第31卷第4期河南科學(xué)VoL31 No.42013年4月HENAN SCIENCEApr. 2013文章編號(hào): 1004- -3918(2013)04 -0472-05河南省2012--2020年交通客運(yùn)量預(yù)測(cè)與分析范賀花，周永衛(wèi)(鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院數(shù)理系，鄭州450015)摘要:以1998-2011年河南統(tǒng)計(jì)年鑒中列出的河南省歷年交通客運(yùn)量數(shù)據(jù)為研究對(duì)象,運(yùn)用時(shí)間序列模型(指數(shù)平滑和ARIMA模型)和非線性回歸方法,對(duì)河南省2012-2020年的交通客運(yùn)總量以及各交通運(yùn)輸方式客運(yùn)量做出預(yù)測(cè).預(yù)測(cè)結(jié)果顯示:未來(lái)幾年公路交通客運(yùn)在河南省仍占主導(dǎo)地位，河南省交通客運(yùn)總量2012年達(dá)到215 219.29萬(wàn)人，其中公路.鐵路、民航、水運(yùn)客運(yùn)總量分別為204 873.13. 9493.39. 526.99.313.61萬(wàn)人,2020年客運(yùn)總量將達(dá)到579 099.71萬(wàn)人.關(guān)鍵詞:客運(yùn)量預(yù)測(cè);時(shí)間序列;指數(shù)平滑; ARIMA 模型中圖分類號(hào): U; 0 211.6.文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: AForecasting and Analysis of Transit Passenger Volume inHenan Province During 2012- 2020Fan Hehua，Zhou Yongwei(Department of Math and Physics, Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management, Zhengzhou 450015, China)Abstract: The thesis regards the transit passenger volume data of Henan Province which are listed in StatisticalYearbook of Henan in 1998- -2011 as the objective of research. The paper predicts the total and diferent transpor-tation passenger traffie volume in 2012- 2020 by means of time series model (exponential smoothing and ARIMAmodel) and nonlinear regression. Predict results show that highway passenger transportation is the dominant modein the future couple years, the total passenger trafic volume of Henan Province will reach 2 152.192 9 million in 2012,where the passenger volume of highway , railway , civil aviation and water way will reach 2 048.731 3,94.933 9,5.269 9,3.136 1 million respectively ，and the total passenger traffic volume will reach to 5 790.997 1 million in2020.Key words: passenger traffic volume prediction; time series; exponential smoothing; ARIMA model交通運(yùn)輸客運(yùn)量是衡量旅客運(yùn)輸生產(chǎn)勞動(dòng)量的重要尺度-2),是統(tǒng)計(jì)期內(nèi)運(yùn)送的旅客數(shù)量,也是評(píng)價(jià)運(yùn)輸組織效果的重要指標(biāo)，交通運(yùn)輸客運(yùn)量體現(xiàn)了運(yùn)輸組織方式滿足社會(huì)需要程度的大小.對(duì)河南省交通客運(yùn)量及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析,可以有效地規(guī)劃和組織河南省旅客運(yùn)輸,為河南省交通運(yùn)輸規(guī)劃提供決策的理論依據(jù),提高交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,為建設(shè)中原經(jīng)濟(jì)區(qū)、加快中原崛起、河南振興提供重要的交通支持.1河南省歷年交通客運(yùn)量變化趨勢(shì)分析河南省位于黃河中下游，東接安徽、山東,北界河北、山西，西連陜西，南臨湖北。全省總面積16.7萬(wàn)km',總?cè)丝?667萬(wàn),轄18個(gè)省轄市.河南省是全國(guó)最重要的陸路交通樞紐之一,交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)十分明顯、經(jīng)過(guò)多年建設(shè),河南省交通運(yùn)輸?shù)囊?guī)模、方式發(fā)生了巨大變化,現(xiàn)已形成集公路、鐵路、水運(yùn)、航空為一體的綜合中國(guó)煤化工收稿日期: 2013-01-11MHCNMHG基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(71171027);河南省政府招標(biāo)課題(2012B689);河南省自然科學(xué)基金(22300410181);河南省教育廳自然科學(xué)基金(13A1 10399) ;鄭州航院青年基金資助(20121 1300)作者簡(jiǎn)介:范賀花(1978-),女,河南周口人,講師,碩士,研究方向?yàn)轳R爾可夫過(guò)程及其應(yīng)用.2013年4月范賀花,等:河南省2012- -2020 年交通客運(yùn)量預(yù)測(cè)與分析運(yùn)輸體系.2011年，全省主要交通運(yùn)輸方式共完成客運(yùn)量19.38 億人時(shí)，是1952年1032萬(wàn)人的187.8倍、改革開放初期(1978年)1.11億人的17.5 倍.其中公路客運(yùn)量為18.42億人,占河南省交通客運(yùn)總量的95.06%,鐵路客運(yùn)量為8804萬(wàn)人(表1),占河南省總客運(yùn)量的4.5%,表明公路旅客運(yùn)輸在河南省整個(gè)客運(yùn)交通運(yùn)輸體系中據(jù)主導(dǎo)地位.表1河南省1998- 2011 年歷年客運(yùn)量Tab.1 The total transportation passenger raffce volume of Henan Province during 1998- 201110+人年份客運(yùn)總量 公路鐵路民航水運(yùn)1998 74 25769 9174214715:200598 13691 92058792409199978 10673 4934462757e2006 108 212101 345 6465971052000 84 02379 0174838 .77912007 122 594 115 4606622352160200185 52480 2595092789:2008 130 436 122 414 7476356190200290 45585 078520682009 144 659 136 279 7718456206200381 32376 30148646:2010 167 641 158 6308338418255200491 01385 0165695218842011 193 781184 2138804496268注:資料來(lái)源于河南統(tǒng)計(jì)年鑒(1999- -2012) .河南省交通客運(yùn)量1998年至2011年這14年來(lái)5↑增加119 524萬(wàn)人，平均年增長(zhǎng)率為11.5%。這一-過(guò)10程中,客運(yùn)量增長(zhǎng)率總體趨勢(shì)在上升,但上升趨勢(shì)有所減緩.1998 年至今交通客運(yùn)量的變化趨勢(shì)主要表必(現(xiàn)為:交通客運(yùn)量總數(shù)逐年增長(zhǎng),各年之間增長(zhǎng)相對(duì)軒-5|-平穩(wěn)，1998一2005 年,年增長(zhǎng)幅度比較小，年增長(zhǎng)速-10 t度比較平緩,年平均增長(zhǎng)率為3.67%,但2003年卻比2002年客運(yùn)量有所減少(圖1),減少11.25%,這是因1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010年份為2003年“非典”疫情的影響，交通運(yùn)輸業(yè)是受“非典”疫情影響較大的行業(yè)之一-,當(dāng)年全國(guó)范圍內(nèi)出現(xiàn)圖1河南省歷年客運(yùn)總量增長(zhǎng)率了交通客運(yùn)量下降的情形，河南也不例外。2003 年Fig. 1 The growth rate of total transportation passenger taff河南省的公路、鐵路、水運(yùn)客運(yùn)量與2002年相比都有volume of Henan Province during 1998- -2011所減少(圖2).2006- 2011 年,客運(yùn)增長(zhǎng)較為平穩(wěn)，總體呈現(xiàn)較快增長(zhǎng)趨勢(shì),年平均增長(zhǎng)率約為10.68%.隨著河南省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，河南省交通客運(yùn)量將維持持續(xù)增長(zhǎng),并且交通客運(yùn)總量將迅速增加.2客運(yùn)量預(yù)測(cè)關(guān)于客運(yùn)量預(yù)測(cè)的文獻(xiàn)有很多,但大都集中在對(duì)公路客運(yùn)量和城市公交客運(yùn)量(45進(jìn)行預(yù)測(cè),其預(yù)測(cè)方法也多樣化,最常見的是CM(1,1)及其改進(jìn)模型[,但CM(1,1)對(duì)數(shù)據(jù)一定要求間,否則誤差較大.結(jié)合河南省1998年以來(lái)的交通客運(yùn)量歷史數(shù)據(jù)情況,本文擬借助于SPSS20.0,采用時(shí)間序列預(yù)測(cè)和回歸分析的方法來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)規(guī)劃期內(nèi)河南省的交通客運(yùn)量.河南省較為完整的交通客運(yùn)量統(tǒng)計(jì)資料為未來(lái)客運(yùn)量預(yù)測(cè)提供了充分依據(jù)，本文首先選擇交通客運(yùn).總量為指標(biāo)，以1998年以來(lái)的交通客運(yùn)量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行客運(yùn)總量預(yù)測(cè)，需要說(shuō)明的是,2003年受“非典”影響,導(dǎo)致交通客運(yùn)量的下降,屬于偶然因素造成的數(shù)據(jù)異常,E中國(guó)煤化工3年的數(shù)據(jù)剔除,以減少其對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響、本文以1998- -2011 年客運(yùn)量數(shù)據(jù);HCNMHG2.1 時(shí)間序列模型時(shí)間序列分析是根據(jù)系統(tǒng)觀測(cè)得到的時(shí)間序列數(shù)據(jù),通過(guò)曲線擬合和參數(shù)估計(jì)來(lái)建立數(shù)學(xué)模型的理論和方法。時(shí)間序列分析在國(guó)民經(jīng)濟(jì)宏觀控制、區(qū)域綜合發(fā)展規(guī)劃、企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)潛量預(yù)測(cè)等方面得到了廣泛應(yīng)用.-474-河南科學(xué)第31卷第4期1515 F10父10重s-個(gè)暫(器0對(duì)-10海B -515七-101998 2000 2002 2004 2006 2008 2010年份60 F4040F20-020 F里-20--40圖2河 南省歷年不同運(yùn)輸方式客運(yùn)量增長(zhǎng)率Fig.2 The growth rate of total passenger trafie volume of Henan Province to different transportation mode during 1998- -2011在SPSS 20.0中心,將歷年客運(yùn)總量輸入后,首先點(diǎn)數(shù)據(jù)-→定義日期,再選擇“年份”，初始年填1998 即可，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)后,本文分別選擇Holt指數(shù)平滑模型和ARIMA模型進(jìn)行客運(yùn)量預(yù)測(cè).在SPSS 20.0中,再選分析→預(yù)測(cè)-→創(chuàng)建模型，在時(shí)間序列建模器對(duì)話框,變量選擇“指數(shù)平滑法”或“ARIMA",即可.最后得到兩種模型檢驗(yàn)值,指數(shù)平滑模型中a=0.905, y=0.929, R2=0.975; ARIMA模型中p=q=0,d=2,R2=0.956.從R2值來(lái)看,兩種模型的預(yù)測(cè)效果比較好,表2是各年的交通客運(yùn)總量的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù).表2河南省2012--2020年交通客運(yùn)量預(yù)測(cè)Tab.2 The prediction of total transportation passenger trffic volume of Henan Province during 2012一2020指數(shù)平滑ARIMA年份.客運(yùn)量/(萬(wàn)人)客運(yùn)量/ (萬(wàn)人)2012219 543201750 924222 154397 5192013245 8192018377 200013252 761439 2912014272 0952019403 477014285 600483 2972015298 3722020429 753320 673529 5362016324 648357 9792.2非線性回歸從表2可以看出,雖然以上兩種模型擬合效果較好，但預(yù)JYH中國(guó)煤化工其是2020年預(yù)測(cè)結(jié)果差別很大,做出歷年客運(yùn)總量散點(diǎn)圖,可以看出客運(yùn)總量隨.CNMHGpss20.0輸出的利用二次、三次曲線擬合效果圖.橫軸表示年份序號(hào)(1998為1, 1999為2,2000為3,以此類推).從表3可以看出二次、三次曲線擬合效果要比指數(shù)平滑和ARIMA效果要好。表4是利用非線性回歸對(duì)2012--2020年的交通客運(yùn)總量的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù).2013年4月范賀花，等:河南省2012- -2020 年交通客運(yùn)量預(yù)測(cè)與分析-475-。已規(guī)測(cè)二談180000 .1500005120000 .90000600001997 20002003200620092012年份圖3河南省 歷年客運(yùn)總量的曲線擬合效果Fig.3 The curve ftting effect of total passenger trffic volume of Henan Province during 1998- 2011表3曲線擬合 模型概述和參數(shù)估計(jì)Tab.3 The model summary and parameter estimates of curve ftting模型匯總參數(shù)估計(jì)值方程R2值F值 第一自由度 第二自由度 顯著性水平 常數(shù)項(xiàng)系數(shù)1系數(shù)2系數(shù)3二次0.980 241.2421(0.00086 617.08 -5 277.26883.8三次0.996 806.9367 778.65 7 694.61-1 180.890.8表4河南省2012- 2020 年交通客運(yùn)量預(yù)測(cè)Tab.4 The prediction of total transportation passenger traffie volume of Henan Province during 2012- 2020二次曲線三次曲線客運(yùn)量/ (萬(wàn)人)客運(yùn)量/(萬(wàn)人)客運(yùn)量/ (萬(wàn)人) .206 318.62017334 601.5 .224 120476 108.22013228 439.92018365 561260 708.7549 944.52014252 328.82019398 288.2303 656.8632 865.62015277 985.42020432 783353 509.4725 416.42016305 409.6410 811.5.3 模型驗(yàn)證以下通過(guò)2005- 2011 年交通客運(yùn)量實(shí)際統(tǒng)計(jì)值和預(yù)測(cè)值作比較,得出不同預(yù)測(cè)方法的相對(duì)誤差(表5).表5 4 種模型預(yù)測(cè)值及誤差Tab.5 The predict value and eror of the four models年份.統(tǒng)計(jì)值指數(shù)平滑ARIMA/(萬(wàn)人)預(yù)測(cè)值/(萬(wàn)人)相對(duì)誤差/% 預(yù)測(cè)值/(萬(wàn)人) 相對(duì)誤差/% 預(yù)測(cè)值/(萬(wàn)人)相對(duì)誤差/% 預(yù)測(cè)值/萬(wàn)人)相對(duì)誤差/%2005 98 13689 528-8.7786 640-11.71100963.72.88100277.82.182006 108 212102 340-5.43107 492-0.67中國(guó)煤化工107 612.3-0.552007 122 594-4.06120 521-1.69CNMHG 117 490.74.162008 130 436136 2684.47139 209 .6.73135 509.93.89130 458.20.022009 144 659140 238-3.06.140511-2.87150 560.64.08147 059.81.662010 167 641 .157 200-6.23161 115-3.89167 379-0.16167 840.60.122011 193 781188386-2.78192 856-0.48185 964.9-4.03193 345.7-0.22河南科學(xué)第31卷第4期通過(guò)誤差的對(duì)比分析,得到指數(shù)平滑的平均相對(duì)誤差為--3.69%，ARIMA模型的平均相對(duì)誤差為-2.08%,.二次曲線的平均相對(duì)誤差為1.24%,三次曲線的平均相對(duì)誤差為-0.14%,這說(shuō)明用二次曲線和三次曲線曲線模擬預(yù)測(cè)較好，模擬精度也比時(shí)間序列模型更精確.這也說(shuō)明時(shí)間序列模型對(duì)河南省交通客運(yùn)總量預(yù)測(cè)并不是特別理想.故本文采用二次曲線和三次曲線客運(yùn)量預(yù)測(cè)的平均值作為最終預(yù)測(cè)結(jié)果.3預(yù)測(cè)結(jié)果本文采用兩種非線性回歸的平均值作為客運(yùn)量預(yù)測(cè)結(jié)果,預(yù)測(cè)在2012年河南省交通客運(yùn)總量將達(dá)到215 219.29萬(wàn)人，2020年將達(dá)到579 099.71萬(wàn)人,交通客運(yùn)總量增長(zhǎng)總體呈現(xiàn)出較快的狀態(tài)(表6).利用同樣的方法，可以對(duì)河南省2012--2020年公路、鐵路、民航、水運(yùn)客運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果如表6.需要說(shuō)明的是:在建模之前，公路、鐵路、水運(yùn)客運(yùn)量均剔除了2003年的數(shù)據(jù):按照平均相對(duì)誤差較小的原則，公路客運(yùn)量、鐵路客運(yùn)量最終預(yù)測(cè)值為二次曲線和三次曲線客運(yùn)量預(yù)測(cè)的平均值,民航客運(yùn)量最終預(yù)測(cè)值為指數(shù)平滑和ARIMA模型客運(yùn)量預(yù)測(cè)的平均值,水運(yùn)客運(yùn)量最終預(yù)測(cè)值為ARIMA模型和三次曲線客運(yùn).量預(yù)測(cè)的平均值.表6河南省2012--2020年交通客運(yùn)量預(yù)測(cè)值Tab.6The prediction of total transportation passenger taffie volune of Henan Province during 2012- -2020 萬(wàn) 人年份客運(yùn)總量公路民航水運(yùn)2012215219.29204 873.139 493.39526.99313.612013244 574.28233 450.7710 192.89561.60354.762014277 992.79266 029.7110 955.525596.20400.79315747.36302 879.7111 784.87630.81452.08 .2016358 110.53344 270.5412 684.55665.425092017405 354.82390 471.9513 658.15700.03571.922018457 752.76441 753.7214 709.27734.64641.232019515 576.88498 385.6115 841.50769.24717.292020579099.71560 637.3817 058.43803.85800.47從預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，隨著河南省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，人們出行將更加頻繁,不同運(yùn)輸方式的客運(yùn)量保持較快的增長(zhǎng)趨勢(shì),公路交通客運(yùn)在河南省仍占主導(dǎo)地位，因此,河南省交通運(yùn)輸規(guī)劃部門應(yīng)著力提高旅客運(yùn)輸服務(wù)效率和質(zhì)量,加快轉(zhuǎn)變交通發(fā)展方式，做到各種運(yùn)輸方式協(xié)調(diào)發(fā)展，以方便人們快捷出行為目標(biāo)，建管并重,為把河南建成全國(guó)重要的現(xiàn)代綜合交通樞紐提供重要的交通支持.參考文獻(xiàn):[1]霍婭敏,李德剛.成都市公路客運(yùn)量預(yù)測(cè)[0].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2005,11(3):161-164.[2] 朱文亭,劉海林.基于灰色- -馬爾科夫鏈理論的公路客運(yùn)量預(yù)測(cè)[D].交通科技與經(jīng)濟(jì), 2009(6):12- -14.[3] 河南省統(tǒng)計(jì)局.河南統(tǒng)計(jì)年鑒: 1999- 2012[M].北京,中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2012.[4]康海貴 ,李明偉,周鵬飛,等.基于混沌自適應(yīng)遺傳v- SVR的城市客運(yùn)量預(yù)測(cè)[].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2012,52(2):227- -232.[5]凌海蘭, 郗恩崇.基于隨機(jī)波動(dòng)條件的公交客運(yùn)量預(yù)測(cè)模型[].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012,32(1):85- 88.[6] 劉長(zhǎng)虹,黃 虎，陳力華.客運(yùn)量預(yù)測(cè)方法的探討[].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 18(3):236 -238.[7]范賀花, 周永衛(wèi).鄭州市2009- -2020 年人口預(yù)測(cè)與分析[J].河南科學(xué), 2009,27(7):783-786.[8] 朱紅兵.應(yīng)用統(tǒng)計(jì)與SPSS應(yīng)用[M].北京，電子工業(yè)出版社, 2011.中國(guó)煤化工MHCNMHG(編輯張松林)