基于“区域-港口-货流”的世界集装箱海运网络复杂性相关研究

摘要

集装箱班轮运输承担约70％的世界海运贸易价值量，是世界经济发展的重要支撑。由集装箱班轮运输活动形成的世界集装箱海运网络是国际货物贸易格局的现实反映，然而，目前世界集装箱海运网络相关实证研究还较为缺乏。世界集装箱海运网络具有真实的地理空间属性，港口是网络中的最小节点单元，而一定地理范围内的区域港口体系则可视为更大的节点单元，世界港口之间、区域港口体系之间的集装箱海运货流联系分别形成了微观、宏观层面的世界集装箱海上运输格局。因此，将世界集装箱海运网络看作一个系统，港口、海运区域、集装箱海运货流便是该系统中最根本、且相互紧密关联的三方面构成要素。本文以世界集装箱班轮运输企业的航线服务网络为切入点，结合复杂网络视角和地理空间视角，从网络拓扑结构和货流空间分布格局两个维度揭示世界集装箱海运网络的复杂特性，以期为中国沿海集装箱港口发展、中国国际集装箱班轮企业的全球运力布局提供参考，从而服务于中国海运业的长远发展。围绕上述研究目的，主要做了以下工作:
　　(1)在合理划分世界海运区域的基础上，通过分析2001-2012年各海运区域的集装箱货流量发展、在世界集装箱海运网络拓扑结构中的中心程度、以及在网络货流空间分布格局中的主导性，对世界集装箱海运网络的区域发展不平衡性及其演化进行了研究。结果显示:当前研究普遍采用的集装箱货流量指标不能够准确反映一个海运区域集装箱班轮运输的真实发展水平。研究期间内，东亚区域的集装箱货流量虽然显著领先于其他海运区域，但其在世界集装箱海运网络中的地位上升幅度滞后于货流量的发展速度;北美西岸、北美东岸和澳大拉西亚区域在世界集装箱海运网络中的地位下降幅度最大;一度处于世界集装箱海运网络边缘位置的南美北岸、西非、南部非洲、南美东岸和西亚区域已成为新兴海运区域。
　　(2)通过分析全球各港口在世界集装箱海运网络拓扑结构中的中心程度，对世界集装箱海运网络的拓扑结构中心性进行了研究。基于度、介数和接近中心度指标，以及各指标与港口集装箱吞吐量的相关性，提出系统性衡量港口在世界集装箱海运网络拓扑结构中地位的综合中心度指数。根据综合中心度指数，全球港口在世界集装箱海运网络拓扑结构中的中心程度可划分为高于0.2、0.15-0.2和低于0.15三个层级，各层级港口占世界港口总数的比例分别为3.18％、14.00％和82.82％。其中，鹿特丹港、安特卫普港和上海港具有最高的综合中心度，位于世界集装箱海运网络拓扑结构的中心位置。同时，通过分析港口的综合中心度和集装箱吞吐量的位序差异，认为综合中心度指数和集装箱吞吐量指标在港口的集装箱海运网络重要性评价上具有互补性。
　　(3)通过分析港口的空间货流组织模式、区域港口体系的货流分布集中度、以及港口的首位货流联系，探析了世界集装箱海运网络货流空间分布格局的复杂特性。港口的空间货流组织模式是指港口集装箱海运货流在自身所处海运区域内部和外部港口之间的分配，其模式可划分为外向型、均衡型和内向型。分析结果显示:对于一定货流规模以上的港口而言，外向型港口比内向型、均衡型港口在世界集装箱海运网络中更具影响力。基于赫芬达尔-赫希曼指数，分析了世界各海运区域的总货流、区域内部货流、区域外部货流在区域内部港口分布的集中程度，发现导致海运区域总货流分布集聚的原因主要在于区域外部货流被区域内少数港口垄断。根据首位货流联系对世界港口进行社团划分，进而得到世界集装箱海运网络的五个港口层级。其中，上海港、鹿特丹港、纽约港、瓦伦西亚港、桑托斯港、陶朗加港等位于社团结构中心的30个港口构成了网络的第一层级。
　　(4)基于显著流分析法，提出分析两个区域（或国家）之间集装箱海运货流空间分布格局脆弱性的一种定量分析方法。进而，基于中国与世界各海运区域之间集装箱显著货流的分布，分析了中国与各海运区域之间集装箱海运联系对各海运区域港口和相应中国港口的依赖程度，以及由此导致的中国国际集装箱海运货流空间分布格局的脆弱程度。同时，根据中国国际集装箱海运货流对相关中国港口的综合依赖度，将中国国际集装箱港口划分为超核心港、次核心港和非核心港三个层级。其中，上海港、深圳港、宁波-舟山港和香港港为超核心港，广州港、厦门港、青岛港、天津港和大连港为次核心港，其余为非核心港。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究目的与思路

1．3 研究问题的特定内涵与研究范围

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．5 研究方法

第2章 相关理论基础与文献综述

2．1 理论基础

2．1．1 复杂网络理论相关基础知识

2．1．2 港口体系演化理论

2．2 海运网络复杂性相关研究现状综述

2．2．1 海运网络拓扑统计特征研究现状

2．2．2 海运网络层级结构研究现状

2．2．3 海运网络脆弱性研究现状

2．2．4 海运网络货流集中度研究现状

2．3 现有研究成果评述

第3章 世界集装箱海运区域网络的不平衡性演化研究

3．1 世界海运区域划分和数据来源

3．1．1 世界海运区域划分

3．1．2 数据来源及处理

3．2 研究方法

3．3 海运区域发展不平衡性及其演化分析

3．3．1 海运区域的集装箱货流发展

3．3．2 海运区域的网络拓扑结构中心地位变化

3．3．3 海运区域的网络货流分布格局主导地位变化

3．4 新兴海运区域讨论

3．5 本章小结

第4章 世界集装箱海运港口网络的拓扑结构中心性研究

4．1 数据来源及处理

4．2 研究方法

4．3 网络拓扑结构中心性分析

4．3．1 度中心性

4．3．2 介数和接近中心性

4．3．3 综合中心性

4．3．4 综合中心性测度结果讨论

4．4 本章小结

第5章 世界集装箱海运港口网络的货流空间分布格局研究

5．1 数据来源与研究方法

5．1．1 数据来源及处理

5．1．2 港口的空间货流组织模式

5．1．3 区域港口体系货流分布集中度指数

5．1．4 基于首位联系的网络层级结构分析方法

5．2 货流的世界港口分布分析

5．2．1 港口的货流规模

5．2．2 港口的空间货流组织模式

5．3 货流的海运区域分布集中度分析

5．4 基于首位货流联系的网络层级结构分析

5．4．1 网络层级划分

5．4．2 网络层级下的港口间关系

5．5 本章小结

第6章 中国与世界海运区域间集装箱货流空间分布格局研究

6．1 数据来源与研究方法

6．1．1 数据来源及处理

6．1．2 基于显著流的区域间集装箱海运货流分布脆弱性分析方法

6．2 中国与世界海运区域间集装箱货流分布的集中度分析

6．2．1 货流的世界海运区域港口分布集中度

6．2．2 货流的中国区域港口分布集中度

6．3 中国与世界海运区域间集装箱货流分布的脆弱性分析

6．3．1 货流的世界海运区域港口分布脆弱性

6．3．2 货流的中国区域港口分布脆弱性

6．4 中国国际集装箱港口层级分析

6．5 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 研究结论

7．2 不足与展望

附录

参考文献

攻读学位期间公开发表学术论文

致谢

作者简介