2山东沿海港口布局分析

2 山东沿海港口布局分析
港口布局的基本思路和目标
山东省位于我国环渤海地区南部，经济发展水平较高、潜力巨大，是我国北方经济最活跃的省份之一。

山东省海岸线总长3808公里（含岛屿岸线），有岛屿296个，深水岸线资源丰富。

改革开放二十多年来，随着我国经济迅速发展，山东省沿海港口迅猛发展，已初步形成了以青岛、烟台、日照港为主要港口，龙口和威海港为地区性重要港口，滨州、东营、潍坊、莱州、蓬莱、石岛等中小港口为补充的分层次港口布局。

山东省沿海港口不仅对本省经济社会和综合交通运输的发展具有举足轻重的作用，而且作为河北、河南和山西、陕西等内陆地区对外物资交流的重要门户，对这些地区经济增长与社会进步发挥了重要的支撑和带动作用。

随着腹地经济发展，腹地内资源开发、沿海大进大出产业和外向型加工工业的发展进入高潮时期。

21世纪初，山东省提出建设山东半岛城市群和打造胶东半岛制造业基地的发展战略，对港口的需求将日益迫切。

建设东北亚航运中心，首要问题是综合运输体系亟待提高，港口在扩建硬件资源的同时，加大腹地运输通道的建设，改变运输方式结构，形成完善的集疏运体系也是解决港口发展瓶颈的重要问题。

根据2003年的《山东沿海港口群布局规划》报告分析，随着集装箱运输的规模迅速扩大和对服务质量的要求日益提高，青岛、烟台等港口的公路集疏运通道已难满足集装箱运输发展的需要；受港口后方铁路通过能力和运营条件的限制，青岛、日照、烟台等港口的大宗货物压港严重，影响了港口正常生产；龙口港缺少铁路支撑，其服务范围受到限制，制约了港口的发展。

港口布局分析主要目的是选取枢纽港口，将各个港口分层布局，做为运输通道规划的基础，和选取的腹地的货运站节点结合进行运输网络配流，完成运输通道的规划。

其基本思路是根据山东半岛各个港口的运营现状、现有通道运输能力、港口吞吐量，结合腹地货物生成量的预测结果和港口未来的发展状况，确定几个主要的影响港口布局的特性指标并进行量化，用聚类分析的思想对各个港口的进行分级，对聚类结果进行检验分析，确定运输通道规划中的各个港口的功能定位。

在以后的运输通道规划中以枢纽港为主要港口节点，而山东半岛其他港口作为支线港，建立相应的集疏运系统。

山东省沿海港口现状
2.2.1山东省沿海港口基本情况
山东省位于我国华北地区东北部，濒临黄海、渤海。

山东半岛北隔渤海海峡与辽东半岛对峙，东与朝鲜半岛、日本岛隔海相望；山东省是以京、津为核心的环渤海经济圈的一部分，西与我国的能源基地接壤，南与长江三角洲经济区相邻，处于我国三大经济区交汇处。

根据2000年港口能力核查成果和近几年新建、改造码头实际情况，目前山东省沿海有33个港口，2004年底共有287个生产性泊位、综合货物通过能力亿吨，其中万吨级以上泊位106个，分布情况见表1-1。

表2－1：2004年山东省沿海港口基础设施情况统计表
目前山东省沿海港口已形成了分层次港口布局。

2004年青岛、烟台、日照港共有生产性泊位202个，其中万吨级以上泊位90个，综合货物通过能力达19549万吨，分别占全省港口的%、%、%。

2.2.2山东省沿海港口发展特点
山东省沿海港口是山东省综合交通网的重要组成部分，九十年代以来，港口面貌发生了巨大的变化，其主要特点是：
1、吞吐量快速增长，煤炭、石油、铁矿石、集装箱的比重不断提高。

上世纪九十年代以来，山东省经济持续快速发展，逐步成为经济强省并跻身全国前列，沿海港口吞吐量快速增长。

1990年全省沿海港口货物吞吐量为5444万吨，2000年增至亿吨，年均递增11%，高于全国%的增长速度；进入二十一世纪吞吐量增长更快，2003年为亿吨、年均增速达%，2004年达到亿吨。

吞吐量年均净增幅度亦呈增长趋势，“八五”期为1004万吨/年，“九五”期为1084万吨/年，2000-2003年为3234万吨/年，2003-2004年达到4659万吨。

2、主要港口的作用突出，是本省物资及中西部地区能源、原材料运输的重要口岸。

烟台、青岛、日照三港依托优越的地理位置、通达的集疏运条件和良好的城市依托，在沿海港口中发挥了举足轻重的作用。

2004年三港完成货物吞吐量亿吨、占全省沿海港口吞吐量的81%，外贸货物吞吐量占全省沿海港口外贸货物吞吐量的%。

三港是我国中西部地区能源、原材料运输的重要口岸，三港吞吐量中大约有40%是外省物资。

目前，青岛港拥有5万吨级和20万吨级矿石码头各1个、通过能力2100万吨，日照港20万吨级矿石码头于2004年简易投产，烟台港主要利用2万吨级
左右的散货码头接卸矿石。

以青岛港为主、日照港和烟台港为补充的铁矿石接卸、转运基地承担了我国30%的外贸进口铁矿石接卸任务，2004年接卸外贸进口铁矿石6103万吨。

青岛港是我国北方最大的原油接卸港，拥有2个2~5万吨级装船泊位、1个20万吨级装船泊位，通过能力为2800万吨，承担了全国20%的外贸进口原油接卸任务，2004年外贸进口原油接卸量分别为2230万吨。

日照、青岛两港是我国煤炭外运通道，为满足“北煤南运”的需要，上世纪八十年代国家投资建设了日照港2个10万吨级煤炭码头,并将5#泊位改造成万吨级煤炭码头，形成煤炭装船能力2600万吨；建成青岛港前湾一期工程万吨级和5万吨级煤炭码头各1个，形成煤炭装船能力1500万吨。

它们分别成为“三西”煤炭基地外运南通道和中通道的主要装船港，2004年煤炭装船量达2899万吨，在我国能源战略中发挥了重要作用。

3、集装箱运输发展迅速，集装箱港口的布局基本形成
1990年山东沿海港口集装箱吞吐量仅8万TEU，2004年达到581万TEU，年均递增速度达%。

为适应集装箱吞吐量高速增长的态势，相继建设了青岛港前湾二期、三期集装箱码头和烟台港西港池三期工程集装箱码头，全省沿海港口共有16个专业化集装箱泊位、通过能力417万TEU；日照港在建2个集装箱码头、集装箱通过能力为60万TEU。

山东省初步形成以青岛港为干线港、烟台和日照港为支线港、其它港口为喂给港的运输格局。

2003年青岛港集装箱吞吐量为424万TEU，2004年为514万TEU、占全省港口集装箱吞吐量的89%以上，在全国港口排名仅次于上海、深圳两港，位居全球港口第14位。

截至2004年底，青岛港已吸引国内外40多家航运公司开通各类航线102条，其中国际航线79条，美国、欧洲和中东等中远洋航线28条，日本、韩国、香港、台湾和东南亚的近洋航线51条，共有国际航班332班/月，其中远洋航班104班/月、近洋航班228班/月。

欧美航线运量占中、远洋运输航线的78%；韩国、日本航线运量占近洋航线的67%。

随着远洋航线和航班密度的加大，青岛港远洋集装箱直达率明显提高，干线港的地位逐步加强。

4、地方港口活跃，对沿海经济发展起了积极的推动作用。

山东省沿海经济得以发展的重要因素之一是港口的推动作用。

上世纪九十年
代以来，山东省沿海地区掀起了建港的热潮，在滨州、东营、潍坊、龙口、蓬莱、牟平、莱州、威海、石岛、俚岛等地开发了新港区，增建了一批新泊位，对地区对外开放、陆岛或海峡间运输及地方经济建设发挥了积极作用。

5、到港船舶大型化趋势明显
随着煤炭、原油、铁矿石、集装箱运输量快速增长，到港船舶大型化趋势日趋明显，2001年到港5万吨级以上船舶为743艘次，2004年增长到1384艘次，增长了%；同期到港10万吨级以上船舶由244艘次增长到374艘次，增长了%。

大型船舶主要集中在青岛、日照和烟台港，2004年到港5万吨级以上船舶中，青岛港占%，日照港占%，烟台港占%；10万吨级以上船舶80%在青岛港。

6、投资主体、投资渠道多元化，加快了港口建设和发展
上世纪九十年代以来，山东省港口加大了开放力度，社会资本以多种方式参与码头建设和经营，改变了过去以国家投入为主、投资渠道单一的局面，国家投入港口建设资金的比例由1980的80%降低到1999年的4%，码头建设投资主体和渠道已多元化，推进了港口市场化的进程，加快了港口建设的步伐。

英国铁行集团、中远集团和丹麦马士基集团参与青岛港前湾港区集装箱二期、三期码头建设与经营，烟台港与美国环球国际货柜有限公司合作经营烟台港三期集装箱工程，日照港与钢铁企业和水泥企业联合建设码头，加大了港口建设的资金投入，建立了港口投资多元化机制，并发挥了合资方的经营优势，提高了港口管理水平、服务质量和综合竞争力。

影响港口布局的因素
评价港口的优劣因素有很多，从货主选择的角度来看，港口的优劣主要取决与港口的服务质量和集疏运条件。

货主的选择直接影响港口的货物吞吐量，由此决定了港口的功能定位，除此之外，港口发展与政府的政策导向也息息相关。

因此，影响港口布局的因素见下图2－1：
1．港口区位条件
区位条件主要包括港口的地理位置和集疏运体系。

区位条件决定了港口的腹
图2-1 影响港口布局因素
地和货源，从而直接影响货物流向，是影响港口发展的先决条件。

对于山东半岛港口群的各个港口来讲，各个港口的地理位置优劣相差不大，集疏运体系有异，是影响港口布局的主要因素。

2．港口运营条件与服务质量
港口运营条件主要衡量港口的硬件资源，船舶容纳能力包括港道水深、岸线长度、泊位数量等指标；装卸能力主要通过装卸设备数量（岸桥、场桥、集拖、正面吊、叉车）来体现；仓储能力包括仓库面积、危险品堆存面积、后方堆场面积、冷藏箱插座；而港口拥有的资源一定程度上决定了港口服务质量，港口作业效率有多个衡量指标，如船舶平均在港时间、单船最高作业效率、岸桥单机最高作业效率等，信息化是现代化港口的重要标志，信息化程度高，可以增加通关效率，及时提供反馈信息，有利于港口各项作业调度的决策。

另外服务质量还包括费率、货损率等因素。

港口的运营条件和服务质量分别代表港口的硬件资源和软件环境，是影响船舶挂靠的重要因素。

3．港口经济条件
经济条件主要通过港口吞吐量和港口所在城市生产总值来体现。

港口吞吐量是衡量港口发展的主要因素，吞吐量的多寡取决于港口的资源条件和经济发达水平。

城市生产总值是衡量经济发达水平的指标，跟进出口贸易量密切相关，经济发达地区的港口进出口货物运输需求也高，港口吞吐量也高，从而间接影响港口发展。

4．政府政策导向
国家的政策导向对港口发展的扶持，将深刻影响到港口的功能地位。

港口的布局应重点选择政府政策扶持态度的港口作为重要港口，才能取得较好的发展。

山东半岛中青岛港、烟台港和日照港被国家定为枢纽港。

在港口布局分析中也应重点考虑。

上述的几个主要影响港口布局的因素很多，存在一定程度的不确定性和模糊性，有些因素之间还存在相互影响的关系。

因而要选择模糊数学中的模糊聚类方法进行港口布局分析，在具体应用时为避免指标重复性，会简化选取一些重要因素作为指标。

加权C 均值模糊聚类分析
2.4.1加权模糊聚类分析模型
聚类分析是根据事物间的不同特征、亲疏程度和相似性等关系，对事物进行分类的一种数学方法，由于事物间的关系界限往往是不分明的，即为模糊关系，利用模糊数学方法进行聚类分析更符合实际。

在港口布局分析中，模糊聚类分析符合了港口特征指标在收集处理的过程中，存在不确定、变化等模糊特征。

假设
要分析的港口数目为n 个，每个港口有m 个特征指标，
()U u u u u km k k k ∈=,,,21Λ，将对象集U 分为c 个子集(2≤c ＜n )，聚类中心表示为
()c i v v v V im i i i ΛΛ,2,1,,,,21==，建立模糊聚类分析模型：
()()∑∑==-=c i n
k i
k q
ik V u r V R J 11
2
,min
(2-1)
. []∑∑==⨯∀∀=∀∈∈n
k ik c
i ik ik n c ik i r k r k i r R r 1
1
,0;,1;,,1,0:φ
(2-2)
其中，i k V u -表示对象k u 与第i 类聚类中心向量i V 的距离，本文总采用广义欧式距离计算。

由于港口布局的影响因素即特征指标众多，考虑到不同指标对聚类作用一般是不同的，所以将指标权重加入模型中考虑。

设指标权向量为()m w w w w ,,,21Λ=，则聚类对象k u 与类别i V 间的差异，用广义欧式权距离表示为：
()[]
∑=-=-m
j ij kj j i k V u w V u w 12/12
}{
(2-3)
为使聚类对象集对于全体类别加权广义欧氏距离平方和最小，建立目标函数：
()()[]∑∑==-=c
i n
k i k i ik V u w r V R J 112
,min
(2-4)
以上目标函数亦满足模糊分类矩阵的约束条件，构造拉格朗日函数求导计算出模糊分类矩阵和模糊聚类中心的循环迭代公式：
()()()(
)
1
2
1
21
1m
j kj ij c j ik m
t j kj tj j w u v r w u v -===⎡
⎤
-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣
⎦
∑∑∑ n k c i ΛΛ,2,1;,,2,1== (2-5)
()()()()
2
2
1
2
21
n
ik j kj
k ij n
ik
j
k r w u v r w ===
∑∑ 1,2,,;1,2,i c j m ==L L (2-6)
加权模糊聚类分析方法是改进的C 均值聚类方法（ISODATA 模糊聚类分析方法）。

考虑了特性指标的权重，对于多指标的聚类分析，比C 均值聚类分析方法概念上更严谨，更贴近实际情况。

2.4.2加权模糊C 均值聚类算法
Step1：利用极差规格化公式对特征指标kj u 进行数据规格化：
()
()()
'
min max min kj j kj j j u u u u u -=
-
Step2：给定ik r 与ij v 所要求满足的计算精度21,εε
Step3：假设一个满足约束条件(2-2)，矩阵元素不全部相等的初始模糊分类
矩阵n c ik r R ⨯=)()0()0(，将)0(ik r 代入式(2-6)，求初始模糊聚类中心矩阵()
)0()0(ij v V =，
令l =0
Step4：将()
l ij v 代入式(2-5)求近似模糊分类矩阵(1)(1)()l l ik
c n R r ++⨯=，求出相应的模糊聚类中心矩阵元素()(1)(1)
l l ij V v ++=
Step5：逐个比较矩阵()l R 和(1)l R +的对应元素，若(11)()
1max l ik ik r r ε+-f ，则令
l =l +1返回step4进行下一次循环迭代，否则进行下一步
Stpe6：逐个比较矩阵()l V 和(1)l V +的对应元素，若(1)()2max l l ik ik v v ε+-f ，则令
l =l +1返回step4
进行下一次循环迭代，否则迭代结束。

Step7：采用最大隶属度的判别规则，若()*
1*max tk c
t ik
r r ≤≤=，则对象k u 归于第i 类。

2.4.3聚类效果的检验
加权模糊模型是在模糊ISODATA 方法基础上改进的。

应用模糊ISODATA
方法获得的模糊聚类是相对于分类数c ，初始模糊分类矩阵)0(R ，误差ε的局部最优解。

为了在众多局部最优解中使所求出的解为最佳，所以要进行聚类效果的检验。

本文选择利用平均模糊熵进行检验，考虑平均模糊熵
∑∑==-=n k c
i ik ik c r r n R H 11
)ln(1)( （2－7）
当平均模糊熵越接近于0，聚类效果越好。

模糊聚类分析在港口布局的应用
2.5.1特征指标的选定
对港口布局的进行聚类分析的目的是分析山东半岛各个港口不同的战略意义，用以区别枢纽港和支线港。

影响港口布局的因素众多，且互相交叉影响，本文只选择几个主要的特征指标量化，具体如下：
1．集疏运系数
山东半岛港口群的各个港口地理位置大致相同。

因此只将集疏运体系作为特征指标，集疏运体系将海运、铁路、公路、航空和管道等运输方式的通达程度考虑进去，量化为集疏运系数。

具体为将连接地级及地级以上城市的高速公路、国道干线公路、省道公路、干线铁路、支线铁路的条数，连接海运航线的条数、内河水路条数和空运航线条数按一定系数加权进行折算而确定。

集疏运系数＝1a ×高速公路数量＋2a ×国道干线公路数量＋3a ×省道公路数量＋1b ×干线铁路数量＋2b ×支线铁路数量＋1c ×海运航线条数＋2c ×内河水路条数＋d ×空运航线条数
上式中a, b, c,d 均为加权系数，根据港口的集疏运系统中各种运输方式重要性不同，加权系数也不同。

2．泊位数量（个）
港口的硬件资源主要反映在泊位上，泊位数量和靠泊能力决定了港口的通过能力，也间接影响了港口作业效率，比如船舶在港等待时间。

一般港口的泊位数量多，靠泊能力就越强，而且泊位的建设越来越趋向于大型化，超过万吨级逐渐增多。

本文选取一定规模以上的泊位的数量来作为代表港口资源和运营条件的特性指标，而仓储能力和装卸能力等相比不那么重要且较容易随着港口通过能力改善，本文忽略考虑。

3．港口货物年吞吐量（万吨）
港口吞吐量是各个港口衡量各时期港口盈利情况的因素，其间接反映港口腹地运输需求量、港口的设施水平和服务质量等因素，是影响港口布局不可缺少重要指标，本文选取各个聚类港口2005年的年货物吞吐总量作为特性指标。

4．港口所在城市年生产总值/GDP （亿元）
生产总值是反映港口所在城市经济发达指标，港口所在城市经济越发达，不仅有利于港口的投资建设，也刺激了进出口货物运输的需求量。

本文选取的是2005年各港口所在城市的GDP 值。

5．政策导向系数
根据国家和省政府的发展规划和政策倾向而定，比如国家枢纽港政策导向系数为1，省政府重点发展的港口政策导向系数为2，其余的为3。

2.5.2参数取值
此港口布局分析中要对山东半岛的青岛港、烟台港（包括龙口港）、日照港、
威海港、东营港、滨州港、蓬莱港进行聚类分析。

由于港口数量少，为了增强聚类效果，更符合实际意义，将选择全国其他省份部分港口放在一起进行聚类分析。

选择的港口包括辽宁省内的大连港、营口港、锦州港、丹东港、盘锦港、葫芦岛港；河北省内的秦皇岛港、京唐港、黄骅港和天津港。

港口的数量确定为19个，港口的特征指标数量为5个，各个港口的特征指标见表（2－1）。

表中部分数据由中国港口年鉴和中国城市统计年鉴查得。

港口类别数量c 定为3。

各个特性指标的权重取值为()0.25,0.15,0.15,0.3,0.15w =。

以上5个向量值为别代表集疏运系数、泊位数量、年GDP 、年吞吐量和政策导向系数的权重取值，其中集疏运体系和吞吐量两个指标影响较大，权重较高，其他指标权重较低。

迭代算法中的
12,εε取为：120.00001,0.000001εε==。

表2－2各个港口特征指标值
2.5.3计算结果分析
将加权聚类分析算法用在个人计算机上实现，计算后进行聚类效果的检验，
，证明聚类效果良好。

计算得出得模糊分类矩阵元得到平均模糊熵值为
H
(R
)
c
素和所属类别如下表（2－2），其中一类港口是只能做喂给港的小港，二类港口是为枢纽港起辅助所用的支线港，三类港口可作为枢纽港，是建设运输通道的中心港。

按照模糊聚类分析中的最大隶属度判别法，港口聚类的结果如下：
一类港口：山东省的龙口港，威海港，东营港，蓬莱港，滨州港，潍坊港；辽宁省的盘锦港和葫芦岛港；河北省的黄骅港。

二类港口：山东省的烟台港，日照港；辽宁省的锦州港，营口港，丹东港；河北省的秦皇岛港和京唐港。

三类港口：山东省的青岛港；辽宁省的大连港；天津港。

表2－2：港口布局聚类分析结果
根据以上结果对山东半岛港口布局进行分析，青岛港作为山东半岛港口群的
唯一的三类港口，是山东半岛港口集疏运体系的枢纽港，在整个山东半岛东北亚航运建设中处于龙头地位，二类港口的烟台港和日照港位于青岛港的两翼，是青岛港主要的喂给港，也是地区性重要港口。

一类港口为中小型港口，只做为二类港和三类港的喂给港，是建设航运中心的基础，与其枢纽港形成互相补充，协调发展的合理的干支线港口布局。

以此形成的港口群干支港的布局见图（2－1）。

图中黑色标识港口为三类港，红色标识港口为二类港，蓝色标识为三类港。

青岛港的支线港用红线连接，二类港口的支线港用蓝色线相连接。

图2-1：山东半岛港口布局示意图
山东省沿海港口布局分析
为了明确每个港口在全省及所在地区经济和水运系统中的地位，根据《全国沿海港口布局规划》、山东省的产业规划、多年来山东省港口发展的实际和各港口在全国、全省经济发展中所发挥的作用，从各港口在全省港口体系中的层次、在全国主要运输系统中的地位与作用的角度，对全省沿海港口进行分层次、分运输系统的布局规划。

2.6.1沿海港口分层次布局规划
根据山东省生产力布局、综合运输体系规划，以及沿海各港发展的优势和特点，按照不同港口在地区经济、对外贸易发展中的作用、在综合运输体系发展中的地位，按全国沿海主要港口、地区性重要港口、地方中小港口三个层次规划山东省沿海港口的分层次布局。

1、全国沿海主要港口：青岛港、日照港、烟台港
沿海主要港口是综合运输骨干网络的重要枢纽和能源、外贸及战略性物资的集散中枢；是我国参与经济全球化和全球配置资源、提高综合国力的重要基础；是满足区域经济发展和生产力布局、适应东部地区率先基本实现现代化的重要依托；是推动现代物流和促进临港产业发展的基础平台；是提高我国海运业全球化服务和港口业参与国际竞争的重要设施。

是沿海港口中层次最高、辐射面最广、功能完善的港口。

主要港口位于水运主通道、公路主骨架、铁路主干线等运输大通道的交汇处，具有较强的对外、对内两个扇面的辐射作用；是国家战略物资和外贸集装箱运输的枢纽港；具有较大的发展潜力、发展空间和较强的自我发展能力。

青岛港地处山东半岛东南，所在的胶州湾是环渤海地区优良港湾，岸线资源最丰富、最集中的区域之一。

港口附近汇集了山东省东西向交通大动脉胶济铁路，204、308国道主干线和济青、青银、同三高速公路及烟青一级公路，构成了山东省最大的综合运输枢纽。

青岛港直接依托的青岛市是我国最早开放的十四个沿海城市之一，已成为山东沿海重要的经济、商贸中心和著名的国际旅游城市，是山东省对外开放的窗口和龙头。

现已成为煤炭、石油、铁矿石等大宗散货的集散地和中、远洋集装箱运输主要港口，对周边地区的产业布局产生重要影响。

烟台港位于山东半岛北侧，烟台市是我国最早开放的十四个沿海城市之一，是山东省半岛北部的中心城市和经济比较发达、外向型经济十分活跃的城市之一，是环渤海港口岸线资源丰富的地区之一。

烟台港处于胶济铁路支线—兰烟线与建设中的黄龙烟铁路的交汇点，是跨渤海海峡的滚装运输和火车轮渡的南端接点，通过同三国道主干线、烟威和烟潍高速公路及204国道、。