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1. 大连海事大学 交通运输管理学院, 辽宁 大连 116026;
2. 大连海事大学 数学系, 辽宁 大连 116026

Research on the co-competition network of the regional port group based on basic-element theory
LI Shanshan1, LIU Wei2, GAO Hong2
1. Transport Management College, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China;
2. Department of Mathematics, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China
Abstract: This paper focuses on the complexity and multiplicity problem of the co-competition relationship in the regional port group. Based on the basic-element theory in Extenics, a new method was proposed to construct complex network models. This new method makes it possible to analyze multiple relationships concurrently.After the regional port group co-competition network model was built, the structural characteristics and social attributes of the network were researched using the methods of Ward clustering, network density, network centrality analysis, and structure hole analysis, etc.The results are useful for the port administrators for their management decisions. Furthermore, the port group of Pearl River Delta was selected as an example to prove the validity of the above models. The major conclusions include three aspects. One, the centrality of one port is in accordance with its level in the group. Two, if some feed ports have high centrality in a competition network, in all probability, they have indistinct development orientation or excessive competition. Three, if one port is fed by another port with high centrality, then it will be strongly restricted by that port.
Key words: regional port group     co-competition     network analysis     Extenics     basic-element     social network analysis     centrality     structural hole

1 基于基元网络模型的区域港口群竞合网络构建

1.1 港口节点物元

1.2 港口竞合关系元

Gm可表示为

2 区域港口群竞合网络分析过程 2.1 网络层次结构分析——层次聚类

2.1.1 聚类指标

2.1.2 参数设置

n为区域港口群港口数量；K为目标聚类个数；p为聚类指标维度；Gt为在t阶段的一个聚类；Xi(t)Gi中的第i个港口样本，是一个p维向量；ntGt中的样本个数；为聚类Gt内的样本均值，聚类Gt的重心。

2.1.3 聚类过程

1) 初始每个港口样本自成一聚类，可表示为G1, G2, …, Gn

2) 计算各聚类内部的“离差平方和”，即

 (1)

3) 计算每种聚类合并方案所产生的“离差平方和”增量，假设将聚类GpGq合并为Gm，增量计算公式为

 (2)

4) 重复2) 和3) 直到所有样品合并为一类。

5) 根据可接受的节点，得出港口的K个港口网络层次，记为Lev1，Lev2，…，LevK

2.2 网络特性分析——社会网络分析

2.2.1 网络密度分析

2.2.2 中心性分析

1) 度数中心度。

 (3)
 (4)

2) 中心势。

 (5)

3) 接近中心度。

 (6)

4) 特征向量中心性。

 (7)

2.2.3 结构洞分析

 图 1 结构洞示意图 Fig. 1 Schematic diagram of structural hole

 (8)

 图 2 限制度计算例图 Fig. 2 Case network for constrain calculation
3 实例分析

3.1 珠三角港口群竞合网络构建

 图 3 区域港口群竞合基元网络 Fig. 3 Basic-element network for the regional port group
3.2 珠三角港口群竞合网络分析

3.2.1 网络层次分析

 聚类循环 合并的聚类 离差平方和 1 6、9 334.267 2 5、6 927.654 3 4、8 2 029.500 4 5、7 3 297.779 5 1、3 7 022.134 6 4、5 12 827.719 7 1、2 27 631.511 8 1、4 64 248.059

 图 4 聚类过程谱系图 Fig. 4 Tree diagram of the clustering

1) 综合枢纽港：广州港。广州港历史悠久，是我国沿海主枢纽港之一。广州港向内沟通珠三角纵横的河道交通；向外邻接港澳，辐射东南亚，连通世界各地，是珠三角区域港口群中功能最全的综合枢纽港。

2) 国际集装箱枢纽港：香港，深圳港。深圳港是全球最有效益的港口之一，已连续3年稳居世界第三大集装箱港口，也是珠三角产业区最主要的集装箱枢纽港；香港是中国天然良港，是远东的航运中心，也是全球最繁忙和最高效率的国际集装箱港口之一，是全球供应链上的主要枢纽港。

3) 国内沿海支线港：珠海港，虎门港。珠海港位于珠三角西部支线入海口，毗邻香港，接壤澳门。珠海港通过牵头建立西江港口联盟，与西南地区广大腹地建立了紧密的联系。虎门港是珠江口东岸的沿海支线港，处于广州—东莞—深圳—香港经济发展带与广州—佛山—中山—珠海经济发展带A字型框架的重要连接点上。

4) 喂给港：中山港，汕头港，惠州港，佛山港。中山等港口地处产业腹地的内河沿线，主要承担对枢纽港或支线港的喂给职能。

3.2.2 网络特性分析

1) 网络密度分析。

2) 中心性分析。

 节点物元 港口对象 网络层次 同货类竞争 喂给关系 度数中心度 特征向量中心度 出度中心度 入度中心度 出度接近中心度 入度接近中心度 特征向量中心度 P1 香港 2 13 0.334 0 7 16 72 0.439 P2 广州 1 17 0.442 2 4 40 56 0.42 P3 深圳 2 16 0.418 0 6 17 72 0.399 P4 珠海 3 16 0.418 2 2 56 56 0.324 P5 汕头 4 8 0.199 3 0 72 48 0.269 P6 佛山 4 8 0.199 4 0 72 40 0.338 P7 中山 4 8 0.199 4 0 72 40 0.338 P8 虎门 3 13 0.334 2 0 72 49 0.184 P9 惠州 4 13 0.334 2 0 72 56 0.179 — 中心势 — 18.3% 30.15% 26.56%(出度) — — — 28.91% 分析结果 68.75%(入度) —

3) 结构洞分析。

 香港(P1) 广州(P2) 深圳(P3) 珠海(P4) 佛山(P5) 汕头(P6) 中山(P7) 虎门(P8) 惠州(P9) 香港 (P1) 0.000 0.145 0.000 0.057 0.048 0.029 0.048 0.029 0.020 广州 (P2) 0.174 0.000 0.111 0.000 0.058 0.058 0.058 0.040 0.000 深圳 (P3) 0.000 0.130 0.000 0.077 0.070 0.043 0.070 0.000 0.028 珠海 (P4) 0.174 0.000 0.174 0.000 0.174 0.000 0.174 0.000 0.000 佛山 (P5) 0.174 0.174 0.174 0.174 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 汕头 (P6) 0.198 0.444 0.198 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 中山 (P7) 0.174 0.174 0.174 0.174 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 虎门 (P8) 0.563 0.563 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 惠州 (P9) 0.250 0.000 0.250 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

3.2.3 分析结果可视化

 图 5 珠三角港口群港口喂给关系社群图 Fig. 5 Sociogram of the feeding network for the port group in Pearl River Delta.
 图 6 珠三角港口群竞争关系社群图 Fig. 6 Sociogram of the competition network for the port group in Pearl River Delta.

4 结论

1) 港口群系统一般存在层次结构，且港口“核心”程度基本与其港口层次保持一致；

2) 珠三角港口群港口之间竞争合作关系密切；

3) 在竞争性质的网络中，若低层次港口具有过高中心性，则该港口很有可能存在定位不明确或过度竞争的可能；

4) 喂给港的限制主要来自被喂给港；

5) 若中心度高的枢纽港对其他港口进行喂给，则将会对该港口形成较强的限制。

 [1] AHUJA G. Collaboration networks, structural holes, and innovation: a longitudinal study[J]. Administrative science quarterly, 2000, 45(3): 425-455. DOI:10.2307/2667105. [2] NEWMAN M E J. The structure and function of complex networks[J]. SIAM review, 2003, 45(2): 167-256. DOI:10.1137/S003614450342480. [3] NEWMAN M E J. Scientific collaboration networks. I. Network construction and fundamental results[J]. Physical review E, 2001, 64(1): 016131. DOI:10.1103/PhysRevE.64.016131. [4] 李珊珊, 刘巍, 高红. 基于可拓基元理论的复杂社会网络分析模型[J]. 科技导报, 2014, 32 (36): 21-25. [5] 刘巍, 张秀芳. 基于可拓信息的知识表示[J]. 系统工程理论与实践, 1998 (1): 104-107. [6] 杨春燕, 李志明. 基于可拓学的社会网络结构研究[J]. 广东工业大学学报, 2014, 31 (1): 1-6. [7] MALCHOW M, KANAFANI A. A disaggregate analysis of factors influencing port selection[J]. Maritime policy & management: the flagship journal of international shipping and port research, 2001, 28(3): 265-277. [8] 杨春燕, 蔡文. 可拓学[M]. 北京: 科学出版社, 2014. [9] 徐敏杰. 集装箱港口网络的层系化分析与启示[J]. 中国航海, 2012, 35 (2): 106-109. [10] DEMATTEI C, MOLINARI N, DAUR S J P. Arbitrarily shaped multiple spatial cluster detection fore case event data[J]. Computational statistics & data analysis, 2007, 51(8): 3931-3945. [11] BOCCALETTI S, LATORA V, MORENO Y, et al. Complex networks: structure and dynamics[J]. Physics reports, 2006, 424(4/5): 175-308. [12] 刘军. 社会网络分析导论[M]. 北京: 社会科学文献出版社, 2004. [13] LAMBIOTTE R, AUSLOOS M, HOŁYST J A. Majority model on a network with communities[J]. Physical reviewe, 2007, 75(3): 030101. [14] 罗家德. 社会网分析讲义[M]. 2版. 北京: 社会科学文献出版社, 2010. [15] BURT R S. Structural holes: the social structure of competition[M]. New York: Cambridge University Press, 1995. [16] AHUJA G. Collaboration networks, structural holes, and innovation: a longitudinal study[J]. Administrative science quarterly, 2000, 45(3): 425-455. DOI:10.2307/2667105. [17] 刘军. 整体网分析讲义: UCINET软件实用指南[M]. 上海: 格致出版社, 2009. [18] SCOTT J. Social network analysis: a handbook[M]. 2nd ed. New York: SAGE Publications, 2000. [19] BORGATTI S P, EVERETT M G, FREEMAN L C. UCINET6 for windows software for social network analysis[P]. Harvard: Analytic Technologies, 2002. [20] WELLMAN B. The community question: the intimate networks of east Yorkers[J]. American journal of sociology, 1979, 84(5): 1201-1231. DOI:10.1086/226906. [21] BORGATTI S P. NetDraw: graph visualization software[Z]. Harvard: Analytic Technologies, 2002.
DOI: . 10.11992/tis.201603007

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#### 文章信息

LI Shanshan, LIU Wei, GAO Hong

Research on the co-competition network of the regional port group based on basic-element theory

CAAI Transactions on Intelligent Systems, 2017, 12(1): 15-23
. http://dx.doi.org/10.11992/tis.201603007