基于灰色关联度的荆门市公路交通发展水平评价

黄勇奇，杨湘伟

(1.黄冈师范学院 旅游文化与地理科学学院，湖北 黄冈 438000；2.大柴湖开发区管委会，湖北 荆门 448000)

公路交通是交通运输最重要的组成部分，公路交通的发展对我国经济社会的发展至关重要。因此公路交通发展水平的评价为未来路建设发展提供科学依据，对了解公路交通发展状况、促进公路交通快速和可持续发展有着十分重要的理论和现实意义[1]。国内对区域公路交通的发展已开展了一些初步研究，但还很不足，大部分研究集中在公路交通和区域经济社会发展之间的联系，对公路交通本身发展状况的研究较少，不能满足公路交通发展的现实需要。

目前，公路交通发展水平常用的评价方法有灰色关联法、投影寻踪法、模糊综合评判法、主成分分析法、数据包络分析法(DEA)、物元分析法[2-3]。这些评价方法各有优缺点，需根据实际情况选用。灰色关联法对样本数量没有限定，不需要符合典型分布规律，计算量小，结果与定性分析比较吻合，是系统分析中简单可靠的一种分析方法。另外，灰色关联度法为系统发展变化趋势提供量化的度量，很适合动态过程分析。

荆门市位于湖北省中部，汉江之滨。至2015年底，荆门公路通车总里程达到13 914公里，公路密度按土地面积计算为112.2公里/百平方公里，较“十一五”末的91.4公里/百平方公里有质的提升。初步形成了以干线公路为主骨架的公路网络，高等级道路的提升进一步确立了公路在国民经济社会的交通主导地位，对区域经济社会的发展发挥着重要的支撑作用。近10年来，荆门市紧扣“加快荆门崛起，交通运输先行”的主旨，坚持科学发展、严格管理、优质服务，坚定不移地推进公路交通运输建设和发展。但公路交通运输发展态势如何？还存在哪些问题？需要对其进行科学合理的评价。本文利用灰色关联度分析法对荆门市近十年的公路交通发展水平进行评价，为荆门市的交通发展规划和建设决策提供参考。

1 评价指标体系构建

1.1 评价指标体系确定

对公路交通的发展水平的评价一般分为横向比较评价和纵向比较评价。横向比较评价是对同一时期不同区域的公路交通发展水平进行比较评价，反映的是公路交通发展水平空间区域差异性；纵向比较评价是对某一区域不同时期的公路交通发展水平进行比较评价，反映的是公路交通发展水平的变化趋势[2]。由于荆门市所下辖县区的公路交通数据难以找全，本文对荆门市2006～2015年的公路交通发展水平进行纵向比较评价。

对公路交通发展水平进行定量评价，一般需要建立评价指标体系[4]。评价指标的选取是否合适,直接影响到综合评价的结论，建立评价指标体系要遵循科学性、系统性、代表性、可操作性、可比性等原则。评价指标选取应尽可能全面反映公路交通自身发展及与外部影响环境之间的相互作用和服务功能。根据指标体系的选取原则，公路交通发展水平指标体系由道路基础设施、道路通达度、道路质量、运输能力、服务质量、社会效果、环境影响、道路投入、道路经济协调性等七方面构成[5-10]。

(1)道路基础设施由公路通车里程(X1)、晴雨通车里程(X2)、城市道路长度(X3，公里)、城市桥梁数(X4，座)、城市路灯盏数(X5，盏)等指标组成。公路通车里程(公里)是公路发展的最重要的指标。晴雨通车里程是指全年无论晴天、雨天均能正常通行汽车的公路里程，单位为公里。

(2)道路通达度由公路人口密度(X6)、公路面积密度(X7)、公路经济密度(X8)等指标组成。

公路人口密度是指每万人所拥有的公路里程数，公路人口密度=区域总人口数/公路总里程，单位为公里/万人；公路面积密度是指每百平方公里国土面积所拥有的公路里程数，公路面积密度=区域国土面积/公路总里程，单位为公里/百平方公里；公路经济密度是指每亿元GDP所拥有的公路里程数，公路经济密度=公路总里程/区域GDP，单位为公里/亿元。

(3)道路质量由公路网平均技术等级(X9)、干线二级公路里程率(X10)、路面铺装率(X11)、养护里程(X12)等指标组成。

公路网平均技术等级描述的是区域公路技术等级高低的综合面貌，假设区域高速公路、一、二、三、四级公路和等外公路的里程数分别为为Li，等级系数分别为Ki，(i=0、1、2、3、4、5)，公路网平均技术等级=∑(Li *Ki)/∑Li；干线二级公路里程率=干线二级公路里程数/国道省道干线公路里程；路面铺装率为铺设有水泥、沥青的硬化水泥的公路里程占公路通车里程的比例；公路养护里程是指经常性或季节性对公路上一切工程设施进行养护和修理的公路里程，单位为公里。

(4)运输效能由货物周转量(X13)、旅客周转量(X14)、全年公共汽(电)车客运总量(X15，万人)、公路货物运输密度(X16，万吨)、公路旅客运输密度(X17，万人)等指标组成。货物周转量是指一定时期内运输部门实际运送的货物吨数和它的运输距离的乘积，单位为万吨*公里；旅客周转量反映交通部门一定时期内旅客运输工作量的指标，指旅客人数与运送距离的乘积，单位为万人*公里；公路货物运输密度=货物周转量/公路通车里程，单位为万吨，反映运输线路货运的繁忙程度；公路旅客运输密度=旅客周转量/公路通车里程，单位为万人，反映的也是运输线路货运的繁忙程度。

(5)服务质量由道路交通万车死亡率(X18，人/万车)、城市交通事故死亡人数(X19，人)、城市交通事故损失额(X20，万元)指标组成。

(6)社会效果由民用汽车(X21，辆)、年末实有公共汽(电)车营运车辆数(X22，辆)、年末实有出租汽车数(X23，辆)指标组成。

(6)环境影响由绿化里程(X24，公里)代表。

(7)道路经济协调性由货物周转量增长弹性系数(X25)、旅客周转量增长弹性系数(X26)组成。货物周转量增长弹性系数=货物周转量年增长率/GDP年增长率。旅客周转量增长弹性系数=旅客周转量年增长率/GDP年增长率。

(8)道路投入由交通运输、仓储和邮政业投资(X27，万元)指标代表。

荆门市2006～2015年的公路交通发展27个指标原始数据如表1所示。

1.2 评价指标权重确定

公路交通发展水平的评价，考不考虑各个评价指标的权重，有时评价结果相差较大。因此，评价指标的权重很重要。评价指标体系的权重确定方法有很多[3]，总体上分为三类：第一类是主观赋权法，如层次分析法、Delphi法等，这类方法过分依赖专家的意见；第二类是客观赋权法，如主成分分析法、熵值法等，这类方法过分依赖统计或数学的定量方法，忽视评价指标的主观定性分析；第三类是主观赋权和客观赋权综合法，如层次分析法和熵值法相结合。该方法比较科学，赋权的结果与实际结果很接近，一般通过乘法或线性综合法将主观与客观赋权结果组合起来。

表1 荆门市2006～2015年的公路交通发展27个指标原始数据

为了减少计算量，本文采用熵值法，根据各项指标观测值所提供的信息的大小来确定指标权重。具体过程如下：

(1)无量纲化处理。公路交通发展水平的评价有很多指标，各指标的含义不同，量纲也不同，导致指标间不能直接计算和比较，故须先对指标进行无量纲化处理。指标分为正向指标和负向指标。

在本研究中，只有服务质量中的X19城市交通事故死亡人数、X20城市交通事故损失额、X18道路交通万车死亡率为负向指标，其余均为正向指标。

(2)计算第j项指标下第i个方案占该指标的比重

(4)计算第j项指标的差异系数：gj=1-ej

根据以上方法求得荆门市公路交通发展水平27个评价指标的权重分别为：{W1，W2，……，W27}={0.041，0.038，0.035，0.035，0.039，0.038，0.039，0.047，0.038，0.043，0.034，0.036，0.033，0.041，0.035，0.038，0.036，0.036，0.033，0.031，0.037，0.036，0.045，0.032，0.040，0.033，0.031 }

由以上结果可以看出，这些指标的权重相差不大，其中，最小的权为0.031，最大的权为0.047，表明各评价指标对评价结果的影响程度相当，这些指标均应保留。

2 评价方法

灰色关联分析的思想方法属于几何处理的范畴，其实质是对反映各因素变化特征的数据序列所进行的几何比较[11-14]。此法通过对动态过程发展态势的量化分析，完成对系统内时间序列有关统计数据几何关系的比较，求出参考数列与各比较数列之间的灰色关联度。

灰色关联分析具体过程如下：

(1)确定参考序列X0

参考序列是反映系统行为特征的数据序列，也叫母数列。一般可以任意指定，也可选择每个指标中的最优数值组成，记X0(k)，其中k为各项指标的序号，即

{X0(k)}= {X0(1)，X0(2)，…，X0(m)}

本文中，公路交通发展水平的参考序列为

{X0(k)}={1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000}

(2)确定比较序列Xi。各评价对象各项指标值所组成的数列，记为Xi(k)，即

{Xi(k) }={Xi(1)，Xi(2)，…，Xi(m)}

(3)计算参考序列与各比较序列的绝对差值、最大差和最小差。

?傄ci(k)=|X0(k)-Xi(k) |

{Δi(k)}={Δi(1)，Δi(2)，…，Δi(m)}

Δ(min)=min minΔi(k)

Δ(max)= max maxΔi(k)

ρ为分辨系数，取值范围为(0，1)。本文取ρ=0.5，从而得到关联系数矩阵：

{ξi(k)}={ξi(1)，ξi(2)，…，ξi(m)}

根据荆门市统计年鉴，计算得到2006～2015年公路交通发展评价指标的关联系数如表2所示。

(5)计算各比较序列与参考序列的关联度

表2 荆门市2006～2015年公路交通发展水平的评价指标的关联系数

(6)对各关联度大小进行排序，值越大，关联度越高，同时也表明公路交通发展水平越高。

以上所有计算过程均可在Excel软件中完成。

经计算，在未考虑权和考虑权的情况下，各年度的比较序列与参考序列的关联度如表3所示。从计算结果看，未考虑权和考虑权差别很小，因此可以直接使用未考虑权的灰色关联度。

表3 荆门市公路交通各年度灰色关联度与综合指数

3 荆门市公路交通发展水平分析

3.1 各年度公路交通发展水平分析

根据表3绘制各年度公路交通发展水平关联度直方图(图1)，图1可知，荆门市近10年公路交通发展水平总体上呈上升态势。通过建立关联度与年度的线性回归方程，线性回归方程的斜率为0.04，相关系数的平方达到0.853，表明关联度与年度的相关性很强，且通过了0.01的显着性检验。另外也可看出，公路交通发展水平不是随时间稳步上升的，在2007～2009年有微小波动。为了验证，本文又采用了综合指数法计算荆门市2006～2015年的公路交通发展水平的综合指数，发现综合指数的直方图与关联度在2010～2015年基本相似，2006～2009年有些差异，但总体上都是上升趋势。

通过分析荆门市2006～2015年公路交通发展的各个指标关联系数可知，在2007～2009年，关联系数在0.5以上的指标个数所占比例均不到20%，2006年占了25.9%，情况比前者要好，从2010年以后，关联系数在0.5以上的指标个数所占比例逐年变大，在2015年达到最大，为81.5%。因此，导致总关联度在2007～2009年有微小波动。

根据资料，2006～2015年刚好位于荆门市“十一五”和“十二五”交通发展规划期间。在“十一五”期间，荆门市公路交通发展水平上升趋势不明显，且有微小波动；在“十二五”期间荆门市公路交通发展水平稳步提高，且速度明显较快。

3.2 公路交通发展水平评价指标发展情况分析

(1)道路设施方面。由图2可知，道路设施及其下属各指标发展水平总体上呈稳步上升趋势，这与荆门市近10年一直加大交通基础设施投资力度，加快交通基础设施建设是分不开的。

(2)道路通达度方面。道路通达度发展水平总体上呈U型，两头高，中间低。公路人口密度、公路面积密度呈稳步增长趋势。而公路经济密度(公里/亿元)呈下降趋势，其原因在于荆门市近10年的GDP增长速度超过了公路发展速度(如图2所示)，即公路发展水平满足不了经济发展的需求，因此需要进一步加强交通基础设施建设力度。

图2 荆门市2006～2015年公路交通发展各评价指标变化情况

(3)道路质量方面。道路质量发展水平总体上也成上升趋势，但2006年道路质量比2007年稍高。干线公路里程率、路面铺装率、养护里程均呈逐年增长趋势，但公路网等级水平呈下降趋势。除四级公路呈逐年增长且里程数较大外，其他等级公路均没有增长，而且里程数均较小。因此需要加强高技术级别公路的建设。

(4)运输效能方面。运输效能波动较大是荆门市公路交通发展的一个明显特征。货物周转量和旅客周转量在2006～2013年逐年稳定增长，但2014年下降幅度较大， 2015年与2014年大约持平。全年公共汽(电)车客运总量近10年大起大落，非常不稳定。公路货物运输密度从2006、2007年急剧下降后就一直维持在一个较低水平，这表明公路货物运输工作强度较小；而公路旅客运输密度在2013年之前与公路货物运输密度变化类似，但从2013～2014年急剧上升最大，2015年又下降了少许，这反映了近2年公路旅客运输工作强度较大，应合理组织运量分流，保持运输均衡。

(5)服务质量方面。荆门市公路交通服务质量虽有波动，但总体上呈良性发展，2007年服务质量为最低水平，2012年达到最高水平，在2013年略有下降，但2014年以后又得到提升。道路交通万车死亡率2007年以后逐年减少，得到有效控制。城市交通事故死亡人数和城市交通事故损失额波动较大，但在近2年又有所减少，随着汽车拥有量的增加，城市交通安全事故控制难度增大，应创新有效措施加以管控。

(6)社会效果方面。近10年荆门市的道路基础设施和社会经济取得了较大发展，刺激了民用汽车和公共营运车辆的拥有量。民用汽车和实有公共汽车辆数一直呈逐年稳步增长，实有出租汽车从2010～2011年有一个飞跃发展。

(7)环境影响与道路投入方面。环境影响主要由绿化里程来表征，绿化里程在逐年稳步增加，对环境的影响在逐年较少。道路投入主要由交通运输仓储和邮政业投资来表征，也在逐年稳步增加。道路经济协调性方面，道路经济协调性的关联系数波动也较大，在2008年达到最大，在2014年降到最小，其他年份亦有较小波动。从货物运输弹性系数和旅客运输弹性系数可知，2008年公路交通运输的发展远远超过国民经济发展的需要；2014年公路交通运输的发展远远落后于国民经济发展的需要。要保持国民经济持续、快速、协调地发展，必须理顺产运关系, 使公路交通运输的增长与国民经济的发展保持恰当的比例关系。

公路交通是交通运输体系的重要组成部分，其发展水平对交通运输与国民经济发展具有非常重要的意义。公路交通是复杂庞大的系统，各种内外因素构成错综复杂的关系。因此，需要了解公路交通存在的主要问题，把握公路交通发展水平和趋势，促使公路交通可持续发展，为社会经济的发展提供可靠保障。近10年来，荆门市以适应全面建设小康社会和现代化建设的需要为总目标，把发展作为交通的第一要务，着力加强公路交通基础设施建设，努力提升运输服务水平。然而公路交通运输发展水平如何？存在哪些问题？需要进行科学评价。本文首先构建了公路交通运输发展水平的评价指标体系，采用灰色关联分析法计算2006～2015年各评价指标的关联系数和每年度的总关联度。结果表明荆门市近10年公路交通发展水平总体上呈上升态势，但在2007～2009年有微小波动。在所有评价指标中，公路技术等级水平和货物运输弹性系数发展最差，因此需要加强高技术级别公路的建设和理顺产运关系，使公路交通运输与国民经济的发展保持合适的比例关系。

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