基于熵權(quán)-TOPSIS法的應(yīng)急物資儲備庫選址評價研究

摘要：應(yīng)急物資儲備庫選址決策是關(guān)系整個救援效率的重要因素，是突發(fā)自然災(zāi)害事件應(yīng)急管理中的重要決策之一?？紤]應(yīng)急物資儲備庫的特征、功能以及影響其選址的各方因素，全面系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)急儲備庫選址評價體系，使用熵權(quán)法對指標進行客觀賦權(quán)，然后運用TOPSIS決策方法對選址方案進行綜合評價及排序，最后通過實例分析驗證該方法的有效性。關(guān)鍵詞：應(yīng)急物資儲備庫；選址；熵權(quán)-TOPSIS法0

引

言我國是自然災(zāi)害頻繁發(fā)生的國家之一，以洪澇、干旱、地震和地質(zhì)災(zāi)害為主，臺風、低溫冷凍和森林草原火災(zāi)等也不同程度地發(fā)生。2022年，我國各種自然災(zāi)害共造成1.12億人次受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失2386.5億元。當面臨大規(guī)模自然災(zāi)害事件時，做好應(yīng)急物資準備是提高應(yīng)急能力的重要保障，而救災(zāi)物資類儲備庫用于救助受災(zāi)緊急轉(zhuǎn)移安置人口，對滿足其基本生存需要具有重要作用。所以，科學(xué)合理的救災(zāi)物資儲備庫選址，可以在災(zāi)害發(fā)生之前為應(yīng)急救援工作提供強有力的物資保障，在災(zāi)害發(fā)生后提高應(yīng)急救援的效率。因此，研究救災(zāi)物資類應(yīng)急儲備庫選址理論與方法具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值。當前，眾多學(xué)者從多個方面對應(yīng)急物資儲備問題進行探討，其中大部分學(xué)者認為解決設(shè)施選址問題主要有兩種方法：其一，采用綜合因素評價法，對選址方案進行定性與定量分析，主要研究方法有因子分析法[1]、層次分析法（AHP）[2]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）[3]、模糊綜合評價法[4]、熵權(quán)法[5]、TOPSIS方法[6]；其二，采用運籌學(xué)理論方法，研究構(gòu)建設(shè)施選址的組合優(yōu)化模型，如p-中值模型、p-中心模型、覆蓋選址模型、多目標選址模型以及基于上述模型的優(yōu)化模型等。周娟娟等[7]采用AHP模糊綜合評價法，建立了京東物流南陽中轉(zhuǎn)場選址數(shù)學(xué)模型，進行選址研究。蔡世遠[8]從物流綜合能力、應(yīng)急供給能力、物流環(huán)境和應(yīng)急需求方面構(gòu)建綜合指標體系，通過熵權(quán)法初步選取儲備庫備選點，然后構(gòu)建帶容量及時間窗約束的選址-分配模型，最終確定選址方案。劉成龍[9]通過熵權(quán)法和TOPSIS法測算山東省各地市應(yīng)急物資儲備能力，在此基礎(chǔ)上從物資流通能力、應(yīng)急物資儲備能力和應(yīng)急救援及物資供應(yīng)三個方面構(gòu)建引力模型，優(yōu)化山東省應(yīng)急儲備庫的布局。王滄海等[10]將熵權(quán)TOPSIS法應(yīng)用于航空兵保障基地優(yōu)選的實例中，構(gòu)建包括保障能力、地理位置、交通條件和社會資源四個方面的選址評價指標體系。以上研究廣泛運用不同構(gòu)建選址體系和決策的方法，但有些方法，如層次分析法、模糊綜合評價法需主觀賦權(quán)，因此得出的結(jié)果存在較大的主觀性。不同學(xué)者對應(yīng)急儲備庫選址評價體系的構(gòu)建各不相同，大多圍繞經(jīng)濟、交通、環(huán)境、自然等層面。本文在已有的研究基礎(chǔ)上，首先針對應(yīng)急儲備庫的特殊性，構(gòu)建應(yīng)急物資儲備庫選址評價指標體系，然后搜集指標相關(guān)數(shù)據(jù)并采用熵權(quán)法確定各指標權(quán)重，最后用TOPSIS決策法對選址方案進行綜合排序。1

應(yīng)急物資儲備庫選址評價模型1.1

指標體系構(gòu)建從指標體系選取原則和目的出發(fā)，考慮應(yīng)急物資儲備庫的特點、功能以及應(yīng)急儲備庫選址影響因素，再綜合《中國物流統(tǒng)計年鑒》中的部分指標以及李忠強等[11]、劉成龍等學(xué)者的研究成果，最終確定評價指標，構(gòu)建由5個一級指標和14個二級指標組成的應(yīng)急物資儲備庫選址評價體系，如表1所示。在確定評價指標時，需考慮各種因素的影響、指標所提供的信息量以及其是否具有代表性，以確保評估結(jié)果的準確性和可靠性。本文將指標層分為五級，分別是經(jīng)濟條件、交通條件、服務(wù)水平、災(zāi)害情況與潛在風險。1.1.1

經(jīng)濟條件經(jīng)濟條件是影響選址的重要指標，密切關(guān)系到應(yīng)急物資儲備庫的建設(shè)規(guī)模、設(shè)施配置的完備程度、災(zāi)害時的抗壓能力以及災(zāi)后的恢復(fù)速度。地區(qū)生產(chǎn)總值是評估地區(qū)經(jīng)濟實力的主要參考指標。同時，本文以全市居民可支配收入為評估指標，以反映地區(qū)居民的經(jīng)濟狀況和購買能力。1.1.2

交通條件交通條件是影響應(yīng)急物資運輸效率的關(guān)鍵因素。高速公路運營里程在一定程度上反映公路建設(shè)發(fā)展水平。面對突發(fā)自然災(zāi)害事件，公路運輸靈活性強，對中短距離運輸能發(fā)揮較強的作用。在應(yīng)急救援過程中，貨車可作為應(yīng)急資源使用，貨運汽車擁有量則可以反映該地區(qū)在應(yīng)急狀態(tài)下的公路運輸能力。旅客周轉(zhuǎn)量反映突發(fā)自然災(zāi)害事件后的人員轉(zhuǎn)移能力，從而影響應(yīng)急物資的需求和分配。貨物周轉(zhuǎn)量則反映應(yīng)急物資的調(diào)撥和配送能力，對保障應(yīng)急物資的供給發(fā)揮重要作用。1.1.3

服務(wù)水平服務(wù)水平的高低是保障應(yīng)急救援的重要因素。衛(wèi)生事業(yè)床位數(shù)是指一個地區(qū)醫(yī)院、衛(wèi)生院、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心等機構(gòu)的床位數(shù)總和，該指標能夠反映地區(qū)的醫(yī)療保障能力。一般公共預(yù)算支出是包括地方一般公共服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運輸?shù)阮A(yù)算支出，這些支出能夠保障公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)完善，進而提高地區(qū)的應(yīng)急供給能力。而郵政業(yè)務(wù)總量可以近似估計一個地區(qū)的救援能力可覆蓋的最大區(qū)域。1.1.4

災(zāi)害情況以經(jīng)濟損失和受災(zāi)人數(shù)為主要參考指標，指標越大，表示該地區(qū)對突發(fā)災(zāi)害事件后的應(yīng)急需求越大。同時，考慮到不同的地區(qū)經(jīng)濟水平和人口存在差異，選取受災(zāi)人數(shù)占總?cè)藬?shù)比反映災(zāi)害情況。1.1.5

潛在風險歷史自然災(zāi)害發(fā)生次數(shù)指一個地區(qū)洪澇、暴雨、臺風、地震等自然災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)。一個地區(qū)歷史自然災(zāi)害發(fā)生次數(shù)越多，那么它對應(yīng)急救援的需求越迫切。人口和基礎(chǔ)設(shè)施一方面有利于應(yīng)急物資儲備中心的建設(shè)，另一方面也可能遭受更大的損失。因此，本文以農(nóng)作物播種面積和人口近似反映潛在的風險。1.2

熵權(quán)法確定權(quán)重熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法，其中熵可以衡量數(shù)據(jù)所傳遞的信息量大小，依據(jù)信息量的大小來確定各指標權(quán)重[12]。通常情況下，指標的信息熵越小，表示該指標數(shù)據(jù)包含信息越多，指標所占的權(quán)重就越大；反之，信息熵越大，指標權(quán)重就越小。本文用熵權(quán)法根據(jù)熵值所承載的信息量求出各個指標的權(quán)重，具體步驟如下。構(gòu)造初始矩陣。建立評估矩陣R，i表示評價對象，j表示評價指標。其中i=1，2…m，j=1，2…n。數(shù)據(jù)標準化。將R轉(zhuǎn)化為標準化矩陣Y，其中yij為rij標準化后的值。求各指標的信息熵Ej，以及效用值dj。根據(jù)得到的熵值Ej確定熵權(quán)Wj。其中j=1，2，…，n。1.3

TOPSIS法綜合評價TOPSIS法是1981年提出的一種多目標決策方法，其原理是通過比較評價對象與最優(yōu)解、最劣解的相對接近程度，以此作為方案優(yōu)劣排序的依據(jù)。若評價對象離最優(yōu)解最近且又離最劣解最遠，則為最好；否則不為最優(yōu)。具體測算步驟如下。1.3.1

構(gòu)造加權(quán)決策矩陣將各指標的權(quán)重乘以標準化矩陣中相對應(yīng)的元素，就得出加權(quán)矩陣Z。1.3.2

計算指標的正理想解和負理想解通過加權(quán)決策矩陣Z得出第j個評價指標的最大值和最小值，以此作為該指標的正理想解和負理想解，其公式為：1.3.3

計算評價對象的歐式距離sepj+、sepj-分別是第i個評價對象與正、負理想解的歐式距離。1.3.4

計算各指標的綜合指數(shù)Cj表示相對接近度，在0～1之間，Cj數(shù)值越大，表示被評價對象離理想解越近，效果越好。2

實例分析為了應(yīng)對突發(fā)自然災(zāi)害事件，經(jīng)過前期對某地區(qū)的實地查看、分析和研究，有11個較為理想的位置可作為應(yīng)急物資儲備庫的備選地。因此本文使用上述方法對11個備選地址進行分析，得出各備選地址的綜合指數(shù)和排名。2.1

應(yīng)急物資儲備庫選址評價2.1.1

數(shù)據(jù)標準化依據(jù)上文建立的地區(qū)應(yīng)急物資儲備庫選址評價體系，收集11個地區(qū)各自的14個指標數(shù)據(jù)。先將原始數(shù)據(jù)根據(jù)式（2）進行標準化，得到標準化矩陣Y，如表2、3所示。2.1.2

確定各級指標的權(quán)重使用熵權(quán)法公式（3）和（4）對去量綱后的指標計算出信息熵值和信息效用值，再結(jié)合公式（5）計算各指標的權(quán)重系數(shù)。結(jié)果如表4所示。2.2

計算各樣本相對接近度及排名根據(jù)表3計算的各指標權(quán)重，運用公式（6）構(gòu)造加權(quán)矩陣Y。之后根據(jù)公式（7）和（8），求出各評價方案的正負理想解。將結(jié)果帶入公式（9）和（10）得到正、負理想解的距離sepj+、sepj-，最后根據(jù)公式（11）算出相對接近度Cj，并對其結(jié)果進行排序，如表5所示。2.3

評價結(jié)果分析根據(jù)表5可看出，各備選地的應(yīng)急物流能力與需求評價結(jié)果因受城市經(jīng)濟、交通等各種因素的影響，不同地區(qū)之間的評價結(jié)果差異較大，備選地2的相對接近度僅為0.123，但備選地7的接近度高達0.553。11個地區(qū)的平均相對接近程度為0.34，只有備選地7、備選地1、備選地9、備選地11和備選地8這5個地區(qū)超過這個平均值，優(yōu)勢資源聚集明顯。綜上分析，各備選地的應(yīng)急物資儲備庫選址評價結(jié)果從高到低的順序為：備選地7>備選地1>備選地9>備選地11>備選地8>備選地4>備選地10>備選地5>備選地3>備選地6>備選地2。因此，備選地7、備選地1、備選地9、備選地11和備選地8可作為應(yīng)急儲備庫選址的候選點考慮。3

結(jié)

論建立科學(xué)合理的應(yīng)急物資儲備庫是確保在自然災(zāi)害發(fā)生時可以快速響應(yīng)和有效救援的重要措施。熵權(quán)法與TOPSIS