伍信怡 汪璐 史富存

摘 要：交通是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的晴雨表，三峽通航的統(tǒng)計數(shù)據(jù)能夠較為準(zhǔn)確地反映長江航運經(jīng)濟(jì)形勢，反映重慶、四川等上游地區(qū)沿江經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，其所呈現(xiàn)的貨運物流信息已成為我們實施交通強國戰(zhàn)略、編制區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、精準(zhǔn)科學(xué)施策的重要依據(jù)，為交通主管機構(gòu)、通航管理部門開展規(guī)劃研究、實施通航管理和各級領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行管理決策提供了重要數(shù)據(jù)參考。本文利用三峽通航現(xiàn)階段主要貨種近五年來每月的貨運量、裝載船舶尺度、平均待閘時間、過閘頻次等方面因素作為研究對象，運用K-means聚類分析方法對其進(jìn)行聚類模型構(gòu)建，結(jié)合相關(guān)因素產(chǎn)生新的具有三峽通航特色的17個貨物分類結(jié)果。

關(guān)鍵詞：貨物分類;三峽;K-means聚類分析

中圖分類號： [U693+.8]? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0089-03

1 引言

近年來，國家對長江黃金水道和長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)推進(jìn)力度不斷加大，長江航運實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。2011年，兩壩船閘雙雙突破億噸后，三峽樞紐“瓶頸”效應(yīng)凸顯，三峽通航貨物通過量的增長已趨于平緩。因此，三峽通航統(tǒng)計工作對貨運情況的分析應(yīng)由粗轉(zhuǎn)細(xì)，由細(xì)轉(zhuǎn)精。即：由“對量的統(tǒng)計分析”向“運輸結(jié)構(gòu)分析”“對運輸規(guī)律性的分析”轉(zhuǎn)變，關(guān)注重點由“各大類貨物通過情況”向“各細(xì)類貨物流向信息”“規(guī)律特征”轉(zhuǎn)變。

原有貨物分類標(biāo)準(zhǔn)對三峽通航數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作的有效開展發(fā)揮了積極的作用，為過壩貨物的統(tǒng)計分析打下了堅實的基礎(chǔ)。然而，隨著時代的發(fā)展進(jìn)步，原有標(biāo)準(zhǔn)在實際應(yīng)用中難以適應(yīng)三峽通航事業(yè)發(fā)展的需要，例如有些船載貨物無法準(zhǔn)確歸類、單級貨種分類的方式較為粗糙，與現(xiàn)代三峽通航管理不相適應(yīng)、貨物分類標(biāo)準(zhǔn)無法與其它運輸體系有效對接。

目前，三峽通航管理部門統(tǒng)計工作中，將普通貨物分為22個大類，其中有明目的為21類，危險品貨物分2級管理。

2 K-means聚類分析

K-means 算法由于其本身的聚類效果好、思想簡單、聚類速度快的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。K-means是一種非譜系聚類法，它把樣品聚集成K個類的集合。同時它也是一種無監(jiān)督學(xué)習(xí)，一般用歐式距離作為衡量數(shù)據(jù)對象間相似度的指標(biāo)，相似度與數(shù)據(jù)對象間的距離成反比，相似度越大，距離越小。算法需要預(yù)先指定初始聚類數(shù)目k以及k個初始聚類中心，根據(jù)數(shù)據(jù)對象與聚類中心之間的相似度，不斷更新聚類中心的位置，不斷降低類簇的誤差平方和，當(dāng)SSE不再變化或目標(biāo)函數(shù)收斂時，得到最終結(jié)果。

設(shè)樣本依次是，聚類的簇數(shù)K，最大迭代次數(shù)N，聚類步驟大致如下：

（1）從樣本中隨機選擇k個樣本作為初始的k個質(zhì)心向量：;

（2）計算樣本和各個質(zhì)心向量的距離：，將mindij放入對應(yīng)的類別λi，便形成新的類別Cj;

（3）對Cj中所有樣本點重新計算新的質(zhì)心，直到所有k個質(zhì)心向量不發(fā)生變化，形成分類結(jié)果C={C1，C2，...Ck}。

3 實證分析

為建立健全逐級細(xì)化的三峽通航過閘貨物分類體系，把更多的過閘貨物詳細(xì)的歸入新的分類體系之中，使貨物分類統(tǒng)計工作能更為深入、細(xì)致，實現(xiàn)規(guī)范化、精細(xì)化管理。本文利用三峽船閘近五年每月主要貨物的貨運量、裝載船舶尺度、平均待閘時間、過閘頻次等方面屬性作為研究對象進(jìn)行K-means聚類分析，數(shù)據(jù)部分結(jié)構(gòu)展示如下：

由于危險品的特殊性，會將其運用不同分類方法，故不將該類列入研究范圍類。結(jié)合相關(guān)貨物的理化性質(zhì)、實際用途和裝載方式等，欲將k設(shè)定為17類，每個變量之間計量單位與量程不一致，將所有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后再進(jìn)行聚類分析。

運用SPSS來構(gòu)建K-means聚類模型，構(gòu)建結(jié)果如下：

初始聚類中心結(jié)果如圖1，可以看出距離聚類中心較近的是第六和第十七類，較遠(yuǎn)的是第三類。

對初始聚類中心進(jìn)行迭代，得到最終的聚類中心距離。

最終聚類如下，由表2可見，相同數(shù)字被歸為一類，例如糧棉、食用油、畜禽漁三類經(jīng)過聚類被分為一類，可以將其列入農(nóng)林牧漁產(chǎn)品這一大類;商品車屬于交通運輸設(shè)備小類，而交通運輸設(shè)備屬于機械設(shè)備、電器這一大類。由此可見，將商品車與機械、設(shè)備、電器歸為一類是合理的，雜貨與其它普貨涉及的貨物并非主要運輸貨物，故將兩者合為一類，命名為其它未記名貨物。

結(jié)合樹狀圖可以直觀看出4（非金屬礦石），19（集裝箱），3（金屬礦石）被分為一個大類，均屬礦石類，但由于礦石種類過多，因此為提高分類的精確性，人為將其劃分為兩類。

結(jié)合具體模型結(jié)果，將最終分類成果歸納總結(jié)如下：

原分類中，糧棉中糧食種類繁多，為提高統(tǒng)計精確性，將糧棉具體拆分為糧食類與農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)品下屬的棉花類。

通過過壩詳細(xì)物流統(tǒng)計結(jié)果，精確地反映長江貨運的流向規(guī)律。新的貨物分類體系，在滿足國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同時，能夠與公路、鐵路等管理部門的規(guī)定具有一定的統(tǒng)一性，為三峽樞紐綜合運輸體系內(nèi)的物流數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)，同時通過建立詳細(xì)的貨物分類統(tǒng)計，使三峽通航數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作能更加適應(yīng)時代的發(fā)展，更好地反映沿江經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況，為長江航運高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

本文僅將貨物分為17個大類，而每個大類之下具體的中類以及詳細(xì)的小類劃分后續(xù)還要進(jìn)一步的研究。

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