第31卷第4期河南科學VoL31 No.42013年4月HENAN SCIENCEApr. 2013文章編號: 1004- -3918(2013)04 -0472-05河南省2012--2020年交通客運量預測與分析范賀花，周永衛(wèi)(鄭州航空工業(yè)管理學院數(shù)理系，鄭州450015)摘要:以1998-2011年河南統(tǒng)計年鑒中列出的河南省歷年交通客運量數(shù)據(jù)為研究對象,運用時間序列模型(指數(shù)平滑和ARIMA模型)和非線性回歸方法,對河南省2012-2020年的交通客運總量以及各交通運輸方式客運量做出預測.預測結(jié)果顯示:未來幾年公路交通客運在河南省仍占主導地位，河南省交通客運總量2012年達到215 219.29萬人，其中公路.鐵路、民航、水運客運總量分別為204 873.13. 9493.39. 526.99.313.61萬人,2020年客運總量將達到579 099.71萬人.關(guān)鍵詞:客運量預測;時間序列;指數(shù)平滑; ARIMA 模型中圖分類號: U; 0 211.6.文獻標識碼: 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交通運輸客運量是衡量旅客運輸生產(chǎn)勞動量的重要尺度-2),是統(tǒng)計期內(nèi)運送的旅客數(shù)量,也是評價運輸組織效果的重要指標，交通運輸客運量體現(xiàn)了運輸組織方式滿足社會需要程度的大小.對河南省交通客運量及其發(fā)展趨勢進行預測與分析,可以有效地規(guī)劃和組織河南省旅客運輸,為河南省交通運輸規(guī)劃提供決策的理論依據(jù),提高交通運輸經(jīng)濟效益和社會效益,為建設(shè)中原經(jīng)濟區(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量變化趨勢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km',總?cè)丝?667萬,轄18個省轄市.河南省是全國最重要的陸路交通樞紐之一,交通區(qū)位優(yōu)勢十分明顯、經(jīng)過多年建設(shè),河南省交通運輸?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、航空為一體的綜合中國煤化工收稿日期: 2013-01-11MHCNMHG基金項目:國家自然科學基金(71171027);河南省政府招標課題(2012B689);河南省自然科學基金(22300410181);河南省教育廳自然科學基金(13A1 10399) ;鄭州航院青年基金資助(20121 1300)作者簡介:范賀花(1978-),女,河南周口人,講師,碩士,研究方向為馬爾可夫過程及其應(yīng)用.2013年4月范賀花,等:河南省2012- -2020 年交通客運量預測與分析運輸體系.2011年，全省主要交通運輸方式共完成客運量19.38 億人時，是1952年1032萬人的187.8倍、改革開放初期(1978年)1.11億人的17.5 倍.其中公路客運量為18.42億人,占河南省交通客運總量的95.06%,鐵路客運量為8804萬人(表1),占河南省總客運量的4.5%,表明公路旅客運輸在河南省整個客運交通運輸體系中據(jù)主導地位.表1河南省1998- 2011 年歷年客運量Tab.1 The total transportation passenger raffce volume of Henan Province during 1998- 201110+人年份客運總量 公路鐵路民航水運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:資料來源于河南統(tǒng)計年鑒(1999- -2012) .河南省交通客運量1998年至2011年這14年來5↑增加119 524萬人，平均年增長率為11.5%。這一-過10程中,客運量增長率總體趨勢在上升,但上升趨勢有所減緩.1998 年至今交通客運量的變化趨勢主要表必(現(xiàn)為:交通客運量總數(shù)逐年增長,各年之間增長相對軒-5|-平穩(wěn)，1998一2005 年,年增長幅度比較小，年增長速-10 t度比較平緩,年平均增長率為3.67%,但2003年卻比2002年客運量有所減少(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，交通運輸業(yè)是受“非典”疫情影響較大的行業(yè)之一-,當年全國范圍內(nèi)出現(xiàn)圖1河南省歷年客運總量增長率了交通客運量下降的情形，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、水運客運量與2002年相比都有volume of Henan Province during 1998- -2011所減少(圖2).2006- 2011 年,客運增長較為平穩(wěn)，總體呈現(xiàn)較快增長趨勢,年平均增長率約為10.68%.隨著河南省經(jīng)濟的快速發(fā)展，未來相當長的一段時間內(nèi)，河南省交通客運量將維持持續(xù)增長,并且交通客運總量將迅速增加.2客運量預測關(guān)于客運量預測的文獻有很多,但大都集中在對公路客運量和城市公交客運量(45進行預測,其預測方法也多樣化,最常見的是CM(1,1)及其改進模型[,但CM(1,1)對數(shù)據(jù)一定要求間,否則誤差較大.結(jié)合河南省1998年以來的交通客運量歷史數(shù)據(jù)情況,本文擬借助于SPSS20.0,采用時間序列預測和回歸分析的方法來預測未來規(guī)劃期內(nèi)河南省的交通客運量.河南省較為完整的交通客運量統(tǒng)計資料為未來客運量預測提供了充分依據(jù)，本文首先選擇交通客運.總量為指標，以1998年以來的交通客運量歷史數(shù)據(jù)進行客運總量預測，需要說明的是,2003年受“非典”影響,導致交通客運量的下降,屬于偶然因素造成的數(shù)據(jù)異常,E中國煤化工3年的數(shù)據(jù)剔除,以減少其對預測結(jié)果的影響、本文以1998- -2011 年客運量數(shù)據(jù);HCNMHG2.1 時間序列模型時間序列分析是根據(jù)系統(tǒng)觀測得到的時間序列數(shù)據(jù),通過曲線擬合和參數(shù)估計來建立數(shù)學模型的理論和方法。時間序列分析在國民經(jīng)濟宏觀控制、區(qū)域綜合發(fā)展規(guī)劃、企業(yè)經(jīng)營管理、市場潛量預測等方面得到了廣泛應(yīng)用.-474-河南科學第31卷第4期1515 F10父10重s-個暫(器0對-10海B -515七-101998 2000 2002 2004 2006 2008 2010年份60 F4040F20-020 F里-20--40圖2河 南省歷年不同運輸方式客運量增長率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,將歷年客運總量輸入后,首先點數(shù)據(jù)-→定義日期,再選擇“年份”，初始年填1998 即可，經(jīng)過反復試驗后,本文分別選擇Holt指數(shù)平滑模型和ARIMA模型進行客運量預測.在SPSS 20.0中,再選分析→預測-→創(chuàng)建模型，在時間序列建模器對話框,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值來看,兩種模型的預測效果比較好,表2是各年的交通客運總量的預測數(shù)據(jù).表2河南省2012--2020年交通客運量預測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.客運量/(萬人)客運量/ (萬人)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JYH中國煤化工其是2020年預測結(jié)果差別很大,做出歷年客運總量散點圖,可以看出客運總量隨.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(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2012--2020年的交通客運總量的預測數(shù)據(jù).2013年4月范賀花，等:河南省2012- -2020 年交通客運量預測與分析-475-。已規(guī)測二談180000 .1500005120000 .90000600001997 20002003200620092012年份圖3河南省 歷年客運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Tab.3 The model summary and parameter estimates of curve ftting模型匯總參數(shù)估計值方程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 年交通客運量預測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量/ (萬人)客運量/(萬人)客運量/ (萬人) .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 模型驗證以下通過2005- 2011 年交通客運量實際統(tǒng)計值和預測值作比較,得出不同預測方法的相對誤差(表5).表5 4 種模型預測值及誤差Tab.5 The predict value and eror of the four models年份.統(tǒng)計值指數(shù)平滑ARIMA/(萬人)預測值/(萬人)相對誤差/% 預測值/(萬人) 相對誤差/% 預測值/(萬人)相對誤差/% 預測值/萬人)相對誤差/%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河南科學第31卷第4期通過誤差的對比分析,得到指數(shù)平滑的平均相對誤差為--3.69%，ARIMA模型的平均相對誤差為-2.08%,.二次曲線的平均相對誤差為1.24%,三次曲線的平均相對誤差為-0.14%,這說明用二次曲線和三次曲線曲線模擬預測較好，模擬精度也比時間序列模型更精確.這也說明時間序列模型對河南省交通客運總量預測并不是特別理想.故本文采用二次曲線和三次曲線客運量預測的平均值作為最終預測結(jié)果.3預測結(jié)果本文采用兩種非線性回歸的平均值作為客運量預測結(jié)果,預測在2012年河南省交通客運總量將達到215 219.29萬人，2020年將達到579 099.71萬人,交通客運總量增長總體呈現(xiàn)出較快的狀態(tài)(表6).利用同樣的方法，可以對河南省2012--2020年公路、鐵路、民航、水運客運量進行預測，預測結(jié)果如表6.需要說明的是:在建模之前，公路、鐵路、水運客運量均剔除了2003年的數(shù)據(jù):按照平均相對誤差較小的原則，公路客運量、鐵路客運量最終預測值為二次曲線和三次曲線客運量預測的平均值,民航客運量最終預測值為指數(shù)平滑和ARIMA模型客運量預測的平均值,水運客運量最終預測值為ARIMA模型和三次曲線客運.量預測的平均值.表6河南省2012--2020年交通客運量預測值Tab.6The prediction of total transportation passenger taffie volune of Henan Province during 2012- -2020 萬 人年份客運總量公路民航水運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從預測結(jié)果可以看出，隨著河南省經(jīng)濟的快速發(fā)展，未來一段時間內(nèi)，人們出行將更加頻繁,不同運輸方式的客運量保持較快的增長趨勢,公路交通客運在河南省仍占主導地位，因此,河南省交通運輸規(guī)劃部門應(yīng)著力提高旅客運輸服務(wù)效率和質(zhì)量,加快轉(zhuǎn)變交通發(fā)展方式，做到各種運輸方式協(xié)調(diào)發(fā)展，以方便人們快捷出行為目標，建管并重,為把河南建成全國重要的現(xiàn)代綜合交通樞紐提供重要的交通支持.參考文獻:[1]霍婭敏,李德剛.成都市公路客運量預測[0].交通標準化，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量預測[D].交通科技與經(jīng)濟, 2009(6):12- -14.[3] 河南省統(tǒng)計局.河南統(tǒng)計年鑒: 1999- 2012[M].北京,中國統(tǒng)計出版社,2012.[4]康海貴 ,李明偉,周鵬飛,等.基于混沌自適應(yīng)遺傳v- SVR的城市客運量預測[].大連理工大學學報, 2012,52(2):227- -232.[5]凌海蘭, 郗恩崇.基于隨機波動條件的公交客運量預測模型[].長安大學學報:自然科學版，2012,32(1):85- 88.[6] 劉長虹,黃 虎，陳力華.客運量預測方法的探討[].上海工程技術(shù)大學學報, 2004, 18(3):236 -238.[7]范賀花, 周永衛(wèi).鄭州市2009- -2020 年人口預測與分析[J].河南科學, 2009,27(7):783-786.[8] 朱紅兵.應(yīng)用統(tǒng)計與SPSS應(yīng)用[M].北京，電子工業(yè)出版社, 2011.中國煤化工MHCNMHG(編輯張松林)