基于主成分分析的交通经济效益评价研究

黄杨茜

交通运输是国民经济中的战略性、引领性和服务性行业。随着我国电商业的发展，在加快国民经济增长的同时，极大带动了各地区人员及物资的流动速率，也使社会对运输总量需求不断攀升。政府对建设生态型社会和现代化交通强国日益重视，更是向我国交通运输提出了高层次的要求。交通运输作为社会经济发展的先行官，在当今的社会经济形势下，只有抢抓发展机遇，积极应对风险挑战，主动争取化“危”为“机”，才能加快实现社会经济与交通业的协同发展，达成交通治理能力现代化目标〔1〕。

现阶段学者们对于交通经济效益的研究侧重点略有不同，国内主要侧重于理论研究及效益评价。孙钰等人通过组合评价法对城市公共交通基础设施的经济效益展开研究，并以我国四大直辖市为例，提取出影响社会经济效益协调发展的主要因素，并提出增强区域发展的建议〔2〕。黄宇等人从运输生产、区域协同和行业发展三个层面评价了铁路对我国内陆31个省市地区发展的效益情况，在对比分析基础上提出了交通强国战略背景下铁路支撑力的发展措施〔3〕。其中，学者们大都采用层次分析、专家调查、因子分析等方法对某一类交通工具所带来的经济效益进行评价，但很少有人从综合交通角度对其整体经济效益进行定量评价分析。因此，本文立足于交通强国本质属性下经济、高效、便捷、安全、绿色等主要特征，运用主成分分析法构建一套科学合理的评价指标体系，以综合交通形式为核心，从纵向角度评价近年来交通运输对我国经济、社会与环境的协同发展能力，全面分析在交通强国战略下我国交通运输的发展水平，为进一步加强交通运输业的协同发展能力以及实现交通强国发展目标提供有价值的建议。

一、评价模型的建立

主成分分析法是将原来具有一定相关性的众多指标重新组合成一组新的互相无关的综合指标来代替原来指标的方法，它的核心是用较少互相独立的主成分反映原有变量的绝大部分信息〔4〕，主成分分析法不仅可以对效益进行科学评价，更能客观地确定评价标体系中的指标权重。

首先，假设对某一事物的研究设计p个指标，分别用x1,x2,x3,…,xp表示，这p个原有指标变量构成的p维随机向量为x=(x1,x2,x3,…,xp)′，且每个变量(经过标准化处理后)的均值为0，标准差均为1。现将每个原有变量用k(k

式中的数学模型也可以用矩阵形式来表示，即X=AF+ε

其中，F称为公共因子；A为因子载荷矩阵；aij(i=1,2,…,p;j=1,2,…,k)称为因子载荷；ε为特殊因子(原有变量中不能被因子解释的部分)。

通过坐标变换的方式，将原有p个相关变量xi(标准化后)进行线性组合，转化成另一组不相关的变量yi，则有：

最后，选择k(k≤p)个主成分，以对应的解释方差贡献率作为权重，将指标权重做归一化处理后得到λ的值，计算出我国近四年的综合得分水平，进而作出具体评价。综合评价模型为：

F=λ1F1+λ2F2+…+λkFk

二、评价指标体系的构建和结果分析

(一)评价指标的选取原则

(1)科学性和通用性原则。指标要定义明确，能够集中体现综合交通的运输能力和服务经济发展能力；同时要注意遵循普遍认同的价值追求，选择通俗易懂、便于进行横向或纵向对比分析的指标。(2)多视角和完整性原则。选取的指标要几乎涵盖社会、生态、经济等各个方面的支撑与贡献，要站在国家发展战略的角度，所选取的指标需是合理的、严谨的。

(二)评价指标的构建与数据收集

为了保证数据的真实可靠，本文采用的相关数据都来自《中国统计年鉴》和国家统计局所发布的数据，这里选取了42项指标，部分指标需要进行计算，如交通运输产业生产总值占国内生产总值比重为两者间的比值，居民人均交通支出占年总支出比重则是居民人均交通支出与居民人均年总支出之比。利用SPSS软件对其进行降维因子分析，得到了三个主成分分析的旋转矩阵，同时采用熵权法进行指标权重计算，结果如表1所示。

表1 交通经济效益评价指标体系

续表1 交通经济效益评价指标体系

因为评价指标体系是由多个指标共同构成的，考虑到最终的综合评分问题，需要先对评价指标进行同趋势化。可以将正向指标转化为负向指标，或者将负向指标转化为正向指标，这里我们采用后一种方式，即对指标作正向化处理。转化方法使用倒数法，将表中负向指标Xi(i=1,2,…,42)通过Xi=1/Xi变化而转化为正向指标，然后得出同趋势化的数据表。

另外，为避免量纲和数量级造成的影响，会将同趋势化后的数据矩阵进行标准化处理，即转化为无量纲的数据后分析，使用标准差标准化方法的公式如下：

(三)评价结果分析

根据SPSS软件降维分析结果可知，相关系数矩阵中的相关系数基本都大于0.3，说明主成分分析法是有效可行的；对指标数据进行因子分析，得到3个主成分的特征值皆大于1，故这里选取3个主要因子是合理的。此外，基于因子分析所得出的成分评分共变系数矩阵(见表2)，3个主成分因子在旋转后仍然保持着正交，说明其主成分间的相关系数不大，对主成分的选取是正确的。

本文将42个具体指标分为3个主成分，根据表3可知：

表2 成分评分共变系数矩阵

F1=0.036x1+0.012x2+0.020x3+…-0.070x41-0.026x42

F2=-0.032x1+0.028x2+0.009x3+…+0.046x41-0.009x42

F3=0.033x1+0.017x2+0.023x3+…+0.045x41-0.006x42

表3 成分得分系数矩阵

续表3 成分得分系数矩阵

依据3个主成分的方差贡献率将指标权重做归一化处理，则有：

λ1=0.652,λ2=0.226,λ3=0.122

所得到的综合评分模型为：

F=0.652F1+0.226F2+0.122F3

结合实际数据可计算出不同年份交通经济效益的综合得分表，具体如表4所示：

表4 综合得分

通过分析我国近4年交通发展的经济效益综合得分情况，可知：

(1)整体来看，2015—2018年我国交通经济效益是逐渐提高的。根据综合评分模型可知，交通经济效益综合分值主要受第一主成分的影响，其指标的权重最大，即与规模经济因素呈正相关。经济发展越快，越离不开交通运输业的支持。由表4知，2015年的交通经济效益主要受到资源社会因素影响，从建立的指标体系和对应的原始数据可以看到，2015年国家对交通运输预算支出的数值在近几年中最大，但对应的运输产值却较为低下。另外，交通高级设施还不够完善，交通运输总产值和居民人均交通消费也不高。

(2)2016年的交通经济效益受规模经济因素影响较大，根据对第一主成分指标的解释，其与上一年相比，虽然在科研创新能力上有小幅度下降，即交通运输业科研人员、经费和科研项目所占比重都呈现微弱的下滑趋势，但在交通设施建设、装备规模及运输产值等方面都有了很大的提升。同时，由于资源社会和安全环保两指标下的对应分值都有明显的提高，故综合分值也有了很大幅度上升。

(3)2017年的交通经济效益受安全环保因素影响较大，对比原始指标数据，当年交通事故发生起数和受伤人数相比上一年都有很大程度的降低。而在规模经济和资源社会两个指标维度下，相应指标数据都有小幅度的提升，所以最终的综合分值也呈现出了一定的增长。

(4)2018年的交通经济效益受规模经济因素影响较大，随着社会发展，各类交通基础设施更加完善，装备规模也日益扩大，带动了运输产值的增长〔6〕。该年是交通发展效益值最高的一年，在上述几方面对应的指标数据几乎都能达到这四年的最高值，这使得该年的综合分值较好。另外，在2018年党的十九大会议中，由于交通强国战略被提出，更带动了国家对交通的重视程度和发展力度，有效推动了我国交通对经济、社会和环境等方面效益的支撑力。由此可以说明建立的该交通经济效益评价指标体系较为合理，分析结果也符合我国交通运输业的实际发展情况。

三、加强交通运输业对经济效益支撑力的措施

根据上述分析结果可知，规模经济是影响我国交通经济效益的最主要因素，而资源社会和安全环保也对我国的交通经济效益带来了一定程度的影响。因此，可以针对各不同指标对交通经济效益的影响程度，提出对应的措施促进交通带来的经济效益，进一步提升我国城市交通的服务能力〔7〕，加快实现交通强国的战略目标。

(1)继续扩大我国交通运输路网规模、基础设施建设，提高线网覆盖率〔8〕，形成交通“点-轴-面”的空间结构系统，加强各地区之间的有效衔接，以便最大程度地满足城市发展和市民交通出行需求增长的需要，即根据城市结构和出行特点，建立干支相联、点面结合、功能清晰、便捷高效的常规交通网络。

其次，加快交通业结构优化，一是增加国家对交通设施投资预算，政府要将交通发展资金纳入公共财政体系，重点增加大容量公共交通、综合交通枢纽以及车辆设备购置和更新的投入；二是拓宽交通发展专项资金的来源渠道，确保交通专项资金的合理规模并逐年适度增加。另外，政府应遵循“多方参与、规模经营、适度竞争”的交通行业发展基本原则〔9〕，进一步推动交通行业投融资体制改革，发挥好市场机制的作用，即支持交通企业利用优质存量资产，通过特许经营、战略投资、股权融资等多种形式，吸引和鼓励社会资金参与交通基础设施建设和运营，且在市场准入标准和优惠扶持政策方面，同等对待对各类投资主体，综合促进交通经济效益的提升。

(2)加强对交通运输行业的科学研究和投入，尤其是对高新技术的研发，有效促进能源利用。我们要充分利用各种对外渠道和资源，开展高新技术合作，尤其鼓励与高校之间的产学研合作，即通过与各高校合作努力研发一些能源节约技术，加强我国交通科技创新能力，重点培养高新科研技术人才，在增加交通行业就业岗位的同时充分促进能源使用。另外，政府和各单位要做好应对自然灾害和意外事件的防范措施，并采用多种方式，全方位加强安全交通和绿色出行的宣传和引导，提高公众意识，以便减少突发性交通事故带来的相关损失和影响。

(3)发挥各类交通在建设现代化交通体系和交通强国中的战略支撑作用，包括铁路、公路、港口、航道等装备设施。即按照智能化、综合化、人性化的要求，推进信息技术在交通运营管理、服务监管和行业管理等方面的应用，重点建设公众出行信息服务系统、车辆运营调度管理系统、安全监控系统和应急处置系统。加强各类交通方式与城市道路交通管理系统的信息共享和资源整合，提高服务效率〔10〕。此外，推动智能交通发展，进一步完善城市交通移动支付体系建设，逐步实现跨市域交通“一卡通”的互联互通，加强居民交通支出意识，促进交通消费支出。

四、结论

从经济、社会、环境三个维度出发，通过纵向层面的数据分析对我国近四年交通经济效益进行了评价研究，针对具体问题提出了对应的优化措施，可以更好地提高和改善目前我国的交通经济效益，促使交通运输得到综合发展，并进一步推进我国交通强国和交通治理现代化建设的步伐。但本研究也存在一定的不足，考虑到数据的可获得性，对于难以量化和无法运用主成分方法的指标进行了科学客观的取舍，且研究样本只选取了我国近四年数据，样本数较少。所以在未来研究中，将进一步完善现有评价指标体系，并选取更多年份来扩大样本数据，以便增强结果的可靠性和说服力。