韓昀瑾，許亞男

（華北理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063009）

1 引言

隨著港口經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們逐步重視港口發(fā)展與生態(tài)壞境、能源耗費(fèi)之間的平衡?！督煌ㄟ\(yùn)輸節(jié)能環(huán)?！笆濉卑l(fā)展規(guī)劃》中明確提出了必須加強(qiáng)交通運(yùn)輸業(yè)行業(yè)節(jié)能減排建設(shè)的力度，不斷推進(jìn)資源節(jié)約和資源的循壞利用，打造“綠色港口”已成為了全球港口物流業(yè)的普遍共識(shí)?！熬G色港口”[1]是港口建設(shè)完成后投入運(yùn)營(yíng)過程中，秉持節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展的理念，擁有節(jié)能減排的設(shè)施設(shè)備和面對(duì)環(huán)境氣候變化的管理措施，達(dá)到了綠色港口等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，從根本上采取了一系列保護(hù)生態(tài)環(huán)境的有效措施。

當(dāng)前，對(duì)于綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力的評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究，主要集中在兩個(gè)方面：綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立和綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)方法的選擇。

邵超峰、鞠美庭[2]等基于DPSIR模型和循環(huán)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)理論構(gòu)建生態(tài)港口的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系；盧勇[3]選取國(guó)際上成熟的綠色建筑評(píng)價(jià)體系和參考綠色港口標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、指南，通過對(duì)比并結(jié)合港口的自身特點(diǎn)，提取它們共性的36個(gè)指標(biāo)構(gòu)建綠色港口評(píng)價(jià)體系；葛振鳴等［4］構(gòu)建了包括生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效率、污染控制、環(huán)境管理和社會(huì)評(píng)價(jià)等方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；瞿群臻等［5］從5個(gè)維度構(gòu)建了綠色低碳港口模糊綜合評(píng)價(jià)模型。

對(duì)于綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)方法的選擇，大多采用層次分析法、因子分析法、數(shù)據(jù)包絡(luò)法、ANP法、云模型法和TOPSIS法等。周芬[6]利用數(shù)據(jù)包絡(luò)法（DEA）對(duì)我國(guó)沿海5個(gè)大型港口進(jìn)口綠色競(jìng)爭(zhēng)力比較。Asgari、Hassani和Jones[7]構(gòu)建了一個(gè)包含經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)三因素的綠色可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并以英國(guó)幾個(gè)港口為例，使用層次分析法對(duì)其可持續(xù)發(fā)展情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)和排序。劉翠蓮，楊柳，劉健美[8]通過確定指標(biāo)云權(quán)重，利用云圖修正專家打分結(jié)果，用云模型對(duì)天津港綠色發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。黃晗等[9]在考慮指標(biāo)間復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用ANP模型對(duì)綠色港口的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，綠色港口的評(píng)估方法包括層次分析法、模糊評(píng)價(jià)法等，都存在過于依賴某個(gè)專家意見和簡(jiǎn)單平均指標(biāo)等問題。為了有效評(píng)價(jià)綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力，本文提出了一種基于灰云聚類理論的競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)估模型，擬在建立包括生產(chǎn)規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施、綠色物流、環(huán)境治理、發(fā)展環(huán)境五個(gè)評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用灰云模型將競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)估指標(biāo)的定性描述轉(zhuǎn)化為定量，更加準(zhǔn)確地表述了評(píng)估中指標(biāo)的灰性和隨機(jī)性，并以大連港、天津港、青島港為研究對(duì)象，對(duì)其競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行比較。

2 綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

建立綠色港口評(píng)價(jià)指標(biāo)體系需遵循科學(xué)性、規(guī)范性、針對(duì)性、全民性和可行性的原則，利用收集到的影響港口競(jìng)爭(zhēng)力的相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)港口競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行有效、合理的評(píng)價(jià)?；谏鲜鲈瓌t，通過參考學(xué)者的研究文獻(xiàn)及咨詢專家，本文建立了包括港口生產(chǎn)規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施條件、綠色物流水平、環(huán)境治理水平、港口外在發(fā)展環(huán)境等5大方面的指標(biāo)體系，其中，海上通行能力、陸上集疏運(yùn)能力、危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)管理水平、綠色包裝技術(shù)使用程度指標(biāo)包含多個(gè)因素，由相關(guān)專家綜合分析后給出自然語言評(píng)價(jià)，屬于定性指標(biāo)。其余指標(biāo)如港口貨物吞吐量可由港口年鑒等資料獲得，屬于定量指標(biāo)。

構(gòu)建評(píng)價(jià)體系的判斷矩陣，采用專家打分方法確定各二級(jí)指標(biāo)權(quán)重，指標(biāo)間重要程度采用層次分析法進(jìn)行判斷，建立判斷矩陣，確定權(quán)重值。運(yùn)用MATLAB編程的方法求得各指標(biāo)權(quán)重，并檢查其一致性，判斷權(quán)重的合理性，最終得到各二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。綠色港口評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表1。

表1 綠色港口評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 基于灰云聚類的綠色港口評(píng)價(jià)模型

3.1 灰云模型的基本理論

設(shè)U(x)∈[0 , 1]表示灰數(shù)的白化權(quán)，白化權(quán)模型被表示為有一定不均勻厚度的隨機(jī)曲線。設(shè)U是一個(gè)論域U={x}，T是與U相聯(lián)系的語言值，U中的元素x對(duì)于T所表達(dá)的灰概念的白化權(quán)是一個(gè)具有穩(wěn)定傾向的隨機(jī)數(shù)，白化權(quán)在論域上的分布稱為白化權(quán)灰云。灰云的數(shù)字特征可以用以下幾個(gè)數(shù)值來表征：峰值 Cx、左右界值 (Lx,Rx)、熵 En、超熵 He等，完整灰云的數(shù)字特征記為：GL(Cx,Lx,Rx,En,He)，灰云曲線的峰值也就是白化權(quán)等于1的值最能代表此定性概念。峰值可以是一個(gè)數(shù)，稱為點(diǎn)峰值，也可以是一個(gè)區(qū)間，稱為區(qū)間峰值，如果峰值是一個(gè)區(qū)間，區(qū)間的左端點(diǎn)為左峰值LCx，右端點(diǎn)為右峰值RCx。左右邊界值反映了論域中灰色概念的數(shù)值范圍，在區(qū)間峰值模型中熵計(jì)算如下:

3.2 正態(tài)灰云模型

正態(tài)灰云模型是一種曲線符合正態(tài)分布的灰云模型，其數(shù)學(xué)期望NGL(x)為：

3.3 灰云聚類模型建立

（1）建立指標(biāo)集及評(píng)語集。建立指標(biāo)集X={X11,X12,...,Xnt}與評(píng)語集U={U1,U2,...,Un}。邀請(qǐng)專家對(duì)定性指標(biāo)進(jìn)行打分，確定指標(biāo)的重要程度，打分分為5個(gè)等級(jí)：很不好、不好、一般、好、很好；每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的范圍是[0,20),[20,40)，[40,60)，[60,80)，[80,100)，對(duì)應(yīng)的云模型數(shù)字特征見表2。

表2 云模型數(shù)字特征值

（2）多個(gè)子云通過各層級(jí)運(yùn)算后綜合而成更高一級(jí)的父云，綜合云參數(shù)計(jì)算公式如下。

（3）對(duì)定量指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，為消除定性和定量指標(biāo)之間量綱不同，本文通過功效系數(shù)法將定量指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，將定量指標(biāo)數(shù)值轉(zhuǎn)換成0到100之間的數(shù)字[10]，進(jìn)而確定各港口一級(jí)指標(biāo)的評(píng)估值，計(jì)算方法如下：

（4）將專家打分的5種語言描述分別對(duì)應(yīng)一個(gè)云模型，W={Wδ,δ=1,2,...,5}，每個(gè)灰云的數(shù)字特征值為：其

（5）灰云白化權(quán)聚類。為了消除灰云白化權(quán)值的隨機(jī)性，通過h次計(jì)算獲得每個(gè)灰云等級(jí)的平均值，并將同一指標(biāo)的各等級(jí)聚類系數(shù)歸一化，得到最終的指標(biāo)灰云聚類系數(shù)：

計(jì)算對(duì)象i關(guān)于評(píng)價(jià)等級(jí)k的綜合聚類系數(shù)：

4 綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)

本文選取大連港、天津港、青島港作為評(píng)價(jià)對(duì)象，運(yùn)用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)其港口近幾年綠色發(fā)展情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。相關(guān)數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)港口年鑒（2013-2016）》、《交通運(yùn)輸節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》、《中國(guó)交通運(yùn)輸節(jié)能減排與低碳發(fā)展年度報(bào)告》、《天津統(tǒng)計(jì)年鑒》、大連統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)等。

4.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

共邀請(qǐng)5位航運(yùn)及綠色港口專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各定性指標(biāo)及各準(zhǔn)則層的權(quán)重進(jìn)行打分，以天津港為例，5位專家的打分情況見表3。根據(jù)專家打分情況，通過式（3）和式（4）計(jì)算出天津港定性指標(biāo)的期望值和熵值，見表4。通過查閱資料，獲得天津港、大連港青島港的定量指標(biāo)數(shù)據(jù)并對(duì)其歸一化處理，結(jié)果見表5。

表3 天津港定性指標(biāo)打分表

表5 定量指標(biāo)原始數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)

依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)和通過層次分法得到的指標(biāo)權(quán)重，利用式（5）-式（8）得到每個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，見表6。

4.2 白化權(quán)值計(jì)算

將一級(jí)指標(biāo)評(píng)估值帶入白化權(quán)函數(shù)（8）-（12）中計(jì)算白化權(quán)值，利用matlab軟件對(duì)其進(jìn)行2 000次的計(jì)算，通過式（13）計(jì)算出最終的白化權(quán)值，計(jì)算結(jié)果見表7。利用表7中得到的一級(jí)指標(biāo)白化權(quán)值，通過式（14）和式（15）計(jì)算出每個(gè)港口的綜合聚類系數(shù)，見表8。

表6 三個(gè)港口一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)值

表7 三個(gè)港口一級(jí)指標(biāo)的白化權(quán)值

表8 每個(gè)港口的聚類系數(shù)

通過表8可以看出，天津港和青島港的綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力等級(jí)為好，而大連港的綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力等級(jí)為一般。

表4 天津港定性指標(biāo)的期望值和熵值

5 結(jié)語

港口之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，綠色港口已成為世界各大港口的發(fā)展趨勢(shì)。本文結(jié)合港口與綠色物流，通過定性與定量指標(biāo)相結(jié)合的方式，建立包括生產(chǎn)規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施、綠色物流、環(huán)境治理與發(fā)展環(huán)境的5個(gè)一級(jí)指標(biāo)，20個(gè)二級(jí)指標(biāo)的評(píng)估體系，構(gòu)建了一個(gè)基于灰云聚類的綠色港口評(píng)價(jià)模型，然后以天津港、大連港和青島港為例，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)以及專家打分結(jié)果，集合灰云模型理論，得到了綠色港口競(jìng)爭(zhēng)力的評(píng)價(jià)結(jié)果。