葛修潤 湯 華 李昆耀 褚端峰▲

（1.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所 武漢430071；2.武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心 武漢430063）

0 引 言

交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展是物流業(yè)、旅游業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)與先決條件，是實(shí)現(xiàn)其他2 個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提保障。物流業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，旅游業(yè)促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，這三者的協(xié)調(diào)程度決定著城市經(jīng)濟(jì)是否可以持續(xù)向好發(fā)展。討論交通運(yùn)輸業(yè)對物流業(yè)、旅游業(yè)耦合協(xié)調(diào)的關(guān)系，旨在推動三者協(xié)同發(fā)展，使交通運(yùn)輸與物流業(yè)、旅游業(yè)系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)更為合理，功能更為強(qiáng)大，達(dá)到“1+1＞2”的效果，更好地推動經(jīng)濟(jì)增長。

針對耦合關(guān)系分析方法，國內(nèi)外均進(jìn)行了相關(guān)研究。Van[1]運(yùn)用多項(xiàng)probit 模型研究了旅游發(fā)展與交通運(yùn)輸?shù)鸟詈蠀f(xié)調(diào)關(guān)系，并指出了旅游屬性對游客模式選擇的影響；Hao[2]運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型研究物流與交通基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)果證明二者存在顯著的互動關(guān)系、總體上存在相互協(xié)調(diào)的關(guān)系；Deng 等[3]探討旅游與交通協(xié)調(diào)發(fā)展對城市低碳可持續(xù)發(fā)展的影響，采用物理耦合的概念建立旅游交通與低碳城市耦合協(xié)調(diào)度模型，證明了耦合協(xié)調(diào)度模型與熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)相結(jié)合能夠有效地評價動態(tài)耦合關(guān)系。國內(nèi)有學(xué)者直接采用物理學(xué)中的耦合協(xié)調(diào)度模型進(jìn)行定量分析，如崔木花[4]、張軍濤等[5]、張新成等[6]。也有學(xué)者通過投入產(chǎn)出法來研究不同經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，朱濤等[7]通過投入產(chǎn)出法研究了金融業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系；還有學(xué)者采用Logistic 模型進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)度分析，崔立志[8]采用該模型測算了能源、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度。

綜上所述，國內(nèi)外關(guān)于交通運(yùn)輸業(yè)與旅游業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)與物流業(yè)的研究成果為本文即將開展的研究分析奠定了基礎(chǔ)，但國外大多針對高鐵等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況進(jìn)行研究、國內(nèi)利用協(xié)調(diào)耦合度分析產(chǎn)業(yè)間相互關(guān)系的定量研究仍然較少，同時評價指標(biāo)不夠系統(tǒng)全面。鑒于此，筆者在借鑒現(xiàn)有學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，利用主成分分析、耦合協(xié)調(diào)度理論模型，對交通運(yùn)輸業(yè)與物流業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)與旅游業(yè)的協(xié)同發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行分析，建立三者協(xié)調(diào)發(fā)展的評價指標(biāo)體系，在此評價指標(biāo)的基礎(chǔ)之上，參考主成分分析法提取序參量進(jìn)行分析，結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度、亞耦合類型評價指標(biāo)，對協(xié)調(diào)發(fā)展情況進(jìn)行評價分析。在定性與定量方法的分析理論指引下，筆者選取武漢市作為實(shí)例，進(jìn)行了理論應(yīng)用，驗(yàn)證本文理論和方法的應(yīng)用效果。

1 研究方法與評價指標(biāo)

1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

從目前的研究成果來看，關(guān)于交通運(yùn)輸系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、旅游系統(tǒng)綜合發(fā)展水平的指標(biāo)尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但總體可劃分為產(chǎn)業(yè)績效和產(chǎn)業(yè)要素2個方面[9]。其中反映交通運(yùn)輸系統(tǒng)的指標(biāo)共9項(xiàng)，物流系統(tǒng)的指標(biāo)共14項(xiàng)，旅游系統(tǒng)的指標(biāo)共8項(xiàng)，具體見表1。

表1 指標(biāo)體系Tab.1 Indicator system

1.2 主成分分析法

在建立的指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，利用指標(biāo)體系的相關(guān)數(shù)據(jù)對各系統(tǒng)做進(jìn)一步分析，本文選取主成分分析法對指標(biāo)提取序參變量。主成分分析法通過用較少的互不相關(guān)的新的綜合指標(biāo)代替原來的較多指標(biāo)來進(jìn)行綜合評價，簡化分析過程而結(jié)果不受影響。應(yīng)用SPSS軟件直接對各個系統(tǒng)的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，通過分析指標(biāo)之間的關(guān)系，求解主成分得分表。

以交通運(yùn)輸系統(tǒng)為例，應(yīng)用主成分分析法建立模型。假設(shè)有n年研究數(shù)據(jù)，每年的數(shù)據(jù)有p項(xiàng)研究指標(biāo)x1，x2，…，xp，得到原始數(shù)據(jù)矩陣

式中：Xi=(x11，x21，…，xn1)T，i=1，2，…，P。

用數(shù)據(jù)矩陣X的p個列向量（X1，X2，…，Xp）作線性組合，得指標(biāo)變量為

1.3 耦合度模型

根據(jù)王新越等[10]、徐佳萍等[11]的研究，“耦合”是1個物理學(xué)概念，是指2個或2個以上系統(tǒng)，在各個子系統(tǒng)的相互作用下，使得整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的過程，一般用耦合度表示二者相互作用程度的大小。借鑒此理論建立類似的耦合協(xié)調(diào)度模型，來評價交通運(yùn)輸與旅游業(yè)、物流業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。

假設(shè)F（X）表示物流業(yè)或旅游業(yè)的綜合發(fā)展指數(shù)，X為系統(tǒng)指標(biāo)體系集合，X={X1，X2，…，Xn}；F（Y）表示交通運(yùn)輸系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)，Y為交通運(yùn)輸系統(tǒng)指標(biāo)體系集合，Y={Y1，Y2，…，Yn}。則交通運(yùn)輸系統(tǒng)與物流業(yè)、旅游業(yè)系統(tǒng)之間的離差Cv表達(dá)式[12]為

依據(jù)耦合理論分析，離差越小，系統(tǒng)之間的耦合度就越好。定義耦合度C表達(dá)式［13］見式（5），顯然耦合度C越大，則Cv越小，系統(tǒng)與系統(tǒng)間的離差就越小。

式中：K為調(diào)節(jié)系數(shù)，本文研究兩兩系統(tǒng)的指標(biāo)分析，故取值K=2；C的取值范圍為（0，1）。

C的值反映了系統(tǒng)之間的相互作用程度，C值越大，系統(tǒng)之間相互影響越大、發(fā)展越協(xié)調(diào)。在系統(tǒng)發(fā)展水平一定的情況下，要使系統(tǒng)之間的耦合度最高，則要求F(X)×F(Y)之積達(dá)到最大值。

1.4 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合度雖能體現(xiàn)交通運(yùn)輸同物流業(yè)、旅游業(yè)的相互作用程度，但在反映二者協(xié)同發(fā)展水平方面仍有不足，因此引入耦合協(xié)調(diào)度。耦合協(xié)調(diào)度即是指各系統(tǒng)在滿足整體性、綜合性等要求的前提下，系統(tǒng)之間在有益的約束和規(guī)定條件下能夠協(xié)調(diào)發(fā)展[14]。本文利用耦合協(xié)調(diào)度反映交通運(yùn)輸同物流業(yè)、旅游業(yè)之間是否協(xié)調(diào)發(fā)展。耦合協(xié)調(diào)度Ds計算方法見式（6）。

式中：Ds為2 個系統(tǒng)的交互耦合程度，取值范圍為（0，1）；T為綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，反映系統(tǒng)發(fā)展的整體水平；α，β為待定系數(shù)，反映系統(tǒng)間的相對重要程度，本文取α=0.4，β=0.6。Ds越大，系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)性越好，反之，耦合協(xié)調(diào)性越差。本文關(guān)于耦合協(xié)調(diào)度評價標(biāo)準(zhǔn)采用十分法[15]，見表2，可將交通與物流、交通與旅游的耦合協(xié)調(diào)度分為10個等級。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級水平分類Tab.2 Level classification of coupling coordination degree

2 實(shí)例分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文的研究對象為武漢市交通運(yùn)輸系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和旅游系統(tǒng)，為保證數(shù)據(jù)的權(quán)威性和統(tǒng)計口徑的一致性，使用的數(shù)據(jù)主要來源于《武漢年鑒2010—2017年》。

2.2 主成分分析

在原始數(shù)據(jù)搜索的基礎(chǔ)之上，對武漢市交通運(yùn)輸系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和旅游系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（指標(biāo)體系見表1），借用軟件進(jìn)行主成分分析、提取序參變量，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的計算奠定基礎(chǔ)[16]。

對3 個系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)運(yùn)用主成分分析，得到主成分得分矩陣計算結(jié)果見表3～5，其中Z1和Z2代表交通運(yùn)輸系統(tǒng)指標(biāo)的主成分，X1～X9分別代表交通系統(tǒng)各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值；U1和U2代表物流系統(tǒng)指標(biāo)的主成分，P1～P15分別代表物流系統(tǒng)各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值；V1是旅游系統(tǒng)指標(biāo)的主成分，Y1～Y8分別代表旅游系統(tǒng)各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值。

表3 交通運(yùn)輸系統(tǒng)2010—2017 年主成分得分矩陣Tab.3 Principal-component score matrix of thetransportation system from 2010 to 2017

表4 物流系統(tǒng)2010—2017 年主成分得分矩陣Tab.4 Principal-component score matrix of logistics system from 2010 to 2017

表5 旅游系統(tǒng)2010—2017 年主成分得分矩陣Tab.5 Principal-component score matrix of the tourismsystem from 2010 to 2017

根據(jù)各系統(tǒng)主成分得分矩陣，可以得到2010—2017年武漢市各系統(tǒng)的主成分得分，見表6，分值越大說明系統(tǒng)越有序。

表6 3 個系統(tǒng)2010—2017 年主成分得分Tab.6 Principal-component scores of the three systems from 2010 to 2017

依據(jù)各主成分對系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率，并將其作為該主成分的系數(shù)，建立各系統(tǒng)的綜合發(fā)展指標(biāo)函數(shù)見式（7）～（9），式中F(X)、F(P)、F(Y)分別為交通運(yùn)輸系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、旅游系統(tǒng)的指標(biāo)函數(shù)。

根據(jù)表6 數(shù)據(jù)以及綜合發(fā)展指標(biāo)函數(shù)式（7）～（9），可以計算2010—2017年3個系統(tǒng)綜合發(fā)展指標(biāo)值，見表7。

表7 3 個系統(tǒng)綜合發(fā)展指標(biāo)值Tab.7 Comprehensive development index values of the three systems

2.3 耦合協(xié)調(diào)度計算

為便于不同指標(biāo)的比較與計算，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理，獲得歸一化后的標(biāo)準(zhǔn)值[17]，通過歸一化的數(shù)據(jù)計算交通運(yùn)輸系統(tǒng)與物流系統(tǒng)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度、交通運(yùn)輸系統(tǒng)與旅游系統(tǒng)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度，及根據(jù)表2判斷的協(xié)調(diào)階段結(jié)果見表8～9。

2.4 耦合協(xié)調(diào)效應(yīng)分析

從表8～9可見，2010年以來武漢市交通運(yùn)輸與物流業(yè)、旅游業(yè)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展呈現(xiàn)向好態(tài)勢。為進(jìn)一步分析系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)的變化情況，根據(jù)亞耦合評價標(biāo)準(zhǔn)[18]，分階段進(jìn)行具體分析。

表8 交通運(yùn)輸與物流系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度Tab.8 Coupling coordination degree of transportation and logistics

表9 交通運(yùn)輸與旅游系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度Tab.9 Coupling coordination degree of the transportation and tourism system

第一階段。2010—2011 年，3 個系統(tǒng)處于嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)。這階段交通運(yùn)輸系統(tǒng)綜合評價指數(shù)要明顯小于旅游業(yè)與物流業(yè)發(fā)展綜合評價指數(shù)，亞耦合類型均為交通運(yùn)輸滯后型。這在一定程度上是由于交通運(yùn)輸發(fā)展滯后所引起的，此時的物流業(yè)、旅游業(yè)發(fā)展水平均優(yōu)于交通運(yùn)輸發(fā)展。據(jù)武漢市旅游統(tǒng)計信息顯示：2010 年，武漢市全年接待旅游者數(shù)量突破8 850 萬人次、旅游總收入達(dá)到720 億元，表明了武漢旅游業(yè)服務(wù)品質(zhì)不斷提升。而該階段交通運(yùn)輸業(yè)正經(jīng)歷從高速時代轉(zhuǎn)向高鐵時代，但是高鐵通車數(shù)量并不多，沒有形成大規(guī)模運(yùn)營。所以，這期間物流業(yè)與旅游業(yè)發(fā)展火勢迅猛，勢頭總體上要強(qiáng)于交通運(yùn)輸發(fā)展。

第二階段。2011—2014年，交通運(yùn)輸與物流業(yè)、旅游業(yè)處于輕度失調(diào)狀態(tài)?？梢钥闯?，該階段交通運(yùn)輸與旅游業(yè)、物流業(yè)的亞耦合類型發(fā)生了明顯的扭轉(zhuǎn)，基本都為物流業(yè)、旅游業(yè)滯后型。從這一變化來看，這4 年期間武漢交通運(yùn)輸發(fā)展明顯優(yōu)于物流業(yè)、旅游業(yè)。2014 年，武漢交通建設(shè)投資達(dá)285.9 億元，極大地提高了交通運(yùn)輸承載能力。然而，在旅游產(chǎn)品上更新較緩慢，主要還是傳統(tǒng)的觀光型景點(diǎn)，旅游產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性問題較突出，所以國內(nèi)旅游業(yè)跟不上交通運(yùn)輸建設(shè)步伐。

第三階段。2015—2017年，交通運(yùn)輸與物流業(yè)、旅游業(yè)處于良好的協(xié)調(diào)狀態(tài)。隨著物流業(yè)規(guī)模的快速增長，以及旅游產(chǎn)品的快速多元化發(fā)展，越來越需要有連貫的交通運(yùn)輸體系與之相協(xié)調(diào)。但是，總體上，武漢市高速公路的旅游拓展廊道依然狹窄，而且鐵公水空四維交通之間仍欠缺便捷通達(dá)的連接系統(tǒng)，這是交通運(yùn)輸與物流業(yè)、旅游業(yè)耦合協(xié)調(diào)的一大短板。這一階段需結(jié)合當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗文化等特點(diǎn)并基于交通路線布置旅游和物流路線設(shè)施，將核心區(qū)帶動邊緣區(qū)發(fā)展。

3 結(jié)束語

本文基于協(xié)同學(xué)思想分析交通運(yùn)輸與物流業(yè)、旅游業(yè)的耦合機(jī)理。交通的發(fā)展支撐物流業(yè)、旅游業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)物流業(yè)的開發(fā)、增加旅游業(yè)的接待人次和旅游收入；物流業(yè)、旅游業(yè)的發(fā)展反過來促進(jìn)交通設(shè)施的進(jìn)一步完善，增加交通運(yùn)輸收益，這種相互依存的關(guān)系進(jìn)一步體現(xiàn)了協(xié)同學(xué)理論中的共生關(guān)系和動態(tài)平衡關(guān)系。

構(gòu)建了交通運(yùn)輸、物流業(yè)和旅游業(yè)的指標(biāo)體系，運(yùn)用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、主成分分析構(gòu)建序參變量，運(yùn)用協(xié)同學(xué)理論構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型，以分析系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)狀況。以武漢市2010—2017 年交通運(yùn)輸系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和旅游系統(tǒng)發(fā)展數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例分析，得出武漢市交通與物流業(yè)之間、交通與旅游業(yè)之間的發(fā)展呈現(xiàn)向好趨勢。