李國良，王 磊，楊曉嚴，李玉龍，劉 宇

(1.昆明理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，云南 昆明 650000；2.中央財經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100081；3.云南省交通科學(xué)研究院，云南 昆明 650000)

0 引言

2019年9月印發(fā)實施的《交通強國建設(shè)綱要》指出：要大力推進邊疆地區(qū)、貧困地區(qū)交通發(fā)展，實現(xiàn)以交通便利帶動脫貧減貧。交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為一項基礎(chǔ)性的系統(tǒng)工程，是支撐和保障區(qū)域經(jīng)濟、新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。但我國西、中、東部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展差異較大，且內(nèi)部發(fā)展不平衡，如何科學(xué)地分析其差異性，發(fā)現(xiàn)存在的發(fā)展性問題是目前亟需解決的一個重要難題。

回顧國內(nèi)有關(guān)交通發(fā)展的研究，從交通的范圍來看，大致可以分為交通線路[1]、交通線網(wǎng)[2]、交通網(wǎng)絡(luò)[3]、交通基礎(chǔ)設(shè)施4個層次。國內(nèi)對交通基礎(chǔ)設(shè)施進行評價的研究較少，雖已有學(xué)者從不同的視角出發(fā)，取得了一定的研究成果，但在評價指標體系以及指標賦權(quán)方面還有待進一步探索和研究。

在評價指標體系方面，部分學(xué)者僅對公路交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展能力或者僅對包含鐵路、公路、民航等類別的交通基礎(chǔ)設(shè)施進行評價，缺少了較為重要的水路交通基礎(chǔ)設(shè)施，且沒有反映出交通基礎(chǔ)設(shè)施運輸水平和安全保障方面的指標，從而不能全面評價區(qū)域交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平。如徐海成等[4]基于因子分析視角，建立了由融資類、建設(shè)類、運營類、維修養(yǎng)護類和可持續(xù)性類5個準則層和14個指標層構(gòu)成的公路交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展能力評價指標體系；郝京京等[5]建立了由發(fā)展規(guī)模、產(chǎn)業(yè)效應(yīng)、發(fā)展需求和增長潛力4個準則層和10個指標層構(gòu)成的交通基礎(chǔ)設(shè)施(包含鐵路、公路、民航)發(fā)展水平評價指標體系。另外，部分學(xué)者在選取鐵路營業(yè)里程、內(nèi)河航道里程、機場數(shù)量、交通運輸行業(yè)就業(yè)人員數(shù)量、私人汽車擁有量、公路通車里程等作為評價指標時，沒有綜合考慮我國區(qū)域面積和人口分布以及公路等級里程等存在較大差異的客觀因素。

在指標賦權(quán)方面，常用的賦權(quán)方法主要有熵值法[6]、變異系數(shù)法[7]、層次分析法[8-9]、專家調(diào)查法[10]等，單獨使用這些方法難以達到最佳研究效果，但這些方法具有明顯的互補性。馬靜等[11]將層次分析法與熵值法組合，構(gòu)建了交通組織方案評價模型。相比層次分析法，G1法具有計算量小、不需要構(gòu)造判斷矩陣和不需要進行一致性檢驗的優(yōu)點[12]，但G1法常采用專家組的幾何平均值或算術(shù)平均值作為綜合權(quán)重，容易丟失有效信息、放大無效信息。相比熵值法，反熵權(quán)法具有對指標差異度敏感性小、能夠避免出現(xiàn)極值的優(yōu)點[13]。在確定二者的組合系數(shù)時，部分學(xué)者常根據(jù)主觀經(jīng)驗給定，缺乏客觀依據(jù)。

綜上所述，本研究在參考已有評價指標體系的基礎(chǔ)上，對部分評價指標進行改進，提出了新指標，并從發(fā)展規(guī)模、運輸水平、產(chǎn)業(yè)效益、增長潛力、安全保障等5方面重構(gòu)包含鐵路、公路、水路、民航的交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平評價指標體系；針對指標賦權(quán)方面存在的問題，采用基于一致性檢驗的群決策賦權(quán)法改進G1法，并采用基于最大離差的最優(yōu)組合賦權(quán)法客觀地確定綜合權(quán)重；最后對我國西、中、東部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平進行實證分析。

1 交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平評價指標體系建立

在確定指標層時，既要遵循指標的選取原則，又要保證數(shù)據(jù)的可獲得性。在借鑒和參考已有研究成果的基礎(chǔ)上，主要從發(fā)展規(guī)模、運輸水平、產(chǎn)業(yè)效益、增長潛力和安全保障5個方面確定指標層。

(1)發(fā)展規(guī)模類指標

發(fā)展規(guī)模是指已建成并投入使用的交通基礎(chǔ)設(shè)施，用于衡量交通基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)有規(guī)模水平。郝京京等[5]將公路通車里程、鐵路營業(yè)里程等作為發(fā)展規(guī)模類指標；莫楊輝等[14]將內(nèi)河航道密度、民用機場密度作為交通規(guī)模類指標?？梢娨延醒芯烤鶎l(fā)展規(guī)模類指標選取為正向指標，而在交通基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)的同時，還應(yīng)當綜合考慮土地等資源的約束，否則將導(dǎo)致交通基礎(chǔ)設(shè)施無限且無序發(fā)展?；诖耍狙芯烤C合考慮區(qū)域面積差異、公路等級差異以及交通運輸集約化用地等因素，最終確定鐵路營業(yè)里程密度、公路加權(quán)通車里程密度、內(nèi)河航道通航里程密度、通航民用機場密度以及單位里程交通運輸用地5個指標。

(2)運輸水平類指標

運輸水平指交通基礎(chǔ)設(shè)施承載下的運輸能力和運輸效率。徐海成等[4]以人均營運汽車占有量、貨運量與工業(yè)增加值比2個指標作為運營類指標；赫京京等[5]以貨物運輸量表征交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展實力；郭廣珍等[15]則認為交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展直接影響居民的消費行為，能夠促進私家車消費。本研究在綜合考慮指標數(shù)據(jù)的可獲得性的基礎(chǔ)上，主要從運輸工具擁有量和客、貨運量方面選取表征交通基礎(chǔ)設(shè)施運輸水平的指標，最終確定每公里公路營運汽車擁有量、每公里內(nèi)河航道民用船舶擁有量、私人汽車擁有量增長率以及每公里鐵路、公路、水路客運量以及每公里鐵路、公路、水路貨運量5個指標。

(3)產(chǎn)業(yè)效益類指標

產(chǎn)業(yè)效益指交通基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)在投資建設(shè)、運營維護過程中產(chǎn)生的多種效益。交通運輸、倉儲和郵政業(yè)是第三產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。赫京京等[5]以交通運輸、倉儲產(chǎn)值表征產(chǎn)業(yè)效應(yīng)；孫湘湘等[16]認為交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展與經(jīng)濟增長存在顯著的“倒U型”關(guān)系；張景波[17]認為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有利于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向更高級的形式轉(zhuǎn)移。因此，可采用交通運輸、倉儲和郵政業(yè)增加值表征交通基礎(chǔ)設(shè)施的產(chǎn)業(yè)效益，但受各地區(qū)資源稟賦、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)特征等的影響，導(dǎo)致地區(qū)的第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展差異較大，故選用交通運輸、倉儲和郵政業(yè)增加值占地區(qū)GDP比重及其經(jīng)濟密度表征交通基礎(chǔ)設(shè)施的產(chǎn)業(yè)效益。另外，李斌等[18]認為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能夠促進農(nóng)村剩余勞動力轉(zhuǎn)移和就業(yè)人數(shù)增長,說明交通運輸行業(yè)就業(yè)人員數(shù)量同樣能夠表征其產(chǎn)業(yè)效益。為反映產(chǎn)業(yè)效益的投入以及轉(zhuǎn)化效率，以約束產(chǎn)業(yè)效益無序增長，利用交通基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的投入與產(chǎn)出關(guān)系，選用每公里交通運輸、倉儲和郵政業(yè)投資額表征其產(chǎn)業(yè)效益的投入。綜上所述，最終選取交通運輸、倉儲和郵政業(yè)增加值占地區(qū)GDP比重、每公里交通運輸、倉儲和郵政業(yè)增加值、每萬人交通運輸行業(yè)就業(yè)人員數(shù)以及單位里程交通運輸、倉儲和郵政業(yè)投資額4個指標。

(4)增長潛力類指標

由于投資會滯后于經(jīng)濟增長，增長潛力則代表交通投資轉(zhuǎn)化為固定資產(chǎn)以及帶動經(jīng)濟增長的能力。徐海成等[4]以交通運輸、倉儲和郵政業(yè)投資占GDP比重作為可持續(xù)性類指標；赫京京等[5]以交通固定資產(chǎn)投資作為增長潛力類指標。為了反映交通基礎(chǔ)設(shè)施的可持續(xù)增長能力以及增長潛力，本研究從交通運輸、倉儲和郵政業(yè)投資轉(zhuǎn)化以及公路、水路固定資產(chǎn)投資力度方面選取指標，主要有公路交通固定資產(chǎn)投資完成額、水路交通固定資產(chǎn)投資完成額和交通運輸、倉儲和郵政業(yè)投資額占地區(qū)GDP比重3個指標。

(5)安全保障類指標

安全保障主要是指交通基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、管理等多方面能夠減少交通事故發(fā)生數(shù)以及所造成的損失的能力，主要包括在創(chuàng)造效益的同時發(fā)生事故的多少，以及造成的直接財產(chǎn)損失和人員傷亡。最終選取每億元交通運輸、倉儲和郵政業(yè)增加值事故發(fā)生數(shù)和每起交通事故直接財產(chǎn)損失及每起交通事故傷亡人數(shù)3個指標。

綜上所述，本研究建立了包含發(fā)展規(guī)模、運輸水平、產(chǎn)業(yè)效益、增長潛力和安全保障5個準則層和20個指標層的交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平評價指標體系，如表1所示。

表1 交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平評價指標體系Tab.1 Evaluation indicator system of transport infrastructure development level

2 評價模型構(gòu)建

2.1 構(gòu)建方法及步驟

本研究采用比較簡單、直觀的加權(quán)和法來構(gòu)建交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平評價模型，具體構(gòu)建步驟如下：

(1)評價指標的標準化。設(shè)t為年份，m為省份的個數(shù)，n為評價指標個數(shù)，指標集為X={X1,X2,…,Xn}，xuij為第u年第i個省份的第j項指標值。由于指標的量綱和單位不一樣，則采用極值處理法進行標準化處理，公式如下：

(1)

(2)

式中,max{xuij}、min(xuij)分別為第j項指標原始值的最大值、最小值;buij為指標標準化值。

(3)令第u年第i個省份的交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平綜合指數(shù)Sui為：

(3)

2.2 綜合權(quán)重確定

在所構(gòu)建的評價模型中，關(guān)鍵問題是如何確定評價指標的綜合權(quán)重，本研究將采用改進G1法和反熵權(quán)法確定主客觀權(quán)重，并采用最優(yōu)組合賦權(quán)法確定綜合權(quán)重。

2.2.1 改進G1法確定主觀權(quán)重

G1法通過專家的主觀經(jīng)驗來確定指標權(quán)重，能夠避免重要指標被賦予較小的權(quán)重[12]。如果僅邀請一位專家確定指標權(quán)重，權(quán)重的合理性將過于依賴專家的專業(yè)性，容易出現(xiàn)偏差，往往需要邀請多位專家一同確定評價指標權(quán)重。傳統(tǒng)G1法常采用幾何平均值或算術(shù)平均值來綜合專家組的意見，但該方法明顯會使得到的評價指標權(quán)重過高或過低，從而增大評價指標權(quán)重的偏差。因此，本研究將采用一種基于一致性檢驗的群決策賦權(quán)法來綜合專家組的意見，以改進G1法。相對于傳統(tǒng)G1法，改進G1能夠較好地保留專家組的一致性信息(有效信息)，避免其中的差異信息(無效信息)被放大。改進G1法與傳統(tǒng)G1的區(qū)別在于，改進G1法是通過檢驗專家組各自給出的權(quán)重的差異性，剔除差異較大的權(quán)重值，更多的去信任一致性高的評價指標權(quán)重信息，而傳統(tǒng)G1法是綜合所有專家組的權(quán)重信息，其中可能包含了許多無效信息，傳統(tǒng)G1法在去除一部分無效信息的同時也去除了一部分有效信息，使得最后得到的權(quán)重值仍存在較大偏差。

設(shè)rk,j*為專家k(k=1,2,…,L)排序后的指標X(j-1)*與Xj*的重要程度之比，記為：

(4)

表2 指標間相對重要程度關(guān)系參考表Tab.2 Reference table of relative importance relationship among indicators

根據(jù)rk,j*可計算出第k位專家給出的排序為n的指標權(quán)重，計算公式為：

(5)

(6)

L位專家都分別給出了第j項指標唯一確定的指標權(quán)重，則有：

(7)

基于一致性檢驗的群決策賦權(quán)法[19]綜合專家組意見的方法如下：

(8)

(9)

設(shè)第j項指標權(quán)重的區(qū)間的長度dj為專家意見的一致性大小，則有：

(10)

最后，用最終權(quán)重與通過一致性檢驗的專家給出的權(quán)重的最小偏差作為目標函數(shù)來建立最終權(quán)重的優(yōu)化模型，則目標函數(shù)及約束條件如下：

(11)

(12)

(13)

2.2.2 反熵權(quán)法確定客觀權(quán)重

熵值法生成的權(quán)重對指標差異度敏感性較大，在權(quán)重分配時可能會出現(xiàn)個別權(quán)重過大或過小的極端情況，導(dǎo)致部分指標的信息被淹沒[13]，反熵權(quán)法不僅可以有效地避免上述極端情況，還可以解決熵值法與極值處理法不適用的問題。

指標標準化值的規(guī)范化公式如下：

(14)

計算第j項指標的反熵值Hj，公式如下：

(15)

(16)

2.2.3 最優(yōu)組合賦權(quán)法確定綜合權(quán)重

Wz=θxWx+θyWy，

(17)

(18)

3 實證分析

3.1 數(shù)據(jù)來源

本研究實證數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》；各省市區(qū)統(tǒng)計年鑒、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報；交通運輸部統(tǒng)計數(shù)據(jù)；相關(guān)官方網(wǎng)站公布數(shù)據(jù)。

3.2 不同賦權(quán)方法的比較分析

同時邀請5名專家分別對指標集進行排序，并參考表2給出指標與后一項指標的重要程度比值，根據(jù)式(4)～(13)計算G1法(幾何平均值、算術(shù)平均值)、改進G1法確定的權(quán)重；根據(jù)式(14)～(16)計算反熵權(quán)法確定的權(quán)重，并根據(jù)熵值法公式計算熵值法確定的權(quán)重，根據(jù)式(17)、(18)計算最優(yōu)組合賦權(quán)法確定的最終權(quán)重，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同賦權(quán)方法的比較分析Fig.1 Comparative analysis of different weighting methods

從圖1可以看出，改進G1法與傳統(tǒng)G1法在趨勢上存在不一致，究其原因，以指標X2的權(quán)重值為例，5位專家給出的權(quán)重分別為0.135 0，0.139 0，0.102 7，0.017 9，0.108 6，一致性檢驗后，0.017 9為奇異點，若采用幾何平均值或算術(shù)平均值作為G1法的綜合權(quán)重，需考慮0.017 9，但該權(quán)重值與其他專家給出的權(quán)重差異較大，會明顯降低該指標的綜合權(quán)重值，可見改進G1法可以更好地綜合專家組的一致性信息，避免丟失專家組的有效信息、放大其無效信息；熵值法與反熵權(quán)法的變化趨勢基本一致，但熵值法的峰值明顯突出，如X3，X5，X7，X9，X16，說明反熵權(quán)法對指標差異度敏感性小、能夠避免出現(xiàn)極值；在確定某一指標權(quán)重時，G1法(幾何平均值和算術(shù)平均值)出現(xiàn)波谷，而熵值法和反熵權(quán)法卻是波峰，說明主、客觀賦權(quán)之間存在較大差異，單獨采用主觀賦權(quán)法或客觀賦權(quán)法難以達到最佳研究效果；最優(yōu)組合賦權(quán)法能夠較好地融合改進G1法、反熵權(quán)法的權(quán)重差異，說明其能很好地綜合主、客觀因素，使得最終權(quán)重更加科學(xué)、準確。

3.3 西部與中、東部地區(qū)的差異分析

為更好地分析西部地區(qū)與中、東部地區(qū)之間的差異性，借鑒文獻[14]，分別選取中部的安徽省、河南省和湖北省，東部的浙江省、山東省和廣東省與西部的10省區(qū)進行測算，評價結(jié)果如表3所示。

表3 各省份交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平綜合指數(shù)Tab.3 Comprehensive index of transport infrastructure development level in each province

由表3可知，在總體發(fā)展趨勢上，東部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平綜合指數(shù)明顯高于中、西部地區(qū)，呈現(xiàn)出東高西低的空間格局，說明地區(qū)間發(fā)展不平衡；東、中、西部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平綜合指數(shù)不斷提高，東部的年均增長率為1.17%，中部為-1.89%，西部為-0.92%，東部地區(qū)增長最快，而中、西部地區(qū)發(fā)展較慢，表明地區(qū)間的不平衡性仍在明顯加劇。2014—2018年，浙江、山東、廣東、云南等省份發(fā)展較好，呈正增長，其中云南發(fā)展最快，增長了14.04%，主要受益于云南在“一帶一路”倡議中所處的戰(zhàn)略地位，投資額大幅度增長，以及安全保障的提升；其余地區(qū)發(fā)展相對較差，呈負增長，其中寧夏發(fā)展最慢，下降了12.97%，主要是因為運輸工具減少，運輸水平降低，產(chǎn)業(yè)效益有所降低。

結(jié)合2018年交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平評價指標體系各準則層的綜合指數(shù)(如圖2所示)，進一步分析東、中、西部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展特征和差異。

圖2 2018年各準則層綜合指數(shù)Fig.2 Comprehensive index of each criterion layer in 2018

由圖2可以看出，各地區(qū)發(fā)展規(guī)模、運輸水平、增長潛力存在較大差異，而產(chǎn)業(yè)效益、安全保障差異較?。粬|部地區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展規(guī)模明顯大于中、西部地區(qū)，而西部地區(qū)的情況為：重慶、貴州的發(fā)展規(guī)模明顯高于其他省份，達到中、東部地區(qū)水平，說明西、中、東部地區(qū)之間及西部各省份之間的發(fā)展規(guī)模差異大，發(fā)展不平衡；東、中部地區(qū)的運輸水平總體高于西部地區(qū)，且東部地區(qū)的增長潛力總體高于中、西部地區(qū)，說明地區(qū)間交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的不平衡性主要表現(xiàn)為發(fā)展規(guī)模、運輸水平、增長潛力方面的差異。

4 結(jié)論

本研究在參考和借鑒已有評價指標體系的基礎(chǔ)上，重構(gòu)了交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平評價指標體系，構(gòu)建了加權(quán)和法的評價模型，并采用改進G1法、反熵權(quán)法和最優(yōu)組合賦權(quán)法確定指標權(quán)重，最后對我國中、東、西部地區(qū)進行了實證分析，得到了以下主要結(jié)論及啟示：

(1)從發(fā)展規(guī)模、運輸水平、產(chǎn)業(yè)效益、增長潛力、安全保障5個方面重構(gòu)了包含鐵路、公路、水路、民航的評價指標體系，采用基于一致性檢驗的群決策賦權(quán)法改進的G1法和反熵權(quán)法分別確定指標的主客觀權(quán)重，并運用最優(yōu)組合賦權(quán)法確定綜合權(quán)重。

(2)比較了幾種不同的賦權(quán)方法，驗證了反熵權(quán)法相比于熵值法對指標的差異度敏感性更小，能夠避免出現(xiàn)極值；相比于傳統(tǒng)G1法，基于一致性檢驗的群決策賦權(quán)法改進的G1法能夠較好地避免丟失有效信息及無放大無效信息；主客觀賦權(quán)法得到的結(jié)果可能存在相異性，單獨采用主觀賦權(quán)法或客觀賦權(quán)法不能保證評價結(jié)果的合理性等。

(3)我國東部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平綜合指數(shù)明顯高于中、西部地區(qū)，呈現(xiàn)出東高西低的空間格局；西、中、東部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平綜合指數(shù)不斷升高，東部地區(qū)年均增長率大于西部地區(qū)大于中部地區(qū)，東部地區(qū)增長較快，而西、中部地區(qū)發(fā)展動力不足，導(dǎo)致交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展不平衡，且不平衡性在逐步加?。晃鞑康貐^(qū)與中、東部的不平衡性主要表現(xiàn)為發(fā)展規(guī)模、運輸水平、增長潛力方面的差異。