会环境相联系，可定义为：月d ：仃，s ，p ，m 其中，t 为时问域；s 为空问域；p 为物资环境：m 为社会环境。 我们可将预测目标f o 理解为s 、p 、m 的函数，而s 、p 、m 均为依时间 变化的变量，即为时间t 的函数。即： e o = f ( s ，p ，m 1 s = 矗t ) ；p = f ( t ) ；m = ( t ) 在某时劐t ：f o ( t ) = a s ( t ) ，p t ) ，m ( c n ( 2 - 1 ) f 2 2 1 ( 2 _ 3 ) 长安上尊曩士学位静文 在未来时亥0t + z f i t ：f d f f + 凸一钮s p + 计，p f f + a o ， f p + 凸砂】 ( 2 4 ) 为描述预测目标的动态特性，对f o r r j 求导得： 掣=foof+do-fo俐=等警+警堡+等警(2-5)spd tm d td t 8d t8ad t 因此，依以上基本思想，动态预测模型f m 在t + z t 时刻的输出结果应该 是预测目标f o 在这一状态的运动结果即： f m ( t + a o = f o ( t + z 3 t ) 当、t = o 时，f m ( t ) - - f o d f m ( t ) ：d f o ( t ) ：of o d s + 0f o d p + 0f o d m ( 2 - 6 ) d td ta sd ta pd ta md t f m ( t ) = r t 掣忱= rr 警警+ 筝警+ 箬警皿( 2 - ， 由上式可知，从理论上来说，只要己知f o = f l s ，p ，删以及s 似、p ( t ) 、 删的函数表达式，或者可求得4 f o ( o 的表达式，则动态预测模型便可求得。 即关键要求得预测目标与影响其未来运动的主要因素之间的函数关系和各主 要影响因素在未来的运动情况( 即随时间变化的函数) 。 2 1 4 总投资的动态预测 总投资变动的主要原因是动态投资的变动。即总投资是依据物价指数、 利率等参数为变量而变化的。由于物价指数茗、利率y 的统计均为离散数据， 不易求得z 似、y 似以及它们对时间的导数，而f d 则较易求得，所以此处 按这一思路来解释动态预测模型。 假设在某一时刻t ，总投资可表达如下： k ( t ) = a 【t l x x ( t + b ( t ) x y ( t l + k ( f ) 其中： 尉t j ：时刻t 的总投资； 爿俐：时刻t 的静态投资额； x ：物价指数随时间变化的函数； b r f ) ：时刻t 贷款额； y f f j ：利率随时间变化的函数； k ( t 。) ：时刻t 以前发生的总投资。 长安土学碛士学位论文 在时刻，+ f ，总投资为： k o + a o = a ( t + a o x x o + 凸o + b p + 砂y 扛+ 凸+ 近f f ) 】( 2 9 ) 月m k = k g + 移一例= 爿p + 4 砂工和+ 盼+ 口p + 移y 和+ 一( 扛1 0 ) t ；，警出一j f a ( t + a o 。x ( t + a o 办+ b ( t + z j 0 x y ( t + a o 出 ( 2 - 1 1 ) 由于彳、x ( 0 、b ( 0 、y 都不是连续函数，面是以年为间隔的离散序列， 拈筹= 弘也埙j ( 加) 其中： 4 、且：分别为计算期第i 年的静态投资额、贷款额； t 、y ；分剐为计算期第i 年的物价指数、利率； k ；总投资 n ：经济评价计算期 式中x i 、y 。可用非线性时间序列的等维灰数递补理论和回归理论预测得 到，那么总投资k 则可以按上述模型求得。 2 2 物价指数的预测与分析 2 2 1 物价指数的预测分析 通货膨胀是纸币发行量超过了商品流通实际需要量。为了准确理解通货 膨胀，必须从以下三个方面考虑：( 1 ) 它是一种纸币现象，是纸币发行量超过 商品流通所需要的数量的结果；( 2 ) 它是一种价格现象，丽不是价值现象。其 实质是以纸币表现的社会价格总量在一定程度上大于价值总量，说明货币发 行过多，必然存在通货膨胀。物价普遍e 涨是通货膨胀的本质特征，其实质 就是社会价格总量大于价值总量；( 3 ) 它是社会制度的产物，又是政府意志的 产物。也就是说，它既和社会制度有密切的联系，又是一个国家推行经济方 针政策的结果。一个国家的经济发展既决定当前，也决定未来影响通货是否 稳定的各种条件和因素。 反映和衡量通货膨胀的主要指标是物价指数，即物价变动的相对数。它 有两种表示方式：第一种是把一卜年的物价定为1 0 0 ，各年的物价指数反应了当 长岳土学曩士学畦铬文 j 的物价相对于上年的变化情况，这是我们平时经常使用的一种；第：种是 把某一年的物价作为基准，定为1 0 0 ，其它各年的物价指数都是相对于龌年的 变化，它反映了物价绝对水平的变化。在这里我们称前者为相对物价指数， 闳为它更直观地反映了物价受宏观经济政策的影响，所以在作物价指数预测 模型时使用相对物价指数。后者称为绝对物价指数，因为在总投资的动态预 测模型中，为便于表达使用绝对物价指数。作总投资预测时，将预测出的相 对预测指数换算成绝对物价指数即可。 2 2 2 等维灰数递补模型 时序方法不要求知道系统的输入或输入与输出的完全的因果关系，而只 要根据系统的输出就可以对系统进行辨识，建立模型。这点对于经济现象是 非常重要的，因为产生某种经济现象的输入是什么知道很少或无法知道，要 么就是输入与输出的因果关系不清楚，或系统的边界不清楚，乃至于连系统 本身是什么也无法弄清楚。例如：市场价格、利率、外汇汇率的预测就是如 此。 由于物价指数时间序列表现为非线性的特性，许多学者对于非线性的时 间序列的预测作了大量研究。常规的方法如时间回归分析、自回归、差分指 数平滑等，比较复杂的方法有神经网络法、系统动力学法等。这些方法需要 以较多的历史数据作为依据，而且用一个模型去预测将来值，事实上影响预 测结果的仅仅是最近的一二个数据，其它更远的数据仅反映一种趋势，因此 用一个模型去预测未来的所有值，会影响其预测精度。 在许多情况下，套用g m ( 1 ，1 ) 模型可以通过时间序列长度的不同取舍， 得到不同的预测结果，从而构成一个预测值的灰色区问，即灰靶，供决策者 择优选用。 但在下列情况下，套用g m ( 1 ，1 ) 模型进行长期预测，便很难获得满意的 结果： f 1 1 数据列较短，难以建立妖期预测模型； ( 2 1 数据变化大，从模型所得到的预测值的灰区间过大，从而使预测失去 意义； ( 3 、系统明显受人为控制或外部干扰。 长喜土学曩士学位论文 用g m ( 1 ，1 ) 模型进行氏期预测，在上述几种情况下失去意义，是什么原 因所致? 可以认为造成这种现象的主要原因是模型中灰参数估计的一劳永 逸”的应用，忽视了它的动态的时变的性质。 事实上，在任何一个系统的发展过程中，随着时间的推移，将会不断的 有一些随机扰动或驱动因素进入系统，使系统的发展相继的受其影响。因此， 用g m ( 1 ，1 ) 模型进行预测，精度较高的仅仅是原点数据z 倒例以后的1 到2 个 数据。一般晚来，越往未来发展，越是远离时问原点，g m ( 1 ，1 ) 的预测意义就 越弱。在实际应用中，必须不断地考虑那些随着时间推移相继进入系统的扰 动或驱动因素，随时将每一个新得到的数据置入z 中，建立新信息模型。 而从预测角度看，等维灰数递补模型是最理想的模型。随着系统的发展， 老数据的信息意义将逐步降低，在不断补充新信息的同时，及时去掉老数据， 建模序列更能反映系统在目前的特征。尤其是系统随着量变的积累，发生质 的飞跃或突变时，与过去的系统相比，已是面目全非。去掉已根本不可能反 映系统目前特征的老数据，显然是合理的。此外，不断地进行新陈代谢，还 可以避免随着信息的增加，计算机内存不断扩大，建模运算量不断增大的困 难。 本文利用灰色系统理论中的等维灰数递补模型，对社会经济系统中的物 价指数非线性时间序列进行预测。该模型是在g m ( 1 ，1 ) 模型的基础上，预测 出一个值，然后把这个预测值补充到已知数列中，同时去掉最老的一个数据， 使序列等维，接着再建立g m ( i ，1 ) 模型，预测下一个值，并补充到数据列， 同时去掉最老的一个数据。这样用预测灰数新成份代谢，逐个预测，依次递 补，直到完成预测目标为止，用这种方法建立的模型称为等维灰数递补模型， 与一般的g m ( 1 ，1 ) 模型相比，有更高的预测精度。 其特点是： 1 及时补充和利用灰信息，提高了灰平面的白色度，缩小了预测值的 区间： 2 - 每预测一步，对灰参数作一次修正，并随之修正模型，使预测值在动 态过程中产生； 3 可用较短数列进行长期预测，但也不能无止境地预测下去。 另外需要说明的是，为了减少原始数列的随机氓差和人为误差，可先对 蕾量土学曩士学位静文 原始数据进行转换，采用的转换方法可多种多样，如数据的扩大、缩小、滑 动平均，中值逼近、插值生成等，然后用转换后的数据按新陈代谢g m ( 1 ，1 ) 模型建立模型。 2 ，2 3 等维灰数递补模型的建立 设有n 个观察值x ，x f 2 j ，z 删例，对原始数据列z 俐作一次累 加生成，得到z ： = 妒c t ) i t - - 1 。2 。o 0 1 9n 则其预测模型为 f f ) t 茗仰( 2 - 1 3 ) d x ( 1 ) 4 - a x ：u = 出 ( 2 _ 1 4 ) 其中、“为待估参数，分别称为发展灰数和内生控制灰数。 设：。( ：) 为待估参数向量，则按最小二乘法求解得： ：( b r b ) 一1b h 。( 2 - 1 5 ) 其中：占= 一：1 ( 1 14 x ( t ( 2 1 1 一拶1 ( 2 ) 4 - x ( 1 1 ( 3 ) i 一1 ( n 一1 ) + 始n ) l y f ( x 。1 1 2 ) ，x l q 3 ) ，x “科) ) 1 由此可得到a 、“，则g m ( 1 ，1 ) 预测模型为 乳t 1 i ；( 1 卜u _ _ ) e - a t + 兰( 2 - 1 6 ) a 口 预测公式可表示为： ( 0 1 “ x ( c ) = x ( d t 一x ( 1 1 ( t 一1 1 t 2 - 1 7 ) 得到一个预测值后加到原始数列，同时去掉原始数列中最老的一个数据， 重新建立新的g m ( 1 ，1 ) 模型，预测f 一个值。 蕾重走学鳆士学位论文 2 2 4 模型检验 灰色模型通常用后验差方法检验： t o ) i o 、i o l 设x ( t ) = t x ( i l x 2 ) ，x ( n ” ( 1 ) 计算残差：e ( o = x 曲一z t = l ，2 ， 得残差向量：e = 忙例，仞，e o v ) ) ( 2 ) 记原始序列工俐及残差数列e 的方差分别为毛2 ，s 。2 s ? ：- - 毛釜( x 孵( f ) 厕) ) i = 专芝忙一；尸 4 n 白一 4 其中 衲= 专耖缈 ；= 三n 砉删白一 ( 3 ) 计算后验差比值 c ：s z 汉 ( 4 ) 小误差概率 p = p m ；l 0 6 7 4 5 , 57 根据经验，模型精度等级见表2 1 ： 表2 - 1 模型精度等级 ( 2 - 1 8 ) r 2 1 9 ) ( 2 - 2 0 ) ( 2 2 1 ) ( 2 - 2 2 ) ( 2 - 2 3 ) 模型精度等级 pc l 级( 好) 0 9 5 pc 0 f 3 5 2 级( 合格) 0 8 0 p o 9 50 3 5 c 0 5 3 级( 勉强) 0 7 0 p o ，8 00 5 c c 0 ，6 5 4 级( 不合格1 p ，k os 僻+ j jj r 删化口) 一= ) 印卜：似一。j 】， f d ，fjj 若用；修j t ；，我们称修正后的g m ( 1 ，1 ) 模型： 长生土量磺士学位论文 ，r x ”仃j 一鱼，g “+ 旦，k ； n ，一基年的交通量( 辆年) ： 卜一年平均增长率。 ( 3 7 ) 长安土学厦士学位静文 漫z t ，z ：，屯，_ ，吒分别为各特征年；n 。，n 2 ，。分 别为各特征年的交通量；为各特征年之问的交通量年平均增长率；m 为各 特征年之间的年数。 则有： i = 租v ，+ ，；j 忡1 4 1 ( 3 8 ) 由基年o d 调查可以得到拟建道路基年的交通量，再由目前技术已经比 较成熟的“四阶段”法预测得到远景各特征年的交通量。则由上式可以得到各 阶段的年平均增长率，从而得到各年的交通量预测值，再由各阶段的收费标 准即可以得到各年的运营收入。 3 3 1 经济影响区的划分 3 3 实例计算 山东省菜拟建大桥东接利滓，西至东营，它的建设，不仅对沿黄两岸人 民的生活及社会经济发展产生极大的影响，而且对交通量将产生很大影响， 按照所影响交通量的大小，该项目的经济影响区具体划分如下： 直接经济影响区为：利滓县、垦和县和东营区。 间接经济影响区为：利津以北及以西、东营以南地区。 3 3 2o d 调查点的布设及现状o d 分析 1 o d 调查点的布设 为了了解拟建大桥所在区域的交通特性及交通构成，把握相关道路及浮 桥的交通流量、流向，为交通量预测及经济分析提供可靠的基础数据。与1 9 9 8 年8 月2 6 日分别在国道2 0 5 线滨州黄河公路大桥、省道0 3 1 线f 辛店一河口公 路) 胜利黄河公路大桥、广饶县斗柯收费站及省道0 0 9 线( 永安莘县公路) 利津 刘家央河浮桥四处进行了机动车起终点调查。调查时间早6 ：0 0 晚6 ：0 0 ， 刘家夹河浮桥夜j 、日j1 2 小时进行了机动车交通量调查。调查车型除刘家夹河浮 桥同时进行拖拉机、人力车、畜力车、摩托车调查外，其余调查只进行汽车 起终点澜查。调查采用在收费处询问记录法进行。调查时，由于洪水影响， 长垂太学嘎士学位静文 滨州浮桥已拆除，在南宋浮桥进行了2 4 小时交通量调查，汽车交通量为2 5 3 辆f 1 ，拖拉机3 0 辆同。在充分保证交通量预测需要的前提下，以项目所影 响到的地区现有行政区划为基础，共分为1 6 个o d 区，见表3 - 1 。 表3 - 1o i ) 分区表 o d 代号 1234567 地区利津县东营区河口区垦利县滨卅【市沾化县广饶县 o d 代号 891 01 1 无棣县、庆云县、惠民、济南、临邑、济南及 地区博兴县、高青县 乐陵市商河以西 o d 代号 1 21 3 41 51 6 青州市及以 源坊市及以烟台市、河北 地区淄博市及以南 南南、以东威海市省 2 o d 数据的整理分析 全部调查点汽车车种构成为：小货约占2 1 7 ，中货约占1 1 5 ，大货约 占1 2 2 ，拖挂约占1 6 8 ，集装箱约占o 9 ，小客约占3 1 4 ，大客约占 5 5 ( 货车合计约占6 3 1 ，客车合计约占3 6 9 ) 。刘家夹河浮桥调查点车种 构成为汽车约占8 9 1 ，拖拉机约占2 o ，摩托车、畜力车、人力车约占8 9 。 3 3 3 交通量预测 1 预测方法 ( 1 ) 远景交通量的组成 拟建大桥，位于山东省东营市利津县城东南，西接省道0 0 9 线f 永安莘 县公路) 可达滨州及以西、沾化及以北地区、东至东营及以北地区、东至东营， 并可达胶东半岛和鲁西南及边远地区，是国道2 2 0 ( 滨州郑州公路1 东延至东 营跨越黄河的重要构造物，电是在滨州与东营黄河大桥之间开辟的又一南北 通道。 拟建大桥所经区域，交通运输主要依赖于公路，该项目建成后，一方商 将吸引现有滨州、东营黄河大桥的部分交通量及本应通过国道2 2 0 线至彖营 而绕道济青公路、辛河公路