全球集装箱港口系统“四环”预测研究框架设计、研究进展与研究范式的扩展应用
汪寿阳1，2，许利枝3
(1.中国科学院预测科学研究中心，北京 100190；2.中国科学院数学与系统科学研究院，北京 100190；3.北京联合大学旅游学院，北京 100101)
摘要：本文阐述了2009年第一作者设计并提出的“四环”集装箱港口系统的预测研究框架，该研究框架以系统科学理论和系统工程思想为指导，基于世界经济、生产贸易格局与全球集装箱航运和港口重心发展格局，从时间、空间，以及经济贸易三个维度上构建了一个从中心逐渐向外辐射的“四环”集装箱港口系统的多维预测研究分析框架。十余年来第一作者领导的研究团队关于全球集装箱港口的预测研究及航空客运和货运的扩展预测研究成果表明“四环”研究框架的提出和构建，不仅反映了研究和解决全球集装箱港口复杂系统问题的一般规律和模式，其是研究思考和处理一大类复杂系统预测问题的有效方法与研究框架，同时也是处理和分析其他复杂动态经济系统时的一种值得借鉴的研究范式，将会有力地推动复杂系统预测新理论和新方法的研究与应用。
关键词：“四环”预测研究框架；研究范式；复杂系统；集装箱海港预测；航空港口预测
中图分类号:C93；F551 文献标识码:A 文章编号:（2020）01-0001-11
0 引言
从20世纪60年代以来，随着集装箱运输技术在全球范围内的扩散，全球主要地区集装箱港口实现专业化，并实现在功能上逐步演化变革、在空间上迅速扩张。一些大的港口已经从过去的装载中心逐渐发展为全球性的贸易与物流中心，成为港口所处的物流链、区域贸易链和全球产品供应链的重要组成部分和全球价值链系统中的一个要素［1，2］。从在地理维度上的空间扩张来看，目前全球集装箱运输系统在各主要地区、国家、区域以及全球四个维度上形成的不同职能和结构模式的集装箱港口系统，且不同层次和维度上的港口系统相互联系，任意系统的变化会在不同程度上引起和刺激其他系统发生改变，不同集装箱港口系统之间的复杂联系使得港口体系演化既呈现一定的规律又有不同的发展特征，从而形成了一个多层次、多关联的全球集装箱港口复杂大系统。从时间维度上的历史演化和发展来看，随着世界贸易中心的移动，全球国际集装箱运输的重心由欧美向亚洲转移，集装箱港口系统和主要港口在不同的历史发展时期不断崛起，所沿的时间路线为：欧美主要港口—日本主要港口—东亚韩国、中国香港和中国台湾以及东南亚主要港口—中国主要港口［3］。
针对所形成的不断动态变化的全球集装箱港口复杂系统，2009年汪寿阳教授设计并提出了“四环”集装箱港口系统的预测研究框架，该研究框架以系统科学理论和系统工程思想为指导，基于世界经济、生产贸易格局与全球集装箱航运和港口重心发展格局，从时间、空间以及经济贸易三个维度上构建了一个从中心逐渐向外辐射的“四环”集装箱港口系统的多维预测研究分析框架［1］。提出的 “四环”集装箱港口系统的研究框架，不仅从理论和实践上阐述并反映了全球生产贸易格局、全球货物流量和流向的系统特征，更重要的是该研究框架把要解决的问题作为一个系统，并基于此对系统要素进行综合分析，从而提供了找出解决全球集装箱港口系统研究问题的一套程序化的基本工作方法。在复杂系统问题的研究中，各种组成要素交互作用、外部因素的相互影响，使复杂系统呈现出突现性、非线性等特征，从而使传统的线性研究方法很难处理复杂系统的相关问题［4，5］。“四环”研究框架的提出和构建，既反映了研究和解决全球集装箱港口复杂系统问题的一般规律与模式，又反映了研究思考和处理该问题的一般方法与总体框架。
“四环”集装箱港口预测研究框架的各环集装箱吞吐量的预测研究、2009年以来每年的《全球Top 20集装箱港口预测报告》系列预测研究，以及2015年以来每年的《中国Top 20机场货运预测报告》和《中国Top 20机场客运预测报告》扩展应用系列预测研究表明［6-19］，基于世界经济、生产贸易格局与全球集装箱航运和港口重心发展格局的“四环”集装箱港口系统的研究框架，反映了全球生产贸易格局、全球货物流量和流向的系统特征，提供了研究全球集装箱港口系统所遵循的模式与框架，同时也是进行其他复杂动态经济系统研究时的研究范式，这是影响经济预测研究质量的关键［20］。该研究框架将不仅对研究集装箱港口吞吐量预测模型建立的思想、模型的结构及所采用的主要技术方法、港口吞吐量的短期和中长期预测的理论及实证研究有着重要的学术贡献，同时也将推动基于复杂经济系统的预测理论和实证的研究进程。
1 全球集装箱港口系统“四环”研究分析框架
本节以系统科学理论和系统工程思想为指导，从地理、经济贸易维度上构建了全球集装箱港口系统“四环”研究分析框架，并进一步设计了从全球贸易生产核心区域向外辐射的全球集装箱港口系统“四环”研究框架。
1.1 从地理、经济贸易维度上研究集装箱港口系统
在过去的60多年来，经济全球化和以国际集装箱化为特征的现代运输方式，极大地推进了世界产业结构和经济格局的重大调整与变革，世界各国、各区域乃至全球的货物流量、流向以及全球货运格局发生了重大的变革。世界上许多国家或地区的国际贸易港口在不到10年的时间里已经完成了从交通基础性功能设施向国际市场资源配置枢纽的转型，成为全球性国际贸易与运输链中的重要环节，当今世界上每一个国家、区域都成了这个全球性贸易与集装箱运输链中的一个构成部分。
随着世界产业结构和经济格局的重大调整和变革，世界集装箱航线的布局和全球集装箱港口系统已经逐步形成。从经济、地理的角度分析，目前全球集装箱运输系统分别在主要地区、国家、区域以及全球四个维度上形成了不同职能和结构模式的“四环”集装箱港口系统，如图1所示。
图1经济、地理维度上全球集装箱港口“四环”研究分析框架
Fig.1“Four Rings” research framework of global container port based on economic and geographical dimensions
首先，“四环”全球集装箱港口系统。自20世纪80年代以来，受全球贸易自由化、交通运输技术尤其是集装箱运输技术、电信技术以及国际标准化的发展的影响，全球化大生产的生产规模和对外扩张的趋势不断扩大。进入21世纪，世界经济全球化趋势越来越明显，全球主要地区贸易壁垒逐渐消除、商品流通增速、资本流动更自由、各国间经济相互依赖程度日趋加深。越来越多的生产经营活动和资源配置过程在整个世界范围内进行，大量的零部件和半成品全球化生产使国际贸易在相当程度上呈现出乘数效应的结果，国际贸易以世界经济两到三倍的速度增长。同时，信息和交通运输技术的发展降低了国家间交易和运输成本，全球统一的自由贸易市场使现代企业尤其是跨国生产企业全球采购、生产和销售成为可能。世界各大跨国集团公司全球化生产经营使生产和分销网络日益全球化，大型跨国集团公司在全球范围内寻求资源、成本和效益的*佳组合的经营活动促进了世界经济和贸易结构的调整与发展。
受全球生产纵向一体化和生产外包的影响，全球形成新的贸易模式和格局。近年来，这种贸易模型主要表现为亚洲国家从全球进口大量原材料、半成品和零部件等商品用于制造与加工生产，而将产成品大量出口到发达国家和地区，如美国和欧洲。世界集装箱航线的布局*终取决于各地区域经济和贸易的发展，世界经济的三大格局使全球集装箱系统形成了欧洲、北美、亚洲三大集装箱运输区域港口系统，其远东—北美、远东—欧洲和北美—欧洲世界三大集装箱航线将三大集装箱运输区域连接成一个全球集装箱港口系统。
“三环”区域集装箱港口系统。随着经济全球化发展的市场和体制障碍逐渐消除，生产社会化、国际和区域化程度不断提高，使各国的生产和流通及其经济活动进一步越出国界。区域经济一体化是伙伴国家之间市场一体化的过程，从产品市场、生产要素市场向经济政策的统一逐步深化。在这个多国经济区域内，贸易壁垒削弱或消除，生产要素趋于自由流动。从20世纪90年代以来，经济全球化的不断发展、全球范围内日益加深的市场化趋向改革为区域经济一体化的发展奠定了体制基础。全球范围内区域经济一体化迅速发展且不断深化，现有集团成员不断扩展，同时缔结新的区域贸易协议。区域经济一体化成为了经济全球化深入发展的新特点、新趋势。
与区域经济一体化的经济发展格局相吻合，目前全球已形成了欧洲、北美、亚洲三大集装箱运输区域港口系统，这三大系统由许多不同规模、不同区域系统特征、不同发展模式的子区域（如亚洲的东亚和东南亚集装箱运输子区域港口系统）集装箱港口系统构成。其中，东亚地区形成了三大集装箱核心港口系统，包括东北亚集装箱核心港口系统（包括日本、韩国、中国东北地区主要集装箱港口）、东东亚港口系统［包括中国东部和东南部地区含香港和台湾地区）］以及东南亚港口系统（包括东南亚国家的新加坡港和马来西亚主要港口），其构成了亚洲地区经济和贸易走廊的主体框架［2］。
在国家以及国家各地区维度上的“二环”和“一环”港口系统。在经济全球化和区域经济一体化的背景下，国际贸易*显著的变化就是其大部分发生在经济体之间。每一个国家作为独立的经济实体，其对世界和区域经济发展的依赖性日益增强，经济全球化和区域经济一体化的发展进一步深化并扩大了一国的贸易发展空间。对一个国家而言，港口是整个交通运输体系中不可或缺的重要组成部分，是国内、国际贸易和运输相连接的节点，其布局和发展将直接影响到该国在全球和区域经济贸易中的地位和国际竞争力。集装箱港口作为国家的一种战略资源，各国在其发展问题上都努力将其作为国家的战略贯彻实施。
20世纪70年代以来，为了保持和发展各自在国际经济发展中的地位，世界上许多国家和地区越来越重视发展沿海国际集装箱港口建设及其与港口相关的交通基础设施的开发建设，许多国家和地区在不到10年的时间里完成了从交通基础性功能设施向国际市场资源配置枢纽的转型，其成为全球性国际贸易与运输链中的重要环节，从而在全球各主要贸易区域的国家维度上形成了不同模式和功能的“二环”集装箱港口系统。一些国家如中国、日本、韩国、新加坡和马来西亚已经发展成为全球重要的集装箱运输基地。同时，在一个国家的不同地区形成了“一环”国家内部不同地区集装箱港口子系统，如在中国的不同地区形成了长三角、珠三角和环渤海等不同地区集装箱港口系统。
目前，全球集装箱运输系统在各主要地区、国家、区域以及全球四个维度上形成的不同职能和结构模式的“四环”集装箱港口系统，且不同层次和维度上的港口系统相互联系，任意系统的变化会在不同程度上引起和刺激其他系统发生改变，不同集装箱港口系统之间的复杂联系使得港口体系演化既呈现一定的规律和不同的发展特征，从而形成了一个多层次、多关联的全球集装箱港口复杂大系统。
1.2 从“四环”研究设计维度上研究集装箱港口系统
世界集装箱航运和港口布局格局与世界经济格局发展相吻合，且集装箱运输作为与国际贸易的主要支撑，与国际贸易的形成演化相耦合［2，21］。随着集装箱技术迅速向全球扩散和世界贸易重心不断转移，集装箱港口的空间演进轨迹和重心区域变迁［22］。基于世界经济、生产贸易格局与全球集装箱航运和港口重心的发展格局，构建了一个从中心逐渐向外辐射的“四环”集装箱港口系统的研究框架，如图2所示。
图2 全球“四环”的集装箱港口系统研究框架
Fig.2“Four Rings” research framework of global container port system
全球“四环”集装箱港口系统研究重心：亚洲、欧洲和北美。从20世纪70年代以来，随着世界贸易中心向西移动，全球国际集装箱运输的重心由欧美向亚洲转移［2］。从70年代初开始，围绕北大西洋的贸易网络和欧美两大集装箱港口系统；随着集装箱技术开始迅
展开
