基于主成分分析的交通經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)研究

黃楊茜

交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)中的戰(zhàn)略性、引領(lǐng)性和服務(wù)性行業(yè)。隨著我國電商業(yè)的發(fā)展，在加快國民經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)，極大帶動(dòng)了各地區(qū)人員及物資的流動(dòng)速率，也使社會(huì)對(duì)運(yùn)輸總量需求不斷攀升。政府對(duì)建設(shè)生態(tài)型社會(huì)和現(xiàn)代化交通強(qiáng)國日益重視，更是向我國交通運(yùn)輸提出了高層次的要求。交通運(yùn)輸作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行官，在當(dāng)今的社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢下，只有搶抓發(fā)展機(jī)遇，積極應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，主動(dòng)爭取化“?！睘椤皺C(jī)”，才能加快實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與交通業(yè)的協(xié)同發(fā)展，達(dá)成交通治理能力現(xiàn)代化目標(biāo)〔1〕。

現(xiàn)階段學(xué)者們對(duì)于交通經(jīng)濟(jì)效益的研究側(cè)重點(diǎn)略有不同，國內(nèi)主要側(cè)重于理論研究及效益評(píng)價(jià)。孫鈺等人通過組合評(píng)價(jià)法對(duì)城市公共交通基礎(chǔ)設(shè)施的經(jīng)濟(jì)效益展開研究，并以我國四大直轄市為例，提取出影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素，并提出增強(qiáng)區(qū)域發(fā)展的建議〔2〕。黃宇等人從運(yùn)輸生產(chǎn)、區(qū)域協(xié)同和行業(yè)發(fā)展三個(gè)層面評(píng)價(jià)了鐵路對(duì)我國內(nèi)陸31個(gè)省市地區(qū)發(fā)展的效益情況，在對(duì)比分析基礎(chǔ)上提出了交通強(qiáng)國戰(zhàn)略背景下鐵路支撐力的發(fā)展措施〔3〕。其中，學(xué)者們大都采用層次分析、專家調(diào)查、因子分析等方法對(duì)某一類交通工具所帶來的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，但很少有人從綜合交通角度對(duì)其整體經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行定量評(píng)價(jià)分析。因此，本文立足于交通強(qiáng)國本質(zhì)屬性下經(jīng)濟(jì)、高效、便捷、安全、綠色等主要特征，運(yùn)用主成分分析法構(gòu)建一套科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以綜合交通形式為核心，從縱向角度評(píng)價(jià)近年來交通運(yùn)輸對(duì)我國經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境的協(xié)同發(fā)展能力，全面分析在交通強(qiáng)國戰(zhàn)略下我國交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展水平，為進(jìn)一步加強(qiáng)交通運(yùn)輸業(yè)的協(xié)同發(fā)展能力以及實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國發(fā)展目標(biāo)提供有價(jià)值的建議。

一、評(píng)價(jià)模型的建立

主成分分析法是將原來具有一定相關(guān)性的眾多指標(biāo)重新組合成一組新的互相無關(guān)的綜合指標(biāo)來代替原來指標(biāo)的方法，它的核心是用較少互相獨(dú)立的主成分反映原有變量的絕大部分信息〔4〕，主成分分析法不僅可以對(duì)效益進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，更能客觀地確定評(píng)價(jià)標(biāo)體系中的指標(biāo)權(quán)重。

首先，假設(shè)對(duì)某一事物的研究設(shè)計(jì)p個(gè)指標(biāo)，分別用x1,x2,x3,…,xp表示，這p個(gè)原有指標(biāo)變量構(gòu)成的p維隨機(jī)向量為x=(x1,x2,x3,…,xp)′，且每個(gè)變量(經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后)的均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差均為1?，F(xiàn)將每個(gè)原有變量用k(k

式中的數(shù)學(xué)模型也可以用矩陣形式來表示，即X=AF+ε

其中，F(xiàn)稱為公共因子；A為因子載荷矩陣；aij(i=1,2,…,p;j=1,2,…,k)稱為因子載荷；ε為特殊因子(原有變量中不能被因子解釋的部分)。

通過坐標(biāo)變換的方式，將原有p個(gè)相關(guān)變量xi(標(biāo)準(zhǔn)化后)進(jìn)行線性組合，轉(zhuǎn)化成另一組不相關(guān)的變量yi，則有：

最后，選擇k(k≤p)個(gè)主成分，以對(duì)應(yīng)的解釋方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，將指標(biāo)權(quán)重做歸一化處理后得到λ的值，計(jì)算出我國近四年的綜合得分水平，進(jìn)而作出具體評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)模型為：

F=λ1F1+λ2F2+…+λkFk

二、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建和結(jié)果分析

(一)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取原則

(1)科學(xué)性和通用性原則。指標(biāo)要定義明確，能夠集中體現(xiàn)綜合交通的運(yùn)輸能力和服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力；同時(shí)要注意遵循普遍認(rèn)同的價(jià)值追求，選擇通俗易懂、便于進(jìn)行橫向或縱向?qū)Ρ确治龅闹笜?biāo)。(2)多視角和完整性原則。選取的指標(biāo)要幾乎涵蓋社會(huì)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)方面的支撐與貢獻(xiàn)，要站在國家發(fā)展戰(zhàn)略的角度，所選取的指標(biāo)需是合理的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

(二)評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建與數(shù)據(jù)收集

為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，本文采用的相關(guān)數(shù)據(jù)都來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》和國家統(tǒng)計(jì)局所發(fā)布的數(shù)據(jù)，這里選取了42項(xiàng)指標(biāo)，部分指標(biāo)需要進(jìn)行計(jì)算，如交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重為兩者間的比值，居民人均交通支出占年總支出比重則是居民人均交通支出與居民人均年總支出之比。利用SPSS軟件對(duì)其進(jìn)行降維因子分析，得到了三個(gè)主成分分析的旋轉(zhuǎn)矩陣，同時(shí)采用熵權(quán)法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

表1 交通經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

續(xù)表1 交通經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

因?yàn)樵u(píng)價(jià)指標(biāo)體系是由多個(gè)指標(biāo)共同構(gòu)成的，考慮到最終的綜合評(píng)分問題，需要先對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行同趨勢化?？梢詫⒄蛑笜?biāo)轉(zhuǎn)化為負(fù)向指標(biāo)，或者將負(fù)向指標(biāo)轉(zhuǎn)化為正向指標(biāo)，這里我們采用后一種方式，即對(duì)指標(biāo)作正向化處理。轉(zhuǎn)化方法使用倒數(shù)法，將表中負(fù)向指標(biāo)Xi(i=1,2,…,42)通過Xi=1/Xi變化而轉(zhuǎn)化為正向指標(biāo)，然后得出同趨勢化的數(shù)據(jù)表。

另外，為避免量綱和數(shù)量級(jí)造成的影響，會(huì)將同趨勢化后的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即轉(zhuǎn)化為無量綱的數(shù)據(jù)后分析，使用標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化方法的公式如下：

(三)評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)SPSS軟件降維分析結(jié)果可知，相關(guān)系數(shù)矩陣中的相關(guān)系數(shù)基本都大于0.3，說明主成分分析法是有效可行的；對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，得到3個(gè)主成分的特征值皆大于1，故這里選取3個(gè)主要因子是合理的。此外，基于因子分析所得出的成分評(píng)分共變系數(shù)矩陣(見表2)，3個(gè)主成分因子在旋轉(zhuǎn)后仍然保持著正交，說明其主成分間的相關(guān)系數(shù)不大，對(duì)主成分的選取是正確的。

本文將42個(gè)具體指標(biāo)分為3個(gè)主成分，根據(jù)表3可知：

表2 成分評(píng)分共變系數(shù)矩陣

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 成分得分系數(shù)矩陣

續(xù)表3 成分得分系數(shù)矩陣

依據(jù)3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率將指標(biāo)權(quán)重做歸一化處理，則有：

λ1=0.652,λ2=0.226,λ3=0.122

所得到的綜合評(píng)分模型為：

F=0.652F1+0.226F2+0.122F3

結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)可計(jì)算出不同年份交通經(jīng)濟(jì)效益的綜合得分表，具體如表4所示：

表4 綜合得分

通過分析我國近4年交通發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益綜合得分情況，可知：

(1)整體來看，2015—2018年我國交通經(jīng)濟(jì)效益是逐漸提高的。根據(jù)綜合評(píng)分模型可知，交通經(jīng)濟(jì)效益綜合分值主要受第一主成分的影響，其指標(biāo)的權(quán)重最大，即與規(guī)模經(jīng)濟(jì)因素呈正相關(guān)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展越快，越離不開交通運(yùn)輸業(yè)的支持。由表4知，2015年的交通經(jīng)濟(jì)效益主要受到資源社會(huì)因素影響，從建立的指標(biāo)體系和對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)可以看到，2015年國家對(duì)交通運(yùn)輸預(yù)算支出的數(shù)值在近幾年中最大，但對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸產(chǎn)值卻較為低下。另外，交通高級(jí)設(shè)施還不夠完善，交通運(yùn)輸總產(chǎn)值和居民人均交通消費(fèi)也不高。

(2)2016年的交通經(jīng)濟(jì)效益受規(guī)模經(jīng)濟(jì)因素影響較大，根據(jù)對(duì)第一主成分指標(biāo)的解釋，其與上一年相比，雖然在科研創(chuàng)新能力上有小幅度下降，即交通運(yùn)輸業(yè)科研人員、經(jīng)費(fèi)和科研項(xiàng)目所占比重都呈現(xiàn)微弱的下滑趨勢，但在交通設(shè)施建設(shè)、裝備規(guī)模及運(yùn)輸產(chǎn)值等方面都有了很大的提升。同時(shí)，由于資源社會(huì)和安全環(huán)保兩指標(biāo)下的對(duì)應(yīng)分值都有明顯的提高，故綜合分值也有了很大幅度上升。

(3)2017年的交通經(jīng)濟(jì)效益受安全環(huán)保因素影響較大，對(duì)比原始指標(biāo)數(shù)據(jù)，當(dāng)年交通事故發(fā)生起數(shù)和受傷人數(shù)相比上一年都有很大程度的降低。而在規(guī)模經(jīng)濟(jì)和資源社會(huì)兩個(gè)指標(biāo)維度下，相應(yīng)指標(biāo)數(shù)據(jù)都有小幅度的提升，所以最終的綜合分值也呈現(xiàn)出了一定的增長。

(4)2018年的交通經(jīng)濟(jì)效益受規(guī)模經(jīng)濟(jì)因素影響較大，隨著社會(huì)發(fā)展，各類交通基礎(chǔ)設(shè)施更加完善，裝備規(guī)模也日益擴(kuò)大，帶動(dòng)了運(yùn)輸產(chǎn)值的增長〔6〕。該年是交通發(fā)展效益值最高的一年，在上述幾方面對(duì)應(yīng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)幾乎都能達(dá)到這四年的最高值，這使得該年的綜合分值較好。另外，在2018年黨的十九大會(huì)議中，由于交通強(qiáng)國戰(zhàn)略被提出，更帶動(dòng)了國家對(duì)交通的重視程度和發(fā)展力度，有效推動(dòng)了我國交通對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境等方面效益的支撐力。由此可以說明建立的該交通經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系較為合理，分析結(jié)果也符合我國交通運(yùn)輸業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況。

三、加強(qiáng)交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益支撐力的措施

根據(jù)上述分析結(jié)果可知，規(guī)模經(jīng)濟(jì)是影響我國交通經(jīng)濟(jì)效益的最主要因素，而資源社會(huì)和安全環(huán)保也對(duì)我國的交通經(jīng)濟(jì)效益帶來了一定程度的影響。因此，可以針對(duì)各不同指標(biāo)對(duì)交通經(jīng)濟(jì)效益的影響程度，提出對(duì)應(yīng)的措施促進(jìn)交通帶來的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步提升我國城市交通的服務(wù)能力〔7〕，加快實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)。

(1)繼續(xù)擴(kuò)大我國交通運(yùn)輸路網(wǎng)規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高線網(wǎng)覆蓋率〔8〕，形成交通“點(diǎn)-軸-面”的空間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，加強(qiáng)各地區(qū)之間的有效銜接，以便最大程度地滿足城市發(fā)展和市民交通出行需求增長的需要，即根據(jù)城市結(jié)構(gòu)和出行特點(diǎn)，建立干支相聯(lián)、點(diǎn)面結(jié)合、功能清晰、便捷高效的常規(guī)交通網(wǎng)絡(luò)。

其次，加快交通業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，一是增加國家對(duì)交通設(shè)施投資預(yù)算，政府要將交通發(fā)展資金納入公共財(cái)政體系，重點(diǎn)增加大容量公共交通、綜合交通樞紐以及車輛設(shè)備購置和更新的投入；二是拓寬交通發(fā)展專項(xiàng)資金的來源渠道，確保交通專項(xiàng)資金的合理規(guī)模并逐年適度增加。另外，政府應(yīng)遵循“多方參與、規(guī)模經(jīng)營、適度競爭”的交通行業(yè)發(fā)展基本原則〔9〕，進(jìn)一步推動(dòng)交通行業(yè)投融資體制改革，發(fā)揮好市場機(jī)制的作用，即支持交通企業(yè)利用優(yōu)質(zhì)存量資產(chǎn)，通過特許經(jīng)營、戰(zhàn)略投資、股權(quán)融資等多種形式，吸引和鼓勵(lì)社會(huì)資金參與交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營，且在市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)惠扶持政策方面，同等對(duì)待對(duì)各類投資主體，綜合促進(jìn)交通經(jīng)濟(jì)效益的提升。

(2)加強(qiáng)對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)的科學(xué)研究和投入，尤其是對(duì)高新技術(shù)的研發(fā)，有效促進(jìn)能源利用。我們要充分利用各種對(duì)外渠道和資源，開展高新技術(shù)合作，尤其鼓勵(lì)與高校之間的產(chǎn)學(xué)研合作，即通過與各高校合作努力研發(fā)一些能源節(jié)約技術(shù)，加強(qiáng)我國交通科技創(chuàng)新能力，重點(diǎn)培養(yǎng)高新科研技術(shù)人才，在增加交通行業(yè)就業(yè)崗位的同時(shí)充分促進(jìn)能源使用。另外，政府和各單位要做好應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害和意外事件的防范措施，并采用多種方式，全方位加強(qiáng)安全交通和綠色出行的宣傳和引導(dǎo)，提高公眾意識(shí)，以便減少突發(fā)性交通事故帶來的相關(guān)損失和影響。

(3)發(fā)揮各類交通在建設(shè)現(xiàn)代化交通體系和交通強(qiáng)國中的戰(zhàn)略支撐作用，包括鐵路、公路、港口、航道等裝備設(shè)施。即按照智能化、綜合化、人性化的要求，推進(jìn)信息技術(shù)在交通運(yùn)營管理、服務(wù)監(jiān)管和行業(yè)管理等方面的應(yīng)用，重點(diǎn)建設(shè)公眾出行信息服務(wù)系統(tǒng)、車輛運(yùn)營調(diào)度管理系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)急處置系統(tǒng)。加強(qiáng)各類交通方式與城市道路交通管理系統(tǒng)的信息共享和資源整合，提高服務(wù)效率〔10〕。此外，推動(dòng)智能交通發(fā)展，進(jìn)一步完善城市交通移動(dòng)支付體系建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)跨市域交通“一卡通”的互聯(lián)互通，加強(qiáng)居民交通支出意識(shí)，促進(jìn)交通消費(fèi)支出。

四、結(jié)論

從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境三個(gè)維度出發(fā)，通過縱向?qū)用娴臄?shù)據(jù)分析對(duì)我國近四年交通經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究，針對(duì)具體問題提出了對(duì)應(yīng)的優(yōu)化措施，可以更好地提高和改善目前我國的交通經(jīng)濟(jì)效益，促使交通運(yùn)輸?shù)玫骄C合發(fā)展，并進(jìn)一步推進(jìn)我國交通強(qiáng)國和交通治理現(xiàn)代化建設(shè)的步伐。但本研究也存在一定的不足，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性，對(duì)于難以量化和無法運(yùn)用主成分方法的指標(biāo)進(jìn)行了科學(xué)客觀的取舍，且研究樣本只選取了我國近四年數(shù)據(jù)，樣本數(shù)較少。所以在未來研究中，將進(jìn)一步完善現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并選取更多年份來擴(kuò)大樣本數(shù)據(jù)，以便增強(qiáng)結(jié)果的可靠性和說服力。