基于Lo istic模型的大連市經(jīng)濟(jì)與港口發(fā)展研究＊g

孫夏青，韓增林，高志遠(yuǎn)

（遼寧師范大學(xué)海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展中心 大連 116029）

基于Lo istic模型的大連市經(jīng)濟(jì)與港口發(fā)展研究＊g

孫夏青，韓增林，高志遠(yuǎn)

（遼寧師范大學(xué)海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展中心 大連 116029）

對(duì)于港口城市而言，城市經(jīng)濟(jì)與港口運(yùn)輸相互影響，彼此制約。文章以大連市為例，借助Logistic模型，分析城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與港口運(yùn)輸?shù)膬?nèi)在聯(lián)系和演變過程，從定性和定量兩個(gè)方面論述城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與港口物流運(yùn)輸?shù)挠绊?，為更好地指?dǎo)城市經(jīng)濟(jì)與港口的發(fā)展提供依據(jù)。

城市經(jīng)濟(jì)；港口發(fā)展；Logistic模型

世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)都與港口緊密結(jié)合在一起。如，倫敦、漢堡和鹿特丹等城市，都是以港興市、以市促港的發(fā)展歷程，素有“浪漫之都”美譽(yù)的大連也是典型的港口城市之一［1］。從歷史上看，大連憑借其特殊的地理位置和優(yōu)越的區(qū)位條件先后成為軍事中心、商貿(mào)中心、物流中心而發(fā)展起來，港口是大連與外界進(jìn)行物質(zhì)、信息互動(dòng)的重要載體，這些資源的集聚與擴(kuò)散為大連經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了有利條件，同時(shí)城市經(jīng)濟(jì)也隨著時(shí)間的發(fā)展不斷振興，為港口提供了基礎(chǔ)設(shè)施，貨源和各種服務(wù)及城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展所產(chǎn)生的交通運(yùn)輸需求，帶動(dòng)了港口規(guī)模的擴(kuò)大和繁榮，兩者共生共榮［2］。因此，研究港口與城市經(jīng)濟(jì)間的協(xié)調(diào)發(fā)展是十分必要的，可以充分發(fā)揮港口和城市互相依存、互相促進(jìn)的積極作用。

1 大連市經(jīng)濟(jì)與港口發(fā)展的內(nèi)在關(guān)聯(lián)

港口作為區(qū)域?qū)ν忾_放的門戶，對(duì)城市外向型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也產(chǎn)生著影響，尤其是遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略納入國家總體發(fā)展規(guī)劃以后，大連市經(jīng)濟(jì)發(fā)展又獲得了新的機(jī)遇。

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，1448—1978年，大連市進(jìn)出口貿(mào)易總額每年在2億美元左右。1980年，大連對(duì)外貿(mào)易飛躍發(fā)展，出口總額達(dá)39.8億美元，成為出口額位于全國第一的外貿(mào)口岸。20世紀(jì)90年代中期，大連市外貿(mào)總額68.24億美元，其中出口額34.6億美元，已占全市國內(nèi)生產(chǎn)總值的40%左右［3］。21世紀(jì)，對(duì)外貿(mào)易總額持續(xù)增長，出口結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，繼續(xù)在大連市地區(qū)生產(chǎn)總值中處于優(yōu)勢(shì)地位。隨著地區(qū)生產(chǎn)總值的上升而不斷上升，并且在地區(qū)生產(chǎn)總值中占有很大比例，雖然在2009年受外需不足的影響，進(jìn)出口總額顯著下降（圖1），但是隨著2010年大連市外貿(mào)出口結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，外貿(mào)進(jìn)出口占全市地區(qū)生產(chǎn)總值的64%，增幅仍高于全市地區(qū)生產(chǎn)總值近10個(gè)百分點(diǎn)，足可以證明，大連港口外貿(mào)運(yùn)輸功能對(duì)大連市經(jīng)濟(jì)外向性產(chǎn)生了積極的影響作用。由此可見，大連經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)對(duì)外貿(mào)易產(chǎn)業(yè)的依存度較高，對(duì)外經(jīng)濟(jì)對(duì)大連發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略意義［4］。

圖1 大連市地區(qū)生產(chǎn)總值與進(jìn)出口貿(mào)易總額

2 大連市經(jīng)濟(jì)與港口發(fā)展的歷史沿革

2.1 港城生命周期理論

港口與城市關(guān)系的發(fā)展可分為4個(gè)階段：生長期（初始期）、發(fā)展期、成熟期和停滯期（后成熟期），其演化過程仍可以用S型曲線來表示。圖2中曲線斜率反映港口對(duì)城市的推動(dòng)作用，從圖中可以看出，生長期港口對(duì)城市的推動(dòng)作用很小，成長期時(shí)較大，其后趨于穩(wěn)定，到停滯期時(shí)港口對(duì)城市的推動(dòng)作用幾乎為0，然后開始新的生命周期。

圖2 港城生命周期［5］

2.2 大連市經(jīng)濟(jì)與港口的歷史沿革

對(duì)1978—2008年，大連市GDP和港口貨物吞吐量作散點(diǎn)圖進(jìn)行分析（圖3），發(fā)現(xiàn)兩者之間存在密切關(guān)系，即大連市港口貨物吞吐量總是隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長而增長，并且統(tǒng)計(jì)描述點(diǎn)的曲線與港城生命周期［6］的曲線相近，故在港城生命周期理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)大連實(shí)際情況，對(duì)大連市GDP和港口貨物吞吐量的增長速度進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的發(fā)展，地區(qū)經(jīng)濟(jì)和港口的發(fā)展處于不同的狀態(tài)。

圖3 大連市GDP與港口貨物吞吐量的散點(diǎn)

2.2.1 生長期

20世紀(jì)80年代初期以前，在城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較慢，可能滿足不了港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要的大量資金投入，所以海運(yùn)的貨量相對(duì)較少，港口貨物吞吐量增長的速度較慢，港口功能簡單，對(duì)城市的推動(dòng)作用很有限，港口與城市緩慢發(fā)展，彼此依賴。

2.2.2 發(fā)展期

20世紀(jì)80年代中期至20世紀(jì)末，大連外向型經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市也對(duì)港口從簡單的服務(wù)于向積極地利用過渡，工業(yè)與商業(yè)迅速發(fā)展，日益增長的國際貿(mào)易帶來港口規(guī)模的日益擴(kuò)大，產(chǎn)生大量海運(yùn)貨量，港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)初見規(guī)模，為港口發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)［5］。其后，港口貨物吞吐量高速增長，通過帶動(dòng)海運(yùn)代理、金融和保險(xiǎn)等直接產(chǎn)業(yè)和關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生巨大的帶動(dòng)力，進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)大連市經(jīng)濟(jì)的影響，尤其是臨港產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.2.3 成熟期

21世紀(jì)以來，大連港實(shí)現(xiàn)功能多樣化，從裝卸發(fā)展到集裝卸、客運(yùn)、旅游和物流等功能于一身，港口貨物吞吐量呈現(xiàn)指數(shù)增長，集裝箱貨物高速增長，發(fā)展迅速的臨港工業(yè)帶來就業(yè)和消費(fèi)的擴(kuò)大，通過乘數(shù)效應(yīng)促進(jìn)了城市非經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)部門的發(fā)展，城市產(chǎn)業(yè)體系的逐步完善，城市經(jīng)濟(jì)也朝著多元化方向發(fā)展，形成港口經(jīng)濟(jì)以外新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，但仍然以港口為中心，大連港的輻射范圍擴(kuò)大，對(duì)東北地區(qū)、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈甚至東亞經(jīng)濟(jì)都產(chǎn)生很大影響［7］。

2.2.4 停滯期

在成熟期后，大連港的貨物吞吐量的增長將逐漸變得緩慢，越來越接近極限值甚至停滯，不再能明顯地推動(dòng)城市的發(fā)展，大連市依靠已建立起來的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)入自增長時(shí)期。城市規(guī)模的擴(kuò)充、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完善使得大連港對(duì)城市的貢獻(xiàn)度下降，依據(jù)霍依爾等對(duì)城市濱水區(qū)再開發(fā)問題的研究，這時(shí)候的大連港必須尋找到新的發(fā)展途徑即開始新的生命周期［8］。

目前，大連市正處于濱海區(qū)再開發(fā)時(shí)期，正從成熟期向后成熟期過渡，港口結(jié)構(gòu)有所調(diào)整，形成國際航運(yùn)中心區(qū)，郵輪經(jīng)濟(jì)核心區(qū)，形成所產(chǎn)生的集聚效應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展［9］。

3 大連市經(jīng)濟(jì)與港口發(fā)展的實(shí)證分析

3.1 Logistic模型的應(yīng)用

19世紀(jì)20年代，美國生物學(xué)家和人口統(tǒng)計(jì)學(xué)家雷蒙·比爾（R.Pearl）首先提出S型曲線所描述的Logistic方程。1938年，比利時(shí)數(shù)學(xué)家P.F.Verhulst在修正非密度方程時(shí)，將其歸納提煉成數(shù)學(xué)模型，其后，它被大量地用于人口統(tǒng)計(jì)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域的研究［10］。

Logistic模型所描述現(xiàn)象的特點(diǎn)是：隨著x的增長，初期y值增長緩慢，以后逐漸加快進(jìn)入加速增長階段；當(dāng)達(dá)到拐點(diǎn)后，隨著飽和程度不斷上升，增長速度由“遞增”轉(zhuǎn)入“遞減”，最后進(jìn)入平穩(wěn)階段，增長速度逐漸減少到零，接近一條水平線，這種曲線呈“S”型增長。因?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)與區(qū)域運(yùn)輸也是一個(gè)微觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生長演化問題，即GDP（x）對(duì)貨運(yùn)量（y）的增長作用趨勢(shì)也呈現(xiàn)S形曲線，故建立了一個(gè)港口貨物吞吐量的Logistic模型，來反應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與港口吞吐量增長的反饋機(jī)制［11］。

3.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與港口吞吐量的演化模型

3.2.1 模型的建立

大連市經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)了港口發(fā)展，而港口作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)大連市經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用。從圖3中可以判定y與x之間存在非線性關(guān)系，從其形態(tài)來看，可以采取用來描述經(jīng)濟(jì)增長的Logistic模型方程進(jìn)行擬合分析［12］

為確定相關(guān)參數(shù)值，首先確定港口貨物吞吐量的增長趨勢(shì)，都為非線性增長，可以假定

式中：N為港口貨物吞吐量；Nm為港口貨物最大吞吐量，方程中有未知參數(shù)Nm、c、d。將式（2）變形為Nm/N－1＝cedt，兩端取對(duì)數(shù)得，

令Y＝ln（xm/x0－1），C＝ln c，D＝d，則指數(shù)形式（3）就可變換為線性函數(shù)

再利用最小二乘法估計(jì)參數(shù)C和D。

對(duì)方程（4）進(jìn)行估計(jì)時(shí)，在樣本內(nèi)進(jìn)行選點(diǎn)來確定xm的大致范圍，以樣本量｛t＝1978，1979，…，2010｝為依據(jù)，構(gòu)造變量Yt＝ln（Nm/N－1），以判定系數(shù)R2

其中，

最大值為標(biāo)準(zhǔn)來確定港口貨物吞吐量Nm，然后對(duì)得到的參數(shù)進(jìn)行擬合。將求出的Nm代入曲線y＝y(tǒng)m/（1＋aebx）中，求出ym、a、b，進(jìn)而求出曲線方程（過程同上）［13］。

3.2.2 模型參數(shù)的估計(jì)

所采用數(shù)據(jù)來源于《大連市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》，根據(jù)大連市港口貨物吞吐量與GDP樣本數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，將樣本定為1978—2010年的數(shù)據(jù)。以大連市近10年來最大的港口貨物吞吐量增速（2005年的17.7%）為上限，以近10年來最低增速（2002年的8.0%）為下限，結(jié)合大連實(shí)際情況，將10年后的港口貨物吞吐量終端消費(fèi)量的范圍定位為［6.5，12.5］億t。

由于數(shù)據(jù)較多，時(shí)間較長，故選取不同的樣本數(shù)據(jù)（1990—2010年、2001—2010年）進(jìn)行估計(jì)比較，以提高方程的準(zhǔn)確性。在1990—2010年期間進(jìn)行選點(diǎn)計(jì)算（表1），可以看出，當(dāng)xm＝70時(shí)，＝0.977 0擬合優(yōu)度最高，此時(shí)X2＝70/（1＋e197.59－0.0967t）。在2001—2010年期間進(jìn)行選點(diǎn)計(jì)算，結(jié)果如表2，可以看出，當(dāng)xm＝12.5時(shí)，＝0.988 0擬合優(yōu)度最高，此時(shí)X2＝12.5/（1＋e302.38－0.1499t）。因?yàn)椋?，故選用X2＝12.5/（1＋e302.38－0.1499t）來對(duì)港口貨物吞吐量的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，確定xm＝12.5。

表1 1990—2010年模型參數(shù)估計(jì)

表2 2001—2010年模型參數(shù)估計(jì)

將Nm＝12.5代入曲線方程：y＝y(tǒng)m/（1＋aebx）中，用以上所述的方法，求出ym、a、b，則y＝12.5/（1＋e2.6832－0.0003x），R＝0.945 5，當(dāng)x＝10 000時(shí)，y＝4.720 3，這與大連市“十二五”規(guī)劃中，到2015年底，地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到1萬億元，港口貨物吞吐量達(dá)到5億t相符合，即所求出來的Logistic模型方程為：y＝12.5/（1＋e2.6832－0.0003x）。

3.3 計(jì)算結(jié)果分析

確定模型的各個(gè)參數(shù)之后，對(duì)其進(jìn)行邊際和彈性分析，量化GDP對(duì)貨運(yùn)量增長的作用。

3.3.1 邊際分析

用來描述一個(gè)經(jīng)濟(jì)量對(duì)另一個(gè)經(jīng)濟(jì)量的瞬時(shí)變化率，叫做邊際（Mf）。根據(jù)上面的Logistic模型，得到大連市GDP對(duì)港口發(fā)展的邊際作用為Mf＝d y/d x＝r（1－y/ym）rx，由于0＜b＜1，（1－y/ym）＞0，所以，d y/d x＞0，即港口運(yùn)輸業(yè)隨著GDP的增長而增長。

將1986—2010年大連市GDP的數(shù)值代入邊際函數(shù)中得到各年份的邊際作用，即GDP每增長1億元，所對(duì)應(yīng)的港口貨物吞吐量的增長量。如，2010年邊際作用為1.481 3，則表示2010年大連市GDP每增長1億元，帶動(dòng)港口貨物吞吐量增長1.481 3萬t（表3），從1986年開始，邊際作用就已經(jīng)呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)，GDP對(duì)港口貨物吞吐量的邊際作用在不斷變大，在港口運(yùn)輸中發(fā)揮著越來越重要的作用［14］。

表3 大連市GDP對(duì)港口吞吐量邊際作用與彈性系數(shù)［15］

3.3.2 彈性分析

用于描述一個(gè)因素對(duì)另一個(gè)因素變化的反映程度，即一個(gè)因素變化百分之一對(duì)另一個(gè)因素的影響，叫做彈性系數(shù)（f）［16］。根據(jù)彈性概念，大連市GDP對(duì)港口貨物吞吐量的彈性系數(shù)為：f＝d y/d x×x/y＝r（1－y/ym）x×x/y＝r（1－y/ym）x2/y，從而得到1986年以來大連市GDP增長與港口貨物吞吐量增長的比率關(guān)系。從表3中可以看出，彈性系數(shù)基本上都大于1，表示城市經(jīng)濟(jì)的增長快于港口吞吐量的增長，對(duì)港口貨物吞吐量具有拉動(dòng)作用。

從彈性系數(shù)的時(shí)間序列可以看出，1986年的彈性系數(shù)較高，這是因?yàn)?985年大連被批準(zhǔn)可以直接進(jìn)行對(duì)外出口貿(mào)易，使大連成為東北地區(qū)對(duì)外開放的窗口，對(duì)外貿(mào)易增加［17］；1990年，GDP對(duì)港口運(yùn)輸?shù)睦瓌?dòng)作用最小，為負(fù)值，此時(shí)大連港作為東北地區(qū)的主要出?？?，貨物吞吐量占東北4港的80%以上，而城市的吸引范圍卻遠(yuǎn)小于東北地區(qū)，城市的發(fā)展水平?jīng)]有及時(shí)跟上，經(jīng)濟(jì)增長較小；1993—1996年，GDP對(duì)港口運(yùn)輸?shù)睦瓌?dòng)作用十分顯著，并在1996年達(dá)到了最大，這一階段正是大連建設(shè)現(xiàn)代化國際性城市的飛速發(fā)展期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與港口建設(shè)脫節(jié)，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，港口建設(shè)沒有跟上；其后，隨著大連城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得大連市在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面得到了加強(qiáng)，公共交通、港口建設(shè)也突飛猛進(jìn)，2003—2006年，在大連建設(shè)國際航運(yùn)中心的背景下，港口對(duì)GDP的推動(dòng)動(dòng)推動(dòng)作用大于GDP對(duì)港口運(yùn)輸?shù)睦瓌?dòng)作用；2007年至今GDP對(duì)港口的拉動(dòng)作用變大，這是因?yàn)榻ㄔO(shè)航運(yùn)中心的基礎(chǔ)是金融中心、信息中心，而這些都依賴于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是臨港工業(yè)及完善的金融、貿(mào)易、物流和信息等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)［18］。

由此可見，GDP的拉動(dòng)作用和港口的推動(dòng)作用是相互影響的，城市經(jīng)濟(jì)是港口運(yùn)輸存在的基礎(chǔ)，決定著港口的需求結(jié)構(gòu)和區(qū)域港口的發(fā)展水平；港口運(yùn)輸是區(qū)域經(jīng)濟(jì)的主要構(gòu)成要素，對(duì)區(qū)域生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變和區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長具有推動(dòng)作用［19］。當(dāng)城市經(jīng)濟(jì)對(duì)港口的拉動(dòng)作用增強(qiáng)時(shí)，港口對(duì)腹地的推動(dòng)作用也會(huì)隨之增強(qiáng)；當(dāng)港口對(duì)腹地的推動(dòng)作用減弱時(shí)，城市經(jīng)濟(jì)對(duì)港口的拉動(dòng)作用也會(huì)隨之減弱，每次相互影響之后都會(huì)在更高水平、更高層次達(dá)到新的平衡，進(jìn)而形成城市經(jīng)濟(jì)與港口交通運(yùn)輸協(xié)調(diào)發(fā)展的新格局。

4 結(jié)束語

大連市GDP對(duì)港口的拉動(dòng)作用和港口對(duì)GDP的推動(dòng)作用是同時(shí)存在，這種互動(dòng)通常分為3種情況，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展快于港口發(fā)展，港口發(fā)展快于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，港口和城市經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展，此時(shí)，拉動(dòng)作用等于推動(dòng)作用，也是最理想的供需狀態(tài)。目前，大連經(jīng)濟(jì)發(fā)展與港口發(fā)展基本適應(yīng)，但是，這種適應(yīng)是低水平適應(yīng)，城市經(jīng)濟(jì)與港口運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)要在建設(shè)大連國際航運(yùn)中心的大背景下，進(jìn)一步優(yōu)化港口布局，將港口規(guī)劃與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合，避免追求高速提升GDP和吞吐量而造成資源浪費(fèi)和結(jié)構(gòu)失衡等問題的出現(xiàn)，使兩者協(xié)調(diào)發(fā)展。

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國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41071094）.