多属性货运需求时空关联网络构建与分析.pdf

第 卷 第 期 年 月武 汉理工大学学报(信息与管理工程版)().文章编号:()文献标志码:多属性货运需求时空关联网络构建与分析解瑞丹王 英田汉宇石 岭庞鸣雷(.北京交通大学 经济管理学院北京.北京经纬信息技术有限公司北京.综合交通大数据技术国家工程实验室北京.中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京)摘 要:全球供应链变革和经济新常态下我国产业结构的调整对深化货物运输供给侧改革提出了迫切要求 为研究货运市场中动态变化、复杂多样的货运需求及其时空特性提出一种多属性货运需求时空关联网络的构建与分析方法 基于货运论坛文本数据面向多属性货运需求的数据特点提出新的货运需求关联强度测量指标并依据关联规则挖掘结果构建货运需求网络利用社会网络分析法从时间演化、空间结构和集群分析等多个角度对货运需求网络特征进行分析并进行可视化呈现 研究表明所构建的货运需求关联网络可以有效表达货运市场中不同货运需求间的关联关系和网络结构为综合运输体系下货运市场的资源配置策略和政策制定提供参考关键词:货运市场需求关联网络关联规则挖掘多属性货运需求社会网络分析中图分类号:./.收稿日期:.作者简介:解瑞丹()女硕士研究生研究方向为物流信息化与电子商务.通讯作者:王英()女副教授研究方向为商务智能、信息资源管理、业务过程建模和过程挖掘.基金项目:国家自然科学基金项目()北京经纬信息技术有限公司科研项目().全球供应链变革和经济新常态下我国产业结构的调整带来了货运市场需求结构的动态变化 深入理解和掌握货运市场中动态变化、复杂多样的货运需求对于优化货物运输结构、促进综合运输体系建设具有重要的现实意义 关于货运市场需求的分析现有研究主要聚焦于运量预测、货运产品结构、货运网络结构 几个方面多是基于地区、货类等单一属性的货运需求进行分析 货运市场作为复杂的系统结构是多种货运需求特征相互作用的结果 如何针对货运市场复杂动态的结构特征研究多属性货运需求之间的关联关系和时空特性是当前货运市场供给侧改革中亟待解决的重要研究问题目前关于货运市场中多属性货运需求的研究相对较少分析模式主要有以下几种:基于调查统计数据进行货运现状分析和趋势预测即从需求方入手对目标地域范围内货运的货物种类、空间分布、行业、时段等多种货运需求特征进行调查和分析 基于专家经验构建多属性货运需求的评价体系以指导决策即从多元需求因素和物流服务功能两个方面构建铁路货运需求服务指标体系通过层次分析法确定各指标数值并根据最重要指标确定运输服务模式 基于宏观货运政策及行业环境对相关货运市场需求展开定性分析为货运市场的供给侧改革提供参考建议梳理相关文献可知当前有关多属性货运需求分析的研究存在以下不足:调查数据获取难度大而公开统计数据粒度较粗糙难以从客户角度出发及时掌握动态变化的细粒度货运需求多针对各种货运需求属性分别进行单一分析鲜少有研究对货运市场中潜在的不同维度货运需求特征的关联模式进行挖掘 货运市场需求结构的洞察主要依赖于定性分析而在线货运论坛中丰富的细粒度的用户文本信息为从客户角度以大数据挖掘技术理解货运需求提供了数据支持 关联规则挖掘能够通过量化不同事务或属性之间的关联关系来发现海量数据中潜在的知识和模式在商业领域应用广泛购物篮分析是其最典型的应用方法即通过研究多种产品或服务之间的组合关系来促进市场营销同时关联规则挖掘技术已被广泛应用到政府治理、环境风险、食品安全等 不同领域的社区论坛或社交媒体文本知识发现中 但货运领域仍然缺乏有效方法基于网络公开的用户文本数据定量测度不同货运需求特征之间的关联关系因此笔者提出一种多属性货运需求的分析方法基于货运论坛所反映的微型实时动态市场数据利用网络爬虫技术和文本分析方法从中提取货运需求特征信息面向多属性货运需求的数据特点提出新的货运需求关联强度测量指标并依据关联规则挖掘结果构建货运需求网络利用社会网络分析法从时间演化、空间结构和集群分析等多个角度对货运需求网络特征进行分析并进行可视化呈现以期为推动综合运输体系构建、促进货运市场的资源配置优化提供参考 多属性货运需求特征提取多属性货运需求是相对于单一属性的货运需求分析而提出的概念目的在于发现多种货运需求属性及其相互之间(如地区与货类之间、货类与服务之间)可能存在的关联关系从而为个性化货运服务产品的设计、货运服务资源的整合、相关政策的制定提供参考 笔者所研究的多属性货运需求指包含货类、地区和服务等多种货运需求特征及其相互之间的组合规律概念结构如图 所示选取相关货运论坛网站作为货运需求文本采集的数据源使用 编写爬虫程序从货运论坛网站上爬取 年的 条论坛发帖数据(包括发帖文本、发布时间、运输方式等)采用预先构建货运需求特征词典的方式抽取原始货运论坛文本中的地名、货名、服务等货运需求关键信息再依据分类词典将同省份或同类货物信息进行合并替换处理后的结构化文本示例如表 所示图 多属性货运需求的概念结构表 货运需求文本转化为结构化文本示例发帖时间地名省份货名货类服务运输方式 衡水鄂尔多斯河北内蒙古钢材钢铁运费公路 广州石家庄广东河北木材木材实力铁路 多属性货运需求关联网络构建.多属性货运需求关联指标构建在论坛文本中提及频次更高的项代表的需求特征更旺盛因此在同类需求中货运需求特征的关联规则挖掘应当关注项的频数 同时由于不同类别的货运需求特征提及频次不一为降低用户发帖习惯对挖掘结果的影响应排除类别差异对结果的影响 针对本次研究的问题对现有常用关联指标进行优缺点对比分析如表 所示表 现有关联指标优缺点指标名称计算方法优点缺点支持度()()可反映各种需求的热度可能会出现由于某类需求提及频次过高而导致无法挖掘到其他类需求的现象(如地区类特征提及频次很高而货类、服务类提及频次相对较少导致货类与服务相关项集支持度过低被剔除)提升度()()()()可排除关键词提及频次过多或过少对关联结果的影响无法反映各种需求的热度 因此结合支持度和提升度的特点对关联规则强度衡量指标进行改进使其更适用于基于用户生成文本的多属性货运需求特征关联规则挖掘 在不考虑货运需求特征所属类别的情况下如果两个货运需求关键词同时出现的概率较高则说明这两个货运需求特征有较大的关联性 故武汉理工大学学报(信息与管理工程版)年 月记、为货运需求关键词以()表示、共同出现的货运需求事务频数()占货运需求事务总频数()的比率()()/()由前文分析可知多属性货运需求问题具有一定的层次结构故还需考虑货运需求的类间差异对关联度的影响 以、表示货运需求关键词所属的类别则()和()分别表示 类、类货运需求关键词出现的频数占货运需求事务总数的比率()()/()()/()进一步得到多属性货运需求的关联指标()()()()()().关联规则挖掘基于预处理后得到的货运需求文本数据集通过 算法进行货运需求关联规则的挖掘并依据新构建的货运需求关联度阈值对频繁二项集进行进一步的筛选得到最终的货运需求关联集合.关联度阈值确定通过多次调整关联指标阈值通过观察获取到的关联规则数量的分布情况来确定最终阈值在调整不同支持度和改进关联度阈值的条件下得到关联规则数量的分布情况如图 所示可以发现改进关联度低于.以后获取到的关联规则数量无显著变化 同时为便于对货运需求网络的结构特征进行分析需要保留尽可能多的货运需求关联规则 因此最终确定货运需求关联指标的阈值为.关联规则挖掘结果主要的关联规则挖掘结果如表 所示“上海 危险品”说明上海地区的危险品运输需求相对较高“危险品 货代”说明危险品运输对专业的货运代理服务的需求相对较高“上海 江苏”说明上海江苏两地有密切的货运需求联系“广东 轻工产品”说明广东地区的轻工产品运输需求相对较高.关联网络构建基于关联规则挖掘结果以频繁二项集中的货运关键词作为网络节点以改进关联度作为边的权重构建货运需求关联网络图 关联规则数量分布图表 关联规则挖掘结果关联规则集合关联规则属性类型改进关联度支持度上海危险品地区 货类.危险品货代货类 服务.上海江苏地区 地区.广东轻工产品地区 货类.货运需求关联网络分析.时间演化分析为探究对货运市场随时间变化的演变规律将数据集分割为 年和 年两部分依据关联规则挖掘结果将频繁二项集中的货运关键词作为网络节点以改进关联度作为边的权重分别绘制货运市场关联网络并基于 算法对网络图布局进行优化调整得到货运需求关联网络图如图 所示进一步采用社会网络分析法计算其网络特征的相关指标结果如表 所示()中心演变分析:货运需求网络总体呈现出以广东、上海等地为中心逐渐向全国辐射的发展态势 由图 可知与 年相比 年期间处于中心位置的地区数量增多地区之间的联系更加紧密 其中广东始终处于货运需求网络的中心位置这说明广东与其他多数省份都具有较强的货运需求联系这与广东发达的外贸经济和重要的运输枢纽位置具有密切的关系第 卷 第 期解瑞丹等:多属性货运需求时空关联网络构建与分析图 货运市场网络结构演化图表 货运需求网络演化相关特征指标时间段平均度网络密度平均路径长度平均聚类系数模块化节点数边数 年.年.()网络密度分析:货运需求网络的密度呈增长态势各种货运需求之间的联系不断加强需求网络密度反映网络关系的疏密程度数值越大联系越紧密 货运需求网络密度由 年的.上升至 年的.说明货运网络中各个节点的联系越来越紧密不同地区之间的协作性增强地区、货类与服务之间的需求关联关系也更加紧密()网络通达性分析:货运需求网络各个节点之间的连通性增强 平均路径长度指标用于衡量网络的连通性聚类系数反映主题的聚集程度与抱团现象二者共同反映网络的小世界特性货运市场需求网络的平均路径长度均小于 同时平均聚类系数较高说明货运市场需求网络具有一定的小世界特性 货运需求网络的平均路径长度由 年的.降低为 年的.说明近年来货运网络的各个节点之间的连通性进一步增强城市之间的壁垒不断弱化.空间结构分析为探究实际路网条件下货运需求网络的空间结构采用 工具对货运需求网络实际路网条件下的货运需求网络进行可视化呈现并依据铁路运输的经济运输距离对货运需求网络进行进一步划分将运输距离超过 的区域间的运输需求归为铁路运输潜在需求小于 的运输需求归为公路运输潜在需求可视化结果如图 所示 由图 可知公路货运的需求分布呈现出一定的区域聚集性主要涉及到环渤海、长三角、珠三角三大经济区而铁路货运的需求分布呈现出以广东为中心向外辐射的空间分布特征 公路和铁路应充分发挥各自的经济优势联合开展多式联运运输产品促进综合运输体系的发展.网络集群发现采用 等提出的复杂网络模块化分析算法对货运需求网络进行分析可得到 个货运关系集群如图 所示 通过对 个主要货运关系集群进行分析发现以下规律:在集群 中广东、贵州、西藏、湖北、陕西、澳门、海南、福建、甘肃、香港、广西、江西、云南、湖南、四川、重庆间的货运联系较强该货运网络呈现出的需求特征以木材、农林牧渔、轻工产品为主要货类对运价、运输公司实力以及冷链运输、门到门运输、货运信息咨询等服务较为关注 在集群 中上海、江苏、山东、北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、宁夏间的货运需求较为旺盛该货运网络上的需求特征以危险品、机械设备、化工原料、钢铁为主要货类对货运代理、货运信息查询较为关注 在集群 中浙江、安徽、新疆、河南 个省份之间的货运联系较为紧密该网络上的货运需求以货运代理、运价、运输公司实力、运输速度为主要特征 因此相关部门可依据不同时间节武汉理工大学学报(信息与管理工程版)年 月图 空间结构分析图图 货运网络需求特征集群分析图点的货运需求特征的网络集群分析结果因地依时制宜地制定相关货运发展策略充分进行货运资源整合形成规模经济 结论()通过融合文本分析、关联规则挖掘和社会网络分析法等多种定量化分析技术提出了一种面向货运市场的多属性货运需求关联网络构建与分析方法选取相关货运网络论坛文本数据进行分析得出以下结论:随着时间的推移我国货运需求网络呈现各种货运需求之间的联系更加紧密、区域协作性增强、网络通达性提高的演化趋势 这说明近年来我国的交通运输结构调整已初见成效运输资源得到配置得到优化货运市场呈现良好发展的态势 货运需求往往受制于实际路网条件从公路和铁路两个视角对实际路网条件下的货运需求特征进行分析可为货运行业的基础设施建设提供参考 货运需求网络呈现出一定的网络集群特征可依据货运需求特征的网络集群分析结果充分进行货运资源整合形成规模经济()实践启示:加大货运需求信息资源共享力度 通过深化综合货运信息共享平台建设、加强不同运输方式的货运企业间的信息系统对接等举措打破信息壁垒促进货运信息的互联互通 以市场需求为导向优化货运资源配置激发货运代理、联运经营人等市场主体的活力鼓励货运服务产品的创新促进资源的合理配置深化重点区域运输结构调整 发挥区域协同优势加快建设综合货运枢纽推动多式联运发展()由于在线货运论坛中的数据有限研究具有以下局限性:货运市场各类属性仍需扩充以丰富市场需求特征分析的层次结构市场需求分析结论仅能反映特定互联网货运论坛上活跃的局部市场未来可基于铁路 等货运平台建立更完善的货运市场论坛进一步构建对我国综合运输体系中货运市场需求的全方位理解参考文献:李玉涛.综合运输体系的重构.宏观经济研究():.孟祥爱宋欣悦.基于主成分分析与多元线性回归模型的铁路货运需求预测.电子技术与软件工程():.范鹏飞宋国华雷雪.城市群干线网络货运需求预测模型:以京津冀为例.交通运输研究():.张曙.试用波士顿矩阵法分析广东货运市场铁路产品的结构与营销策略.中国铁道科学():.叶玉玲刘小亚.基于市场细分的铁路货运产品设计策略.铁道货运():.黄音黄淑敏聂晓倩.长三角一体化视角下货运与经济联系网络对比分析.铁道科学与工程学报():.高湛韦胜.基于订单大数据的长三角公路货运网第 卷 第 期解瑞丹等:多属性货运需求时空关联网络构建与分析络特征分析.地域研究与开发():.秦芬芬陈建华刘振华.基于需求方调查数据的城市货运特征研究:以北京市为例.城市交通():.万柳.面向多元需求的铁路货运服务模式研究.大连:大连交通大学.杨栋.运输结构调整政策下铁路货运市场的拓展空间和供给侧建议.综合运输():.:.马海群刘兴丽韩娜.基于关联规则的开放政府数据主题多政策协同性研究.情报科学():.:.:.余惠琴吕伟王东波.基于文本挖掘的我国食品安全事件特征分析.武汉理工大学学报(信息与管理工程版)():.:.():.:():.:():.:.:.武汉理工大学学报(信息与管理工程版)年 月