顧欣欣，任倩，安睿（長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064）

基于組合賦權(quán)和灰色相似關(guān)聯(lián)度的區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)方法

顧欣欣，任倩，安睿
（長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064）

為實(shí)現(xiàn)區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平的評(píng)價(jià)，在目標(biāo)分解的基礎(chǔ)上，從定性與定量相結(jié)合的角度建立了公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?？紤]到單一的主、客觀評(píng)價(jià)方法的不足和評(píng)價(jià)指標(biāo)的不同重要程度，采用AHP與熵值法相結(jié)合的組合賦權(quán)方法確定指標(biāo)權(quán)重，提出了加權(quán)灰色相似關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)模型，從而建立了基于組合賦權(quán)和灰色相似關(guān)聯(lián)度的區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平綜合評(píng)價(jià)方法。以寧波市5個(gè)地區(qū)的公路網(wǎng)為例，對(duì)綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了應(yīng)用，得到服務(wù)水平由高到低的排序?yàn)檑粗輩^(qū)、余姚市、奉化市、象山縣、寧?？h，對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)值分別為0.944，0.873，0.819，0.815、0.778，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。

公路網(wǎng)；綜合評(píng)價(jià)方法；灰色相似關(guān)聯(lián)度；組合賦權(quán)；服務(wù)水平

0 引言

區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平提升是城鄉(xiāng)交通一體化的重要目標(biāo)，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民高品質(zhì)出行的必然要求，也是實(shí)現(xiàn)公路交通可持續(xù)發(fā)展的必然要求。區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)是區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)劃從政策制定到規(guī)劃落實(shí)必不可少的環(huán)節(jié)，建立一套方便、適用的區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，對(duì)于準(zhǔn)確掌握區(qū)域公路網(wǎng)發(fā)展程度，診斷區(qū)域公路交通發(fā)展瓶頸，提出目標(biāo)明確且行之有效的發(fā)展政策至關(guān)重要[1]。

目前，國內(nèi)外對(duì)于公路網(wǎng)服務(wù)水平、公路網(wǎng)適應(yīng)性的分析仍不完善，其分析過程中的指標(biāo)賦權(quán)大多只采用單一的主、客觀賦權(quán)方法。鄒普尚[2]采用“灰色關(guān)聯(lián)度”法對(duì)山區(qū)公路網(wǎng)適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重；單飛[1]采用FAHP和加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度對(duì)區(qū)域交通一體化進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用FAHP來確定指標(biāo)權(quán)重，一定程度上克服了層次分析法的缺陷；閆濱[3]提出了一種組合賦權(quán)方法進(jìn)行水閘安全評(píng)價(jià)，避免了單一的主、客觀賦權(quán)法的缺點(diǎn)。在參考公路網(wǎng)適應(yīng)性和對(duì)綜合評(píng)價(jià)方法研究的基礎(chǔ)上，本文從定性與定量相結(jié)合的角度，構(gòu)建了一套科學(xué)、方便、適用的公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。針對(duì)單一的主、客觀賦權(quán)方法的不足，采用AHP和熵值法相結(jié)合的組合賦權(quán)方法來確定指標(biāo)權(quán)重，考慮各指標(biāo)重要程度的差異，建立了加權(quán)灰色相似關(guān)聯(lián)度模型，提出了基于組合賦權(quán)和灰色相似關(guān)聯(lián)度的綜合評(píng)價(jià)方法，彌補(bǔ)了單一的主、客觀評(píng)價(jià)方法的不足，具有較強(qiáng)的適用性和可操作性，評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，為完善區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)方法提供了理論和實(shí)踐參考。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

復(fù)雜系統(tǒng)整體功能的準(zhǔn)確表征不是通過單個(gè)或幾個(gè)指標(biāo)就能實(shí)現(xiàn)的，其必須依賴于互相聯(lián)系、互相補(bǔ)充的指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)集合。本文根據(jù)區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平的評(píng)價(jià)目標(biāo)和目的，按照科學(xué)性、全面性、可測(cè)性、可比性、相對(duì)獨(dú)立性、適用性的原則，構(gòu)建了分層次的區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

2 綜合評(píng)價(jià)方法

綜合評(píng)價(jià)方法分兩個(gè)步驟，第一步為指標(biāo)賦權(quán)，第二步為基于評(píng)價(jià)模型的綜合評(píng)價(jià)。目前國內(nèi)外運(yùn)用的指標(biāo)賦權(quán)方法大體上分為兩類：主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。前者主要是決策者基于對(duì)指標(biāo)重要程度的主觀認(rèn)識(shí)來確定其權(quán)重，依據(jù)的是專家經(jīng)驗(yàn)，此類方法的運(yùn)用已比較成熟，常見的有層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）、二項(xiàng)系數(shù)法、德爾菲法（Delphi method）等；后者的數(shù)據(jù)直接來源于客觀環(huán)境，依據(jù)的是各指標(biāo)在指標(biāo)集中的變異程度和對(duì)其他指標(biāo)的影響，常見的有熵值法、離差最大化法等[4-5]。主觀賦權(quán)受限于專家能力和經(jīng)驗(yàn)決定的個(gè)人閾值，賦權(quán)基準(zhǔn)不統(tǒng)一，隨意性大。客觀賦權(quán)隔離了專家的主觀意向，判斷僵硬，權(quán)重分配可能與實(shí)際情況產(chǎn)生偏差。20世紀(jì)80年代以來，隨著灰色系統(tǒng)理論等系統(tǒng)科學(xué)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的理論的誕生，灰色關(guān)聯(lián)度分析在綜合評(píng)價(jià)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。灰色關(guān)聯(lián)度分析彌補(bǔ)了用傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)分析的缺憾，它對(duì)樣本量的大小和樣本的規(guī)律性要求低，而且計(jì)算量小，不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不一致的情況。

因此，考慮主觀賦權(quán)的隨意性和客觀賦權(quán)的偏差，本文在數(shù)據(jù)采集較充分的情況下，運(yùn)用AHP和熵值法相結(jié)合的組合賦權(quán)方法來確定指標(biāo)權(quán)重，一定程度上避免了單一賦權(quán)方法的不足，同時(shí)引入灰色相似關(guān)聯(lián)度分析作為評(píng)價(jià)計(jì)算的理論方法，來進(jìn)行公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)。

2.1 指標(biāo)的無量綱化

指標(biāo)按屬性分為定性和定量兩類。本文構(gòu)建的指標(biāo)體系中的定性指標(biāo)為簡單的二元選擇性指標(biāo)，按照式（1）進(jìn)行定量化。

定量指標(biāo)分為正向指標(biāo)、負(fù)向指標(biāo)、區(qū)間指標(biāo)，本文采用功效評(píng)分法[6]給出如下無量綱化表達(dá)式：

圖1 區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

式中：a,b分別為指標(biāo)的最小、最大值；c為z的最佳值。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

2.2.1 AHP權(quán)重計(jì)算

AHP是美國運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀(jì)70年代初，在為美國國防部研究“根據(jù)各個(gè)工業(yè)部門對(duì)國家福利的貢獻(xiàn)大小而進(jìn)行電力分配”課題時(shí)，提出的一種層次權(quán)重決策分析方法[7-8]。該方法中權(quán)重向量計(jì)算方法有幾何平均法、算術(shù)平均法、特征向量法和最小二乘法4種[9]。本文采用幾何平均法進(jìn)行權(quán)重向量計(jì)算，AHP的計(jì)算步驟此處不做贅述，幾何平均法計(jì)算權(quán)重向量的步驟如下：①判斷矩陣的元素按行相乘得新向量；②對(duì)新向量的每個(gè)分量開n次方；③將所得向量歸一化即得結(jié)果。

計(jì)算公式如下：

式中：φi為指標(biāo)i的權(quán)重；aij為指標(biāo)i與j的重要性之比；m為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

2.2.2 熵值法權(quán)重計(jì)算

信息論中，熵是對(duì)不確定性的一種度量。熵值法根據(jù)各指標(biāo)值的變異程度來確定指標(biāo)權(quán)重，避免人為因素造成的偏差且不改變指標(biāo)的維數(shù)[10]。計(jì)算步驟如下[11]：

式中：xji為第j個(gè)方案的第i個(gè)指標(biāo)值；n為方案個(gè)數(shù)；m為指標(biāo)個(gè)數(shù)；k一般取

2.2.3 組合權(quán)重確定

考慮主觀賦權(quán)法得到的權(quán)重與實(shí)際情況不會(huì)產(chǎn)生較大偏差，因此，本文用客觀權(quán)重來修正主觀權(quán)重，得到組合權(quán)重。計(jì)算方法如下：

式中：θi為指標(biāo)i的組合權(quán)重。

2.3 灰色相似關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)模型

一般的抽象系統(tǒng)，如經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)等都包含有許多種因素，系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)取決于各因素的綜合作用。分析抽象系統(tǒng)時(shí)，先要選準(zhǔn)反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列，即找系統(tǒng)行為的映射量，用映射量來間接表征系統(tǒng)行為?；疑P(guān)聯(lián)度分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越接近，相應(yīng)序列之間關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小[12]。

基于鄧聚龍教授提出的灰色關(guān)聯(lián)度模型，劉思峰和謝乃明（2010）在灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度的基礎(chǔ)上提出了基于相似性和接近性視角的新型灰色關(guān)聯(lián)分析模型，新模型分別從相似性和接近性兩個(gè)角度測(cè)度序列之間的相互關(guān)系和影響，易于實(shí)際應(yīng)用[13]。不同地區(qū)公路網(wǎng)服務(wù)水平指標(biāo)的含義和量綱完全相同，測(cè)度接近程度只考慮序列曲線幾何形狀的相似性，將行為橫向序列類比成時(shí)間序列不影響評(píng)價(jià)結(jié)果，因此，本文引用灰色相似關(guān)聯(lián)度模型來進(jìn)行區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)時(shí)將區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平指標(biāo)的理想值作為參考序列，不同地區(qū)的指標(biāo)評(píng)價(jià)值作為比較序列，來計(jì)算兩序列的接近程度。

（1）灰色相似關(guān)聯(lián)度

灰色相似關(guān)聯(lián)度計(jì)算的一般方法是：有參考序列X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))和比較序列Xi=(xi(1), xi(2),…,xi(n))，兩序列長度相同，其始點(diǎn)零化像分別為令

則：

式中：ε0i為X0和Xi的基于相似性視角的灰色關(guān)聯(lián)度，即灰色相似關(guān)聯(lián)度。

（2）改進(jìn)的加權(quán)相似關(guān)聯(lián)度

實(shí)際情況下，抽象系統(tǒng)的各要素對(duì)系統(tǒng)的影響程度是不同的，而一般意義的灰色關(guān)聯(lián)度中的各要素是同等重要的，本文考慮將公路網(wǎng)服務(wù)水平指標(biāo)中的指標(biāo)權(quán)重與灰色相似關(guān)聯(lián)度相融合，以彌補(bǔ)相似關(guān)聯(lián)度在綜合評(píng)價(jià)中的不足。考慮指標(biāo)權(quán)重后將式（11）改進(jìn)如下：

因此，綜合式（12）和式（13），整理得：

式（14）即為改進(jìn)的加權(quán)灰色相似關(guān)聯(lián)度模型。

3 應(yīng)用實(shí)例

依據(jù)前文建立的指標(biāo)體系和《寧波市縣鄉(xiāng)公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃（2014—2030）》中的公路網(wǎng)數(shù)據(jù)，建立寧波市5個(gè)地區(qū)的公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)寧波市5個(gè)地區(qū)的公路網(wǎng)服務(wù)水平進(jìn)行實(shí)例分析，得出服務(wù)水平排序。

3.1 指標(biāo)值的確定和無量綱化

根據(jù)寧波市5個(gè)地區(qū)的公路交通發(fā)展現(xiàn)狀，收集整理各指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。對(duì)于有計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)值，按計(jì)算方法確定標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于缺少固定標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)值，參考沿海發(fā)達(dá)城市的數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)值。受限于數(shù)據(jù)局限，個(gè)別指標(biāo)值不參與計(jì)算。整理得各指標(biāo)評(píng)價(jià)值和標(biāo)準(zhǔn)值如表1所示。

表1 指標(biāo)評(píng)價(jià)值和標(biāo)準(zhǔn)值

根據(jù)第2.1節(jié)提出的指標(biāo)無量綱化計(jì)算方法，對(duì)寧波市5個(gè)地區(qū)的公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化，結(jié)果如表2所示。

表2 指標(biāo)無量綱化結(jié)果

3.2 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

采用幾何平均法進(jìn)行AHP中的權(quán)重向量計(jì)算。其中，根據(jù)專家咨詢得出的指標(biāo)層D的判斷矩陣如下:

熵值法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重后，將結(jié)果與AHP得到的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行組合，AHP、熵值法、組合賦權(quán)指標(biāo)權(quán)重結(jié)果如表3所示。在組合賦權(quán)基礎(chǔ)上，采用改進(jìn)的加權(quán)灰色相似關(guān)聯(lián)度模型進(jìn)行區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平綜合評(píng)價(jià)，加權(quán)后的曲線如圖2所示，服務(wù)水平評(píng)價(jià)值和排序如表4所示。

表3 組合權(quán)重計(jì)算結(jié)果

圖2 加權(quán)后的曲線

表4 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

由圖2、表4的結(jié)果可以看出，寧波市5個(gè)地區(qū)中鄞州市的公路網(wǎng)服務(wù)水平最高，寧?？h最差；從分目標(biāo)的角度來看，5個(gè)地區(qū)均較注重環(huán)境和文化保護(hù)、交通服務(wù)公平性，但系統(tǒng)財(cái)政績效和運(yùn)行績效有待提升。因此，在下一步的公路網(wǎng)建設(shè)過程中，各地區(qū)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)高等級(jí)公路和農(nóng)村聯(lián)網(wǎng)公路建設(shè)，注重縣鄉(xiāng)公路改擴(kuò)建和公路養(yǎng)護(hù)，優(yōu)化公路交通管理，做到建、管、養(yǎng)并重，實(shí)現(xiàn)“做足增量，做優(yōu)存量”，切實(shí)提高公路網(wǎng)服務(wù)水平，最大限度地發(fā)揮公路網(wǎng)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的帶動(dòng)作用。

4 結(jié)語

根據(jù)公路網(wǎng)服務(wù)水平的內(nèi)涵，從定性與定量相結(jié)合的角度，建立了一套有較強(qiáng)可操作性和適用性的區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。采用了AHP與熵值法相結(jié)合的組合賦權(quán)方法確定指標(biāo)權(quán)重，克服了單一的主、客觀賦權(quán)方法的不足，為公路網(wǎng)服務(wù)水平的客觀評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，考慮各指標(biāo)的不同重要程度，建立加權(quán)灰色相似關(guān)聯(lián)度模型進(jìn)行區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)，彌補(bǔ)了灰色相似關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)模型的不足。

寧波市5個(gè)地區(qū)公路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)的實(shí)例應(yīng)用表明，基于組合賦權(quán)和灰色相似關(guān)聯(lián)度的區(qū)域公路網(wǎng)服務(wù)水平綜合評(píng)價(jià)方法相對(duì)于傳統(tǒng)方法更合理，具有較強(qiáng)的可操作性和適用性，評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)科學(xué)。另外，實(shí)際應(yīng)用中指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集及標(biāo)準(zhǔn)值的確定存在一定難度，需要在多地區(qū)實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上確定出更完善的指標(biāo)體系；組合賦權(quán)中指標(biāo)權(quán)重的線性組合方法主觀依賴性較強(qiáng)，后續(xù)將對(duì)權(quán)重組合方法繼續(xù)進(jìn)行研究。

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Evaluation Method for Regional Road Network Service Level Based on Combination Weighting and Similitude Degree of Grey Incidence

GU Xin-xin,REN Qian,AN Rui
(Highway Institute,Chang′an University,Xi′an 710064,China)

In order to realize the evaluation of regional road network service level,the index system was established from both qualitative and quantitative perspectives based on the decomposition of the target.Considering the deficiency of single objective or subjective evaluation method and the different importance degree of different indicators,combination weighting method consisting of AHP and entropy method was adopted to calculate the index weight.Weighted similitude degree of grey incidence evaluation model was put forward,and regional road network service level evaluation method based on combination weighting and similitude degree of grey incidence was established.The evaluation method was applied in five regions in Ningbo,and the ranking of service level from high to low is Yinzhou District, Yuyao City,Fenghua City,Xiangshan County,Ninghai County,the corresponding evaluation values were successively 0.944,0.873,0.819,0.815,0.778,which agrees with practical status.

road network;comprehensive evaluation method;similitude degree of grey incidence; combination weighting;service level

U491.1

A

2095-9931（2015）03-0001-06

10.16503/j.cnki.2095-9931.2015.03.001

2015-03-18

顧欣欣（1989—），男，山東博興人，碩士研究生，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理。

E-mail：314141255@qq.com。