基于主成分分析法的机场航空物流发展影响因素分析——以迪拜机场为例

许 诚

(中国民航大学 天津300300)

科学与社会

基于主成分分析法的机场航空物流发展影响因素分析
——以迪拜机场为例

许 诚

(中国民航大学 天津300300)

通过查阅大量文献并结合我国航空物流发展的实际情况进行分析，总结得出机场航空物流发展的主要影响因素。使用主成分分析法(PCA)找出机场航空物流发展的主要影响因素，并以迪拜机场为例进行实例验证，最后给出了发展机场航空物流的对策和建议，对机场航空物流的发展具有重要意义。

航空物流 影响因素 主成分分析法 迪拜机场

0 引 言

机场航空物流发展实际上是机场货邮吞吐量的提升以及机场全球物流网络控制点的布局完善。它和传统的航空货运相比，不仅需要通过航空完成货物运输，而且还要参与航空物流运作的全过程，对航空物流运作进行总体上的规划和管理，所以机场航空物流更加注重物流功能上的整合和以及相应的合作伙伴之间关系的协调。[1]

随着经济全球化的不断深入，世界航空物流市场以每 10年翻一番的速度增长，同时我国电子商务的高速发展也给物流行业带来了巨大的市场机遇。当前，我国物流业发展还落后国外很多，这严重制约了我国电子商务的发展；其中航空物流也正处于从传统航空货运向现代航空物流转型过程中，发展滞后的问题更为突出。我国航空物流作为后起之秀，在设施网络结构布局应用、运营和管理、物流资源整合、服务标准化和信息化建设方面都存在着不少问题。即便如此，近年我国航空货运总量依然增长迅猛，航空物流显然已经进入了发展的黄金时期。通过查看中国民用航空局统计数据[2]可知，2015年我国机场完成货邮吞吐量 1,409.4万 t，比上年增长 3.9%,。同时在空客公司的一份预测报告中指出，全球航空物流量在2007—2026年将增长5.8%,，而在未来20年中，中国航空物流量将增长6倍，中国物流市场将主导世界航空物流市场。[3]为此，我们必须抓住时机，积极总结我国航空物流近年来的发展经验和教训，努力探索我国发展航空物流管理及运营模式，找出制约我国航空物流发展的影响因素。

1 文献综述

近年来，开展航空物流发展影响因素相关研究的学者很多，例如石学刚、苗田丰(2014)使用解释结构模型(ISM)对影响因素进行了层次分析，为临空经济区发展航空物流产业提出了意见和建议；[4]秦岩、孙继湖(2012)认为应该使航空物流各子系统协同发展；[5]张莉、姚津津、胡华清(2013)系统地阐述了航空货运的特点以及航空货运产业链和服务链等相关重要问题，从系统的观点分析了目前我国航空货运发展中存在的一些问题与产生的原因，并提出一些建议；[6]蒋丽(2015)认为我国航空货运占比逐年减少并呈现出被边缘化趋势，究其原因既有市场需求和竞争方面的因素，也有航空企业“重客轻货”投入不足等经营战略方面的问题。[7]本文通过查阅大量相关资料，对机场航空物流发展的影响因素进行归纳总结，认为机场作为发展航空物流的重要节点，应通过政府支持招商引资，发展服务、控制成本、提高效率来提高机场航空物流的核心竞争力。再通过中国知网(CNKI)检索，并结合航空物流行业相关资料分析，[8]从机场发展的自然条件、基础设施、成本、效率、服务、外部条件6个方面对机场航空物流发展有较大影响的因素进行分析，初步划分出 6大类共 21个因素，具体如表1所示。

2 机场航空物流发展的影响因素分析模型(PCA模型)

上文通过定性方法找出了机场航空物流发展的主要影响因素，接下来对上述因素采取定量的方法给出更具说服力的分析结果。通常，关于因素分析我们可采用的定量分析的方法有很多，如模糊综合评价法、聚类分析法、层次分析法(AHP)、神经网络分析法(EDA)等。[9]但是这些方法在应用过程中需要考虑众多因素，各因素间存在一定的相关性，在某些信息上可能重叠，不仅增加计算量，而且还使问题分析复杂化。为了规避这些问题，本文提出应用主成分分析法对机场航空物流发展影响因素进行分析的思路。

主成分分析法(Principal Component Analysis，PCA)也称主分量分析或矩阵数量分析，它利用降维的思想，把多个复杂指标转化为少数几个综合型指标(即主成分)，其中每个主成分都能够大限度地反映原始变量的大部分信息，且所含信息互不重复。这种方法在引进多方面变量的同时将复杂因素归结为几个主成分，使问题简单化，得到的结果更加科学有效。它通过变量变换的方法把相关的变量变为若干不相关的综合指标变量，由于变量线性无关，使得在分析和评价变量指标时，可以避免相关的干扰，找出主导因素，做出准确的评估和选择。[10]主成分分析法的计算步骤如下：

表1 机场航空物流发展影响因素Tab.1 Factors affecting the development of Airport Air Logistics

2.1 模型原始数据的标准化

由于原始的评价体系中各指标的量纲不同，并且数量间差异也很大，为了消除这种差异，先对原始数据进行标准化处理，将其转化为同量纲的指标。设 m为评价方案数(即表1中6大类影响因素)，n为每一类评价方案的指标数，则所得到的样本矩阵为：

对前面的样本矩阵进行标准化处理，令：

上式中xj为第j个指标的平均数，

通过前面的处理就能得到原始数据的标准化矩阵为：

2.2 计算标准化矩阵的相关系数矩阵

根据上文原始数据的标准化矩阵Y求其相关系数矩阵。设rkj为该标准化处理之后指标k与指标j之间的相关系数，则：

通过上面的公示逐一计算后，得相关系数矩阵：

2.3 确定主成分个数

对上文所求的相关系数矩阵R，求其非负特征值，具体求解方式可根据如下公式求解：

式中，tα代表第t个主成分所包含的信息在整个指标体系中所占的比例。通常认为，主成分个数和原始指标个数是相当的。但如果原始指标个数多，则进行综合评价时就会变得相对复杂，同时不能凸显个别指标的重要性。所以利用主成分分析法进行计算，以选取尽量少的个主成分代表尽量多的指标。此时，通常选取的前k个主成分满足：

2.4 利用PCA进行综合评价

为矩阵Y中的第1,2,…,n列的各项标准化指标值。1F为第 1主成分，F2为第 2主成分……依此类推。

利用公式(5)确定前k个互不相关的主成分，求其加权值tF，以每个主成分的方差贡献率为权数，对这些主成分进行加权求和，可以得到最终的评价值F：对最终评价值F进行比较，F值较大的即为对航空物流有显著影响的因素。

2.5 实例分析——以迪拜机场为例

迪拜机场包含3个航站楼、1个机场自贸区、7个货站，机场毗邻迪拜花卉中心，与正在建设中的迪拜世界中心(DWC)相距 40,km 左右，两者将通过高速轻轨相连，有阿联酋航空、迪拜航空(低成本航空公司)两家基地航空公司。据不完全统计，迪拜机场连接世界的航线网络已超过150条，覆盖城市达220多个。同时，迪拜机场作为全球增速最快的机场，2015年货邮量达 245.58万 t，同比增长 4%,。预计到2020年，迪拜机场货物吞吐量将达到410万 t。[12]所以本文为验证主成分分析法的可行性，以迪拜机场为例进行实证分析，并按两种方式获取数据，这两种方式分别为：公开数据信息整理、专家打分法。

2.5.1 公开数据信息整理

按照前文提出的机场航空物流发展影响因素，查阅迪拜机场相关材料以及近年来迪拜机场航空物流相关文献提出的初始数据作为参考，然后根据中国知网(CNKI)检索结果，按文献中各因素出现次数获得各指标的原始数据如表2所示。

为方便计算，现剔除部分次要影响因素，修改合并相应指标类型，得到处理后的数据如表3所示。

根据公式(1)对上述数据进行标准化处理，则可得标准化矩阵：

表2 迪拜机场航空物流发展影响因素原始数据Tab.2 The original data of Dubai Airport aviation logistics development factors

表3 迪拜机场航空物流发展影响因素处理数据Tab.3 Processed data of Dubai Airport air logistics development-affecting factors

根据公式(2)求得标准化后矩阵的相关系数矩阵：

根据公式(3)和(4)确定相关系数的特征值及其对应的主成分贡献率如表4所示：

表4 特征值和主成分贡献率Tab.4 Eigenvalue and principal component contribution rate

由表 4可知，表中前两项特征值累积贡献率94.148,3%,＞85%,，根据公式(5)可以选择第 1、2主成分进行综合评价。前两个主成分已经基本包含了机场航空物流发展的重要影响因素。选用第 1、2主成分进行评价可以起到降维的作用，从而提高评价与选择的效率。根据公式(6)计算出两个主成分分别为：

在第 1主成分1F中，系数相对较大，说明与1F具有较强的正相关。因此，第 1主成分是由机场等级、机场的货运及仓储设施决定的一项综合指标，反映了机场等级及机场货运设施对机场航空物流发展的影响；而在第 2主成分F2中，系数相对较大，说明与F2具有较强的正相关，因此，第 2主成分是由货物运输时间、多式联运衔接程度决定的一项综合指标，反映了货物运输时间及多式联运衔接程度对机场航空物流发展的影响。

根据公式(7)计算 4个主成分的 F值，如表 5所示：

表5 特征值和主成分贡献率Tab.5 Eigenvalue and principal component contribution rate

由表5可知，对机场航空物流发展影响因素较大的依次是服务、效率、基础设施、外部环境(政策、人才等)，从而应用主成分分析法找到了机场航空物流发展的主要影响因素。

2.5.2 专家打分法

通过2.5.1中的数据获取方式所得结果与文献所查以及行业公认情况有较大出入，一般认为外部环境即政府决策和扶持力度以及专业人才是影响机场航空物流发展的关键因素，所以对前文数据来源进行修改，通过邀请航空物流领域权威专家对各指标进行打分并求平均值的方法重新作出综合评判，专家打分以及对应的均值如表6所示。

表6 专家打分所得迪拜机场航空物流发展影响因素权重数据Tab.6 Air logistics development factors affecting the weight of factors in Dubai Airport by expert scoring

根据公式(1)对上述数据进行标准化处理，则可得标准化矩阵：

根据公式(2)求得标准化后矩阵的相关系数矩阵：

根据公式(3)和(4)确定相关系数的特征值及其对应的主成分的贡献率如表7所示：

表7 (专家数据)特征值和主成分贡献率Tab.7 Eigenvalue and principal component contribution rate by Expert Data

由表 7可知，表中前两项特征值累积贡献率86.140,7%,＞85%,，根据公式(5)可以选择第 1、2主成分进行综合评价。前 2个主成分已经基本包含了机场航空物流发展的重要影响因素。选用第 1、2个主成分进行评价可以起到降维的作用，从而提高评价与选择的效率。根据公式(6)计算出两个主成分分别为：

在第 1主成分1F中，系数相对较大，说明与1F具有较强的正相关。因此，第 1主成分是由机场的货运及仓储设施以及机场基地航空公司数量决定的一项综合指标，反映了机场货运设施及机场基地航空公司对机场航空物流发展的影响；而在第2主成分F2中，系数相对较大，说明与F2具有较强的正相关，因此，第2主成分是由货物运输时间、货物运输流程决定的一项综合指标，反映了货物运输时间及货物运输流程对机场航空物流发展的影响。

根据公式(7)计算 4个主成分的 F值，如表 8所示：

表8 (专家数据)特征值和主成分贡献率Tab.8 Eigenvalue and principal component contribution rate by Expert Data

由表8可知，对机场航空物流发展影响因素较大的依次是外部环境(政策、人才等)、服务、基础设施、效率，这与我们通常认为的航空物流发展的约束因素相吻合，结果可靠。这说明改进评价指标后本文所提出的使用主成分分析法分析机场航空物流发展的影响因素是可行且有价值的，为发展机场航空物流提供了支持。

3 结 论

本文采取主成分分析法对机场航空物流发展影响因素进行了分析，一方面减少了评价的人为干预性；另一方面对考虑的因素进行了降维，降低了问题的复杂性，提高了评价效率。通过对迪拜机场进行实例分析表明主成分分析法能很好地解决机场航空物流发展影响因素的问题，从而为机场航空物流的发展提出了科学的决策依据。

在机场发展航空物流产业时，首先应从政府决策层面开始，力求获得最大的政府支持与政策保障；除此之外，尽量提升机场相关作业的服务水平，这包含物流从业人员素质、信息化程度、基地物流服务商数量和规模以及相关服务商业务的灵活性等，同时应加强机场基础设施建设，提高机场物流作业效率，从而最大程度提高机场发展航空物流的竞争力。对于最为重要的政策以及服务两大因素，具体的做法建议如下：①在加快制定发展机场航空物流政策的同时也积极申请综合保税区和自由贸易区；②政府适当增加航空货运补贴；③制定机场航空物流相关企业入驻税收减免政策、航空物流相关人才的引进和培养政策，出台科技创新鼓励政策，引进专业的科研人员，构建创新型科研团队。■

［1］ 曹允春，许诚. 中国航空物流问题研究综述[J]. 物流科技，2016(4)：88-91

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An Analysis of Factors Affecting the Development of Airport Air Logistics Based on Principal Component Analysis(PCA)：A Case Study of Dubai Airport

XU Cheng
(Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China)

This paper，through studying a large number of literatures while conducting an analysis of the reality，concludes the factors affecting the development of airport aviation logistics．It adopts the method of principal component analysis(PCA)to find out main factors affecting the development of airport aviation logistics．After studying and verifying the case of Dubai Airport，it gives some suggestions for the development of the airport aviation logistics，which has great significance to its development.

air logistics；affecting factors；Principal Component Analysis(PCA)；Dubai Airport

F560

A

1006-8945(2016)11-0065-06

天津市科技发展战略研究项目，基于服务转型视角的天津航空制造产业商业模式创新研究(项目编号：15ZLZLZF00420)；中央高校基金项目，大数据背景下航空公司商业模式创新研究(项目编号：3122016D024)。

2016-10-09