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摘要 近十几年来，我国的国民经济呈现出持续、快速、健康的发展态势；进出口贸易 总额的年均增长率超过1 5 ，高出同期世界贸易总额年均增长率近一倍。全国港口完 成集装箱吞吐量的年均增长速度高达3 0 以上。表现最为突出的是深圳港，其年均增 长速度更是高达7 0 ，增长速度为全国之冠。而盐田港区是深圳港的重要组成部分， 吞吐量占深圳港总量的5 0 以上。盐田港区三期工程于2 0 0 2 年正式开工建设，预计 2 0 0 5 年全部完成；共有集装箱专用泊位4 个，具有接纳第六代大型集装箱船舶停靠 的能力。盐田港区一、二、三期工程集装箱年设计通过能力合计为3 7 0 万t e u ，2 0 0 2 年在盐田港区三期尚未完工的情况下已完成集装箱吞吐量4 1 8 i 万t e u 。即使盐田港 区三期工程能够提前完工，至2 0 0 5 年盐田港区的集装箱吞吐能力仍将出现较大的缺 口，盐田港区将继续处于超负荷运营状态。因此，为适应集装箱吞吐量快速增长需求， 迫切需要尽快实开始着手规划建设盐田港区四期工程。 本文研究的工作主要分为三个部分：第一，通过剖析以前常用的二种集装箱吞吐 量预测方法，找出其存在的主要问题；第二，根据港口集装箱吞吐量生成的特点，采 用腹地生成预测法对深圳港盐田港区规划年度的集装箱吞吐量进行预测；第三，通过 对盐田港区岸线水深资源的实际情况以及近几年盐田港区的到港航线及船型进行调 查，并对集装箱航运业显现出船舶大型化、经营联盟化和运输干线化的特点，世界造 船业的发展趋势等方面进行分析研究，综合考虑规划年度的集装箱吞吐量预测值，从 而确定盐田港区四期工程建设规模。 关键词：集装箱吞吐量，腹地生成预测法，到港船型，建设规模 a b s t r a c t n l en a t i o n a le c o n o m yh a sm i n e dt ok e 印s t e a d y ，r a p i da n d h e a l t h yd e v e l o p m e n t 1 1 1 ei m p o r ta n d e x p o r ta n n u a lg r o w t ho ff o r e i g nt r a d ei so v e r1 5 ，a l m o s td o u b l eo fw h a tt h ew o r l dt r a d ea c h i e v e da t t h ec o r r e s p o n d i n gp e r i o d 耵 a n n u a lg r o w t hr a t eo f n a t i o n sc o n t a i n e r p o r tt h r o u g h p u ti so v e r3 0 a s a l e a d i n g p o r t , s h e n z h e n p o r t h a sg a i n e d t h ea n n u a lg r o w t h r a t e o f 7 0 y a n t i a n p o r ta r e a a s o n e o f t h e m o s tp a r to fs h e n z h e np o r t ，a c c o u n t sf o ro v e r5 0 o ft h et o t a lf i g u r eo ft h et h r o u g h p u to fs h e n z h e n p o r t t h ep r o j e c to f y a n t i a n 1 i r dp h a s e ，w h i c hi s e x p e c t e dt ob ea c c o m p l i s h e da tt h ey e a ro f2 0 0 5 ， s t a r t e di t sc o n s l r u c t i o na tt h ey e a ro f2 0 0 0 a n d f o u ra p p r o p r i a t e dc o n t a i n e rb e r t h sc o n s t i t u t et h i s p r o j e c t ，e a c ho f o n eh a st h ea b i l i t yt oa c c e p tt h es i x t hg e n e r a t i o no fc o n t a i n e rs h i p t h et o t a ld e s i g n a n n u a lc o n t a i n e rt h r o u g h p u to ft h ef i r s t ，s e c o n da n dt h i r dp h a s eo f y a n t i a nh a r b o ra r e ai s3 7m i l l i o n t e u b u ti nt h ey e a ro f2 0 0 2 ，a tw h i c ht h et h i r dp h a s ep r o j e c tw a sn o tt ob ef m i s b e d ，y a n t i a nh a r b o r a r e ah a dg a i n e dt h ea n n u a lc o n t a i n e rt h r o u g h p u to f 4 1 8 1m i l l i o nt e u s oe v e ni f t h ep r o j e c to f t h i r d p h a s eo f y a n t i a nh a r b o rm e aw i l lb ea c c o m p l i s h e di na d v a n c e ，t h ec o n t a i n e rt h r o u g h p u tc a p a e i t yo f y a n t i a np o r ta t e aw i l ls t i l lh a v ea b i gg a p n i e y a n t i a nh a r b o ra r e aw i l lc o n t i n u et or e m a i ni t so v e rl o a d o p e r a t i o ns t a t u s s oi no r d e rt oa d a p tt ot h er a p i dg r o w t ho fc o n t a i n e rt h r o u g h p u t t h ed e m a n d f o rt h e p r o j e c to f t h ef o u r t hp h a s eo f y a n t i a n h a r b o ri sn e c e s s a r y t h i sp a p e ri sd i v i d e di n t ot h i n ep a r t s ：1 t h i sp a p e ri st of i n do u tt h em a i n p r o b l e m v i at h ea n a l y s i s o ft h et w oo r d i n a r yp r e d i c t i o nt e c h n i q u e s 2 a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e mo ft h eg e n e r a t i o no ft h ep o r t c o n t a i n e rt h r o u g h p u t ，t h i sp a p e ri st og i v et h ep r e d i c t i o no f t h ec o n t a i n e rt h r o u g h p u to f y a n t i a nh a r b o r a r e ai nt h ep l a n e dy e a r sv i at h ep r e d i c t i o nt e c h n i q u eo fh i n t e r l a n dg e n e r a t i o n 3 a c c o r d i n gt ot h e i n v e s t i g a t i o no ft h ep r a c t i c a ls i t u a t i o no fd e p t hw a t e rm o n gt h ey a n t i a nh a r b o ra r e aa n dt h ea r r i v i n g s h i p p i n gl i n e sa n ds h i pt y p eo f y a n t i a n h a r b o ra r e ai nr e c e n ty e a r s t h er e s e a r c ho ft h ed e v e l o p i n gn n d o fw o r l ds h i pb u i l d i n g ，c o m b i n e dw i t hc h a r a c t e r s ( s h i pt y p ei st ob el a r g e r ；a l l i a n c ei nm a n a g e m e n t ； t r a n s p o r ti nm a i nl i n e ；) w h i c ht h ec o n t a i n e rs h i p p i n gi n d u s t r yh a st a m e d o u tt ob e ，t h i sp a p e ri st og i v e t h ep r e d i c t i o no f t h ec o n t a i n e rt h r o u g h p u ti nt h ep l a n e dy e a r sa n dm a k ec e r t a i no nt h ec o n s t r u c t i o ns c a l e o f t h e p r o j e c t o f t h e f o u r t h p h a s e o f y a n t i a n h a r b o r a r e a k e y w o r d s ：c o n t a i n e rt h r o u g h p u t ，t h ep r e d i c t i o nt e c h n i q u eo fh i n t e r l a n dg e n e r a t i o n ，s h i pt y p eo f a r r i v i n gy a n t i a nh a r b o ra r e a ，c o n s t r u c t i o ns c a l e s h i j ic h e n d i r e c t e db y p r o f e s s o rw a n g x i a o a n dt i a n z u o c h e n g 论文独创性声明 y 6 4 0 8 3 5 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 中除了特别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。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作 了明确的声明并表示了谢意。 作者签名：遂型盘医日期：塑 论文使用授权声明 本人同意上海海运学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布论文的全 部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。保密的论 文在解密后遵守此规定。 日期： 上海海运学院硕士学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 第一章概述 1 1 选题目的( 研究背景) 伴随着世界经济全球化进程的加快，国际间的技术合作与交流日趋扩大。世界经 济一体化不仅导致了全球经济结构的战略调整，而且带来了全球国际贸易的持续大幅 增长。在这样的背景下，国际集装箱的海运运输量逐年攀升，国际集装箱的航运市场 呈现出船舶大型化、经营联盟化、运输干线化和网络化的趋势和特点。与此同时，它 还对港口泊位的数量及大小、航道水深与集疏运条件、口岸效率和服务水平提出了更 高的要求。目前，北美、欧洲和亚太地区的各大集装箱港口均纷纷进行了战略部署， 以争取其本身发展成为全球集装箱航线网络中重要的节点港。 竞争形势的变化，向中国沿海港口提出了扩大现有集装箱泊位的规模与等级、发 展我国自己集装箱枢纽港的紧迫要求。作为一个先进、高效、2 0 0 2 年集装箱吞吐量 世界排名第六、国内排名第二的港口，深圳港已具有了集装箱枢纽港雏形。为适应这 一发展趋势的需要，深圳市政府制定了一个以发展集装箱运输为基础、以加快深圳地 区集装箱深水港区建设为战略重点的决策方案，要求争取在短时间内，把深圳港建设 成为我国南部地区的集装箱枢纽港。并争取早日成为全球集装箱航线网络中重要的节 点港。 自改革开放( 特别是进入九十年代) 以来，我国的国民经济呈现出持续、快速、 健康的发展态势：对外贸易的增长更为迅猛，进出口贸易总额的年均增长率超过1 5 ( 1 9 9 0 年为1 1 5 4 亿美元，2 0 0 0 年为4 7 4 3 亿美元) ，高出同期世界贸易总额年均增长 率近一倍。全国港口完成集装箱吞吐量的年均增长速度更为显著，高达3 0 以上( 1 9 9 0 年为1 4 2 7 万t e u ，2 0 0 0 年为2 3 4 8 万t e u ) 。其中表现最为突出的是深圳港，自1 9 9 7 起深圳港始终保持着全国港口完成集装箱吞吐量第二位的位置，并在迅速缩小与上海 港( 完成量第一位) 的差距。其年均增长速度更是高达7 0 ( 1 9 9 5 年的集装箱吞吐 量还仅为2 8 4 万t e u ，到2 0 0 0 年已达3 9 9 4 万t e u ) ，增长速度为全国之冠。而盐田 港区是深圳港的重要组成部分，近几年来，其国际集装箱吞吐量迅猛增长，占深圳港 总量的5 0 以上。 盐田港区一期工程建成于1 9 9 3 年。2 0 0 0 年5 月建成二期工程，目前泊位岸线总 长度达2 3 0 0 5 9 5 m ，泊位最大设计泥面标高为1 5 m ( 盐田理论深度基准面) ，一、二 期工程集装箱泊位设计年通过能力1 7 0 万t e u ，具有接纳第四第五代大型集装箱船 舶停靠的能力。经过十多年的建设，赫田港区得到了迅速发展，集装箱吞吐量持续增 上海海运学院硕士学位论文深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 长，1 9 9 3 年盐田港区仅完成集装箱吞吐量0 1 8 万t e u ，到2 0 0 2 年港区已完成4 1 8 1 万t e u 的集装箱吞吐量，年均增长速度高达2 3 6 6 ，盐田港区已经处于严重的超负 荷运营状态。盐田港区1 9 9 3 年2 0 0 2 年完成的集装箱吞吐量见表1 1 。盐田港区三 期工程于2 0 0 2 年正式开工建设，预计2 0 0 5 年全部完成；共有集装箱专用泊位4 个， 设计年通过能力合计为2 0 0 万t e u ，泊位设计泥面标高为一1 6 m ( 盐田理论深度基准 面) ，具有接纳第六代大型集装箱船舶停靠的能力。盐田港区一、二、三期工程集装 箱年设计通过能力合计为3 7 0 万t e l l ，2 0 0 2 年在盐田港区三期尚未完工的情况下已完 成集装箱吞吐量4 1 8 1 万t e u 。即使盐田港区三期工程能够提前完工，至2 0 0 5 年盐 田港区的集装箱吞吐能力仍将出现较大的缺口，盐田港区将继续处于超负荷运营状 态。因此，为适应集装箱吞吐量快速增长需求，迫切需要尽快实开始着手规划建设盐 田港区四期工程。 表1 11 9 9 3 年2 0 0 2 年盐田港区集装箱吞吐量及增长速度 1 年份 1 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 l2 0 0 2 l 盐田港区0 1 8 l3 31 0 5 73 53 56 3 8 41 0 381 5 8 82 1 4 72 7 5 24 1 8 1 l 增长速度6 3 896 9 47 2 3 4 48 0 66 2 65 303 522 8 25 19 注：单位：万t e u 、 为使深圳港盐田港区四期工程的建设与我国的经济发展趋势、集装箱运输市场的 形势相适应，必须在该项目开工建设前对盐日；：i 港区的集装箱吞吐量发展趋势及到港船 型进行预测和分析研究，并以此为依据最终确定盐田港区四期工程的建设规模，这一 过程将使得盐田港区四期工程的建设规模确定得更为合理并切合实际。 1 2 盐田港区四期工程建设规模研究的基本方法和主要内容 研究确定盐田港区四期工程建设规模的基本方法是：对盐田港集装箱吞吐量发展 趋势进行分析和预测，同时在考虑盐田港区所可能承担份额的情况下，实际、合理地 控制建设规模。同时通过对盐田港区岸线水深资源的实际情况调查以及对近几年盐田 港区的到港航线及船型，集装箱航运业显现出船舶大型化、经营联盟化和运输干线化 的特点，世界造船业的发展趋势等方面进行分析研究，从而确定需要建新泊位的吨级、 码头前沿及航道水深，在确定到港船型时主要应考虑适应世界航运市场的变化以及今 后码头运营的需要，使深圳港盐田港区在国际航运市场具有较强的竞争力。如果不顾 客观实际，盲目地进行大规模扩张，其后果将不仅是建设资金的浪费，而且今后将会 使相邻的集装箱码头公司之间为生存而相互恶性竞争，从而最终影响深圳港的长远发 展。 上海海运学院硕士学位论文深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 本人的论文拟从以下几个主要方面开展研究，以确定深圳港盐田港区四期工程的 建设规模。 l 、深圳港集装箱吞吐量发展趋势分析研究。在进行集装箱吞吐量预测时重点研 究：集装箱吞吐量预测方法的分析、比较、选用，与周边港口的关系，我国经济发展 趋势，对外贸易形势变化，主要参数的调查、分析、取用、规划年度深圳港集装箱吞 吐量的预测值等几个方面。 2 、盐田港区在深圳港集装箱运输市场中所承担的份额。在充分考虑深圳港各集 装箱港区的现状、相互关系、发展趋势的基础上来进行深圳港各港区的分配预测。 3 、对盐田港区集装箱船舶到港船型的发展趋势进行分析研究。在进行集装箱船 舶到港船型预测时重点将通过调查近几年盐田港区的到港航线、船型，同时通过研究 全球集装箱运输船队的发展趋势以及世界造船业的发展动态，来预测盐田港区集装箱 船舶到港船型的发展趋势。 4 、对上述数据、资料进行综合研究后，确定、安排符合实际需求的盐田港区四 期工程建设规模。 上海海运学院硕士学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 第二章港口集装箱吞吐量预测的理论与方法 2 1 预测理论与技术综述 预测是一个古老的概念，自从人类诞生以来，预测活动已经存在了。然而，预测 发展成为一门较为系统、成熟的理论，则是本世纪五、六十年代的事情。到目前为止， 有关经济预测的技术方法已多达几百种，常用的也有六、七十种，主要有个人经验判 断预测法( 对比类推预测法、比例分析预测法、平衡分析预测法、相关推断预测法等) ， 专家集体经验判断预测法( 专家意见交换预测法、专家意见汇总预测法、德尔菲预测 法等) ，调研判断预测法，主观概率预测法，变异因素分析预测法( 领先落后指标分析 预测法、相关树预测法、突破与前兆预测法等) ，技术预测法( 矩阵分析预测法、寿命 周期预测法、包络曲线预测法和形态分析预测法等) ，回归分析预测法( 一元线性回归 分析预测法、多元线性回归分析预测法、非线性回归分析预测法等) ，时间序列分析 预测法( 时间序列分解分析预测法、移动平均数预测法和指数平滑预测法等) ，随机时 间序列预测法，马尔可夫预测法，系统动力学模型预测法，计量经济模型预测法，增 长曲线预测法，仿真预测法及灰色系统预测法等等，方法繁多，而各种方法都有相应 的特点和应用范围。 按预测方法的性质，大致可分为定性预测法，回归分析预测法和时间序列预测法 三类。 定性预测法 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。主要方法有德尔菲预 测法、主观概率预测法、直接头脑风暴预测法、质疑头脑风暴预测法、领先落后指标 分析预测法、突破与前兆预测法。 回归分析预测法 回归分析是研究变量与变量之闻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值。回归分析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推。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，主要方法有一元线性回归 分析预测法、多元线性回归分析预测法、非线性回归分析预测法等。 4 上海海运学院硕上学位论文 深圳港盐 ；e | 港区四期工程建设规模研究 时间序列预测法 它是将历史资料和数据，按时问顺序排列成一系列，根据时间序列所反映的经济 现象的发展过程、方向和趋势，将时间序列外推或延伸，以预测经济现象未来可能达 到的水平，因此，它又被称为趋势预测法。由于时间序列预测法所需要的只是序列本 身的历史数据，且又在实践中被证明是一种相当有效的预测法。因此，这一类方法应 用得非常广泛。主要方法有时问序列分解分析预测法、移动平均数预测法、指数平滑 预测法、趋势外推预测法、自适应过滤预测法、博克斯一詹斯预测法、灰色系统预测 法、状态模型预测法和卡尔漫滤波预测法等。 现代预测方法的发展，往往是各种方法交叉运用、相互渗透，很难作出截然的划 分。因此，对上述的分类不能绝对化。由于，回归分析预测法与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。因此，习惯上把这种以数 学为主的预测方法称为定量预测法。所以，预测方法最终可以归纳成定性预测法和定 量预测法两大类。 2 2 常用的港口吞吐量预测技术 预测是对随时间而变的社会活动或自然现象事先予以推测，科学的预测是制订正 确的决策和规划的基础。因此，各行各业都广泛采用预测理论和科学的预测方法来探 索未来的趋向，并能动地控制其发展。交通企业也不例外，如在港口的规划设计、船 舶发展规划的编制等方面，都需要进行预测。由于预测在港口发展决策中的重要地位 与作用，使得关于预测的研究在港口的规划、设计领域受到普遍重视， 港口吞吐量预测是港口规划、设计工作中比较常见和基本的需求预测，它在确定 港口的发展方向、基本设施投资规模、深水泊位的选址和港口的经营策略等方面，都 有着重要的、不可缺少的作用。在选择港口吞吐量预测方法时，应考虑三个主要的问 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设条件之上 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各种关系，因此，在选择 港口吞吐量预测方法时必须考虑方法的适用条件。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 概括了 各种预测方法的特点。 从表2 1 中可以发现，上述的各种预测方法各有其各自的优点和缺点。通常在 进行港口吞吐量预测时，一般都根据不同港口的现状条件、历史统计资料的拥有量、 预测期长短来确定选用什么预测方法。对新开港口或者是建港时间较短的港口进行中 短期预测时经常采用定性预测法、回归分析预测法等方法。对建港时间较长的港口进 上海海运学院硕士学位论文深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 行中短期预测时一般则采用将定性分析与定量预测结合起来的方式，定量预测方法主 要是时间序列预测法、回归分析预测法、灰色系统预测法和弹性系数预测法等；在进 行中长期预测时，定性分析的趋势外推法应用得较为广泛。 表2 1各种预测方法的特点归纳表 方法时间范围适用情况麻做工作 定性预测法短、中、对缺乏历史统计资料而趋势面需做大最的调查研究工作 长期临变化转折的事件进行预测 一元回归分析预短、中期自变量与因变量两个变量之闯为两个变量收集历史数据， 测法存在着线性关系 十分费时间 多元回归分析预短、中期因变量与两个或两个以上自变为所有变量收集历史数据， 测法量之间存在着线性关系十分费时间 非线性回归分析短、中期因变量与一个或多个其他自变必须收集历史数据，并用几 预测法量之间存在某种非线性关系个非线性模型试验。 趋势外推预测法中、长期当被预测项目的有关变量用时只需要因变量的历史资料 间表示时，用趋势进行外推用趋势试探时费时 时间序列分解分短期适用于一次性的短期预测，要消只需要序列的历史资料 析预测法除季节变动的因素 移动平均数预测短期不带季节变动的反复预测只需因变量的历史资料 法 指数平滑预测法短期具有或不具有季节变动的反复只需因变量的历史资料，建 预测模时费时。 自适应过滤预测短期适用于趋势形态的性质随时间只需因变量的历史资料，但 法而变化，而且没有季节变动检查模型时费时。 博克斯一詹斯预短期适用于任何序列的发展形态的计算过程复杂、繁琐 测法一种高级预测方法 景气预测法短、中期适用于时序趋势延续及转折预收集火量历史资料和数据 测并需大量计算 灰色系统预测法短、中期适用于时序的发展呈指数趋势收集对象的历史数据 状态模型和仁尔短、中期适用丁各类时序的预测收集对象的历史数据并建 漫滤波预测法立状态空间模型 上海海运学院硕士学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 2 3 港口集装箱吞吐量预测技术 集装箱运输作为当今国际水运业中具有高效、优质、经济效益高的运输方式，已 越来越被各国所重视。由于集装箱运输对港口以及港口所在城市发展能起重要作用， 7 0 年代以后，人们往往把集装箱吞吐量作为港口在国际贸易中地位的重要标志之一。 当前在外贸运输走上综合物流时代后，集装箱吞吐量相对集中的港口有可能成为综合 物流中心，因此人们对港口集装箱吞吐量的增长趋势更为关注、重视。合理的港口集 装箱吞吐量预测值，对于港口管理层正确地决策需新建集装箱泊位规模以及集装箱泊 位的装卸设备数量配置、效率选择有着决定性的作用。 港口集装箱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未来一 定时期发展趋势的科学。它借助于科学的方法论和技术手段，根据客观经济过程的历 史演变和发展规律，对未来一定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。其目的在于通过对客观经济现象的历史规律的探讨和现状的研究，求得 对未来经济活动的影响。经济预测的质量取决于对客观经济现象深入了解的程度和所 采用的预测方法的科学性，其中也包含着对经验判断的重视和吸取。 时间序列预测法、回归分析预测法、灰色系统预测法、指数平滑预测法及趋势外 推预测法等这些在港口吞吐量预测中较为常用的方法，在港口集装箱吞吐量预测方面 的应用绝大多数还处于试验阶段，真正能够在工作中得到业内人士所广泛认同的不是 很多，且经实际检验证明应用时误差较大。下面本次研究就详细剖析一下其中二种方 法应用于预测港口集装箱吞吐量时存在的问题。 指数平滑预测法 指数平滑预测法又简称平滑法。所谓平滑之意，是对反映变量历史变化情况的统 计数据( 时间序列) ，加以大致修匀平滑，以便分析变量的演变趋势。时间序列预测方 法，都是根据吞吐量历年统计数据，利用直线或曲线来拟合时间数列的发展趋势，外 推进行预测。它对时间数列的随机性与波动性考虑较少，但在实际上，时间序列( 如 集装箱吞吐量指标) 要受到经济发展、进出口贸易政策、以及世界市场的变化等各种 因素的影响而呈现一定的随机性。但一般说来，最新的时间序列观察值往往包含最多 的关于未来情况的信息。基于这种思想，指数平滑预测法认为，数据的熏要程序按时 间上的近远呈非线性递减，近期数据影响价值大，权数亦大：远期数据影响价值小， 权数亦小。根据平滑次数的不同，有一次平滑、二二次平滑、三次平滑和高次平滑之分。 高次平滑很少用，一次平滑一般用于呈现水平趋势的时间序列，二次平滑用于呈线性 趋势的时间序列，三次平滑用于呈现非线性曲线趋势( 趋势的斜率不断地增长变化) 。 从世界主要集装箱港口历史上的各期数据来看，港口集装箱吞吐量时间序列曲线存在 持续增长的趋势，且其增长规律接近于某种曲线，呈现出一种非线性趋势的时间数列。 7 上海海运学院硕士学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 因此如果深圳港拥有时间较长的集装箱吞吐量历史数据，采用三次指数平滑预测法来 迸行预测是比较合适的。 三次指数平滑预测模型的建立 设时间序列为：y 。，y 2 “，y 。；指数平滑预测法的计算公式： s t ( l ) = a y 。+ ( 1 一a ) s 。一“ 一次指数平滑预测法 s t ( 2 ) = a s t o ) + ( 1 一a ) s 。2 二次指数平滑预测法 s t ( a ) = a s ，“+ ( 1 一a ) s 。“ 三次指数平滑预测法 其中：a 为加权系数，且0 a l ： s 。o 、s t _ l ( 1 ) 为一次指数平滑值； s 。o 、s 。为二次指数平滑值： s 。、s 。为三次指数平滑值。 三次指数平滑预测法的预测模型为： y a t + r = a 。+ b t t + c t t 2 式中：a t = a s t ”- 3 s t 2 + s t 3 b 。= a ( 6 5 a ) s 。“一2 ( 5 4 a ) s t 。+ ( 4 3 a ) s t 3 2 ( 1 - - a ) 2 c 。= a 2 s 。”- - 2 s 。+ s 。3 ) 2 ( 1 一a ) 2 初始估计值s 。“、s 。“、s 。的确定 指数平滑预测法是一个迭代计算过程，用指数平滑预测法进行预测计算时，首先 必须确定初始值s 。o 、s 。、s 。在时间序列较长，a 值取值较大时，初始值的大小 对预测值的影响很小，根据一般经验，可取s 。) - s 。= s 。= ( y + y ：+ y 。) 3 。 加权系数a 值的确定 用指数法来进行预测时，a 值有多种选择，如何选择加权系数a 值及合理评价预 测结果是指数平滑预测法的关键。a 值有时可由预测者凭经验确定：也可将己知时间 序列分成两段，选取一系列a 值，用前一段数据建立模拟预测模型，对后一段数据进 1f 行事后预测，以事后预测模型合误差均方差m s e = 三f( x “k - - x k ) 2 最小值为标准， t 1 k 一= l 从中选取较佳的a 值，从而避免了单纯凭借经验选取a 值的盲目性。x a k 、x k 分别是 预测值与观察值。 上海海运学院硕上学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 指数平滑预测法是目前国内外常用的预测方法，在港口吞吐量预测中应用较为普 遍，它具有的主要优点有： 对不同时间的数据的非等权处理较符合实际情况； 实用中仅需选择一个模型参数a 即可预测，简便易行； 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。 指数平滑预测法在应用于港口吞吐量预测时的短期预测误差略小、效果较好；但 应用于中长期预测误差较大，效果不佳。 但指数平滑预测法固有的缺点限制了它在港口集装箱吞吐量预测中的广泛使用。 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。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，因某些动态因素的变化影响，趋势出现突然上升或下降 的时，指数平滑预测法就难以适应。在进行港口集装箱吞吐量预测时，由于集装箱吞 吐量预测涉及许多动态的因素( 如：港口腹地的经济发展趋势，港口的水、陆集疏运 通道状况，港口在国际、国内集装箱运输中的地位，与周边集装箱港口的关系等) ， 因此运用指数平滑预测法的预测误差较大，效果较差。 灰色系统预测法 在介绍灰色系统预测之前，需首先了解什么是灰色系统? 灰色系统是指元素( 参数) 信息不完全、结构信息不完全、关系信息不完全、运行的行为信息不完全的系统。输 入与输出之间无明确的关系，不是客观的实体，是一个抽象的系统，也称为非本征性 系统。 灰色系统预测法是指根据过去及现在已知的或非确知的信息，建立一个从过去引 伸到将来的g m 模型，从而确定系统在未来的发展变化趋势，并为规划决策提供依据。 灰色系统模型，即g m ( n ，h ) ，是指一个1 1 _ 阶、h 个变量的g m 模型，因为用途不同， 所以常有各自的表达形式。作为预测模型，一般是g i ( n ，1 ) 模型，这里的1 是一个 变量，n 一般在3 阶以下，n 越大，内涵可能越丰富，然而计算太繁，阶次过高的系 统其特征方程的求解困难，不但计算量大，计算时间也长，而且精度不一定高，其结 果也不是解析的。模型精度高低是决定模型是否可靠的重要依据，也直接影响着预测 值的精度。对于已知的数据序列x ( o 建立g m ( 1 ，1 ) 模型，模型误差一般是不可避免的， 尤其是原始数据序列波动较大时，或建模条件不是很好时，模型精度就较低。对于给 定的数据序列建模，就模型形式而占g m ( 1 ，1 ) 模型是一个连续函数。 利用g m ( 1 ，1 ) 模型为基础进行预测，主要步骤如下： 上海海运学院硕士学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 第一步：给定原始数据序列 x ( f ) = 扛( 1 ) ，x ( 2 ) ，x ( 。( ”) 。 第二步：对。( r ) 作一次累加，利用( 2 1 ) 式求得一次累加生成数列 j 1 ( 七) = k ( 1 ) ，z ( 2 ) 一，工1 ( ，1 ) j 。 第三步：利用( 2 2 ) 式构造数据矩阵b ，y 。 b = 一1 2 ( x 0 ) ( d + x 0 ) ( 2 ) ) 1 1 2 ( x 0 ) ( 2 ) + 工1 1 ( 3 ” 1 y = 【_ ：c 。( 2 ) ，工。( 3 ) 。，工。( n ) 。 第四步：利用( 2 - - 3 ) 式求解参数向量d d = 【口，“ 7 = 7 b ) 。b 7 y 第五步：将参数向量d 代入时间响应函数( 2 4 ) 式 上“1 ( 七+ 1 ) = ( z ( 1 ) 一u a ) e 一“+ u a 。 第六步：对x 州( 七十1 ) 求导灵敏，得还原模型 x “。( 七+ 1 ) = ( 一) 0 o ( 1 ) 一u a ) e 础 或工“。( 七+ 1 ) = x 忡( 七+ 1 ) 一王，( 1 ) ( 舳。 第七步：模型精度检验，利用公式 g 0 1 ( f ) = x o ( f ) 一x s ( 0 ) o ) p ( f ) = g ( o ) ( t ) x o ) ( f ) ( 2 一1 ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) ( 2 4 ) ( 2 5 ) ( 2 6 ) 式中：g 。( f ) 为残差：e ( f ) 为相对误差。或者用后验差检验，方法如下： 1 0 上海海运学院硕士学位论文渫圳港盐田港区四期工程建设规模研究 求。( f ) 的平均值j x = 1 n x 帕( f ) 求x 。( f ) 的方差5 l s 2 = 1 n ( 工( f ) 一上) 2 求残差g 。( f ) 的平均值g s j = l n q 懈( f ) 求g 。( f ) 的方差s z 为 s 2 = 1 n ( ( f ) 一g ) 2 后验差比值c c = s 2 s l 小误差频率p p = i q ( f ) 一g i o 6 4 7 4 5 s 。 ( 2 7 ) ( 2 8 ) ( 2 9 ) ( 2 一1 0 ) ( 2 1 1 ) 一个好的预测，要求c 越小越好，一般要求c 0 9 5 0 ，8 0 0 7 0 0 5 0 不合格 0 7 00 6 5 灰色系统预测法的基础是对于己知的数据序列z ( 0 建立g m ( 1 ，1 ) 模型，但实际上 模型误差几乎是不可避免的，尤其是原始数据序列波动较大或建模条件不是很好时， 模型精度就更低。而且港口实际已完成的集装箱吞吐量原始时间数据序列，通常不能 直接用于建模，因为港口集装箱吞吐量的时间数据多为随机的、无规律的，一般必须 通过累加生成新的序列，使原序列的随机性得到弱化，并促使其呈现一定的规律性， 然后在此基础上进行预测，因此将灰色系统预测法应用于港口集装箱吞吐量预测时， 短期预测误差略小、效果尚可；但中长期预测误差较大，效果不佳。 通过上述模型的剖析，我们可以发现：这些模型虽然在实际中得到了一定的应用， 但也存在一些问题须加以解决。 1 、集装箱吞吐量预测涉及许多动态的因素，如：港口腹地的经济发展趋势，港口 的永、陆集疏运通道状况，港口在国际、国内集装箱运输中的地位，与周边集装箱港 口的关系等因素。 2 、传统模型中存在一个很大不足，就是仅仅是静态地考虑一个港口的集装箱吞 吐量问题，而实际上港口集装箱吞吐量发展趋势是会流动变化的，相对静态的、固定 的统计预测并不能够接近于动态的实际发生值。 3 、上述模型都属于中短期预测方法，它们对于已有数据的依赖性较强，在对受 到多种因素和动态竞争影响的港口集装箱吞吐量进行实际应用预测时难以适应港口 集装箱泊位建设周期对中远期预测值的预测精度要求。 4 、从传统模型的实际应用情况看，统计预测结果往往与实际的发生值有着相当 的偏差，从而会造成港口管理层的部分决策不当。 集装箱运输的主要货类是传统的件杂货。因此，在研究集装箱货源生成量时，应 重点考虑与件杂货运输密切相关的产成品贸易活动。根据我国目前产成品贸易活动所 产生的运输需求的特点，集装箱运输的需求基本上产生于对外贸易活动之中，集装箱 生成量的大小与各地区的外贸进出口的规模以及进出口货物的品种结构有密切关系。 一般来说，外贸规模越大、适宜集装箱运输的贸易货物越多，集装箱生成量就越大， 上海海运学院硕士学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 也就是说对外贸易的规模和结构决定着潜在的集装箱运输需求；另一方面这种需求又 与该区域的整体经济发展的水平密切相关。从港口的规划发展角度考虑，沿海大型港 口的集装箱生成量主要产生于对外贸易，但集装箱生成量仅仅是潜在的集装箱运输需 求，而这种潜在需求能否转化为现实的集装箱运输量，取决于集装箱运输的各个环节 的能力、运输组织的方式以及集装箱运输成本、质量、效率等方面的因素。一方面， 由于受到集装箱运输能力、组织方式的制约和运输成本、质量和效率等因素的影响， 部分适箱货仍以传统的运输方式运输，导致实际的集装箱运输量小于集装箱运输需 求，这种现象可以由集装箱化率或装箱率来衡量；另一方面，由于外贸进出口结构、 规模、流向的不均衡，集装箱运输中存在着空箱运输，造成实际的集装箱运输量可能 大于运输需求，这种现象可以由重箱率来说明。因此，运输系统的能力和运输组织的 形式决定着实际的集装箱运输需求。 基于上述分析，本研究认为：由于集装箱运输需求是一种引致需求，在中国这种 需求基本上是由对外贸易引起的( 此观点已被业内人士所认同) ，因此在进行集装箱 吞吐量预测时应选用既能够反映集装箱生成的必然性，同时又能够兼顾多因素和动态 竞争的腹地生成预测法。 腹地生成预测法 腹地生成预测法是通过对港口腹地范围内影响集装箱运输需求的各种因素进行 充分地调研、分析，以预测区域的国民经济和社会发展远景目标规划为基础，结合考 虑国家宏观经济政策、区域交通运输的基本特征等因素，遵循定性分析和定量预测相 结合的基本原则，建立统计分析模型综合采用回归分析预测法、增长系数预测法等方 法，从多途径、多指标、多方面出发，分别预测规划年度直接腹地、间接腹地的国际 集装箱生成量。为保证预测的结果符合实际并具有较强的可操作性，在确定各个阶段 参数和预测的过程中，利用定性分析预测法加以综合分析、判断，以保证取值的合理 性。 预测步骤及主要预测方法说明 1 、预测步骤： ( 1 ) 根据腹地内各省市规划、国民经济发展及外贸增长情况，以国内生产总值 ( g d p ) 和外贸进出口总额增长及结构变化为主要因素，分析和判断未来发展趋势； ( 2 ) 建立统计分析模型，采用回归分析预测法、增长系数预测法，预测规划年 度腹地各省的外贸进出口总额及结构； ( 3 ) 采取腹地生成预测法，推算出直接腹地、间接腹地规划年度的集装箱生成 量的预测值。 上海海运学院硕士学位论文深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 2 、腹地生成预测法说明 腹地生成预测法是基于集装箱生成机制的多因素动态生成法。多因素是指预测过 程考虑了多种影响集装箱生成的因素，并且对各种影响因素作了量化处理；动态是指 考虑了各种影响因素的发展变化趋势，在不同预测期选取了不同的量化值。该方法的 基本公式如下： q = v 半k l 术k 2 木k 3 k 4 k 5 其中：q 一集装箱生成量，万t e u ； v 一外贸进出口金额，亿美元； k 1 一外贸适箱货金额比率； k 2 一外贸适箱货生成系数，吨万美元； k 3 一外贸适箱货集装箱化率； k 4 一重箱平均箱载货重，吨； k 5 一重箱比例。 4 上海海运学院硕士学位论文 深圳港盐田港区四期工程建设规模研究 图2 1 腹地生成预测法预测框图 上海海运学院硕士