李明捷，石 榮

（中國(guó)民航飛行學(xué)院a.空中交通管理學(xué)院；b.飛行技術(shù)學(xué)院，四川 廣漢 618307）

機(jī)場(chǎng)選址作為機(jī)場(chǎng)總體規(guī)劃的重要組成部分，既要滿足功能性要求，同時(shí)又要滿足經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)的要求。由于機(jī)場(chǎng)工程的復(fù)雜性，選址方案通常經(jīng)過(guò)可行性研究、場(chǎng)址初選和場(chǎng)址定點(diǎn)等幾個(gè)階段多次反復(fù)、多個(gè)方面比較評(píng)價(jià)才能確定。在機(jī)場(chǎng)選址各階段的方案比較評(píng)價(jià)中，通常采用專家決策法，即針對(duì)某項(xiàng)擬建工程項(xiàng)目，召集一批在該行業(yè)從事數(shù)十年研究的有關(guān)專家，跟據(jù)一些評(píng)價(jià)指標(biāo)列出各方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，然后進(jìn)行商討、比較和評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上確定出一個(gè)最佳方案[1]。近些年，一些專家學(xué)者采用定量化方法對(duì)機(jī)場(chǎng)選址選擇合理性評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，蔡良才等利用層次分析法結(jié)合專家系統(tǒng)技術(shù)來(lái)對(duì)機(jī)場(chǎng)選址方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，但并未給出詳細(xì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[1]。孫志強(qiáng)采用評(píng)分優(yōu)選法作為機(jī)場(chǎng)場(chǎng)址選擇的定量?jī)?yōu)化方法[2]。戴福青等在使樞紐機(jī)場(chǎng)建設(shè)成本、航線網(wǎng)絡(luò)上的飛行成本與航線擴(kuò)容總成本之和最小化的基礎(chǔ)上進(jìn)行了單樞紐機(jī)場(chǎng)選址與航線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的綜合優(yōu)化方法研究[3]。丁德亮等對(duì)機(jī)場(chǎng)選址考慮的影響因素進(jìn)行了歸類和分析[4]。李婷婷和高金華運(yùn)用模糊多屬性群決策方法機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)問(wèn)題進(jìn)行分析[5]。楊青等以項(xiàng)目利益相關(guān)者價(jià)值最大化為目標(biāo)，采用價(jià)值工程分析方法評(píng)價(jià)了首都第二國(guó)際機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目四個(gè)潛在的新機(jī)場(chǎng)選址方案，從中得到了價(jià)值最優(yōu)的場(chǎng)址方案[6]。張韜等人運(yùn)用模糊相似優(yōu)先比決策法對(duì)幾個(gè)野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)選址方案進(jìn)行了決策排序[7]。

上述方法或模型主要是定性或者定性與定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。定性的方法對(duì)機(jī)場(chǎng)選址影響因素?zé)o法進(jìn)行量化的、動(dòng)態(tài)描述[4]，雖然定量的方法可以對(duì)影響因素進(jìn)行量化及動(dòng)態(tài)描述，但其前提是要對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行權(quán)重確定，而權(quán)重確定大都采用層次分析法，因而難免帶有主觀色彩，且計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。突變?cè)u(píng)價(jià)方法是以突變理論為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)方法，其突出的優(yōu)點(diǎn)就在于通過(guò)指標(biāo)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系對(duì)指標(biāo)的重要程度進(jìn)行排序，無(wú)需人們確定指標(biāo)因素的權(quán)重，可以減少主觀性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，且計(jì)算較為簡(jiǎn)捷。本文考慮將突變?cè)u(píng)價(jià)法應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)選址優(yōu)劣評(píng)價(jià)，且對(duì)突變?cè)u(píng)價(jià)法中存在的突變?cè)u(píng)價(jià)值偏高的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具實(shí)用性。

1 突變?cè)u(píng)價(jià)法的基本原理

突變理論及突變?cè)u(píng)價(jià)方法的定義見(jiàn)文獻(xiàn)[8]，其主要步驟如下：

步驟1：通過(guò)對(duì)影響機(jī)場(chǎng)選址主要因素的歸類及分析，建立機(jī)場(chǎng)選址合理性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

步驟2：將突變理論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的最底層指標(biāo)進(jìn)行賦值，即根據(jù)各個(gè)底層指標(biāo)因素的實(shí)際情況給出其模糊隸屬度值。指標(biāo)一般分為兩類，一類是定性指標(biāo)；一類是定量指標(biāo)。對(duì)于第一類指標(biāo)的可以采取專家打分法確定（一般是0～1之間的一個(gè)數(shù)值，數(shù)值越大表示該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)機(jī)場(chǎng)選址優(yōu)劣影響越大）；第二類指標(biāo)可運(yùn)用級(jí)差變換法，將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，處理為[0，1]之間的無(wú)量綱數(shù)值，指標(biāo)值越大表示該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)機(jī)場(chǎng)選址優(yōu)劣影響越大，具體做法如下：

對(duì)于指標(biāo)越大越好型，可用下式進(jìn)行計(jì)算

對(duì)于指標(biāo)越小越好型，可用下式進(jìn)行計(jì)算

式中：yi表示級(jí)差變換后的數(shù)據(jù)；xi為原始數(shù)據(jù)；max xi為xi中數(shù)據(jù)最大值；min xi為x中數(shù)據(jù)中最小值，i=1，2，…，n（n 為評(píng)價(jià)對(duì)象數(shù)）。

步驟3：利用歸一化公式進(jìn)行綜合量化遞歸運(yùn)算，并且根據(jù)“互補(bǔ)”和“非互補(bǔ)”原則逐層計(jì)算出指標(biāo)因素的量值。常用的突變模型的歸一公式有尖點(diǎn)突變模型、燕尾突變模型及蝴蝶突變模型的具體公式表達(dá)及模型示意圖見(jiàn)文獻(xiàn)[8]。

“互補(bǔ)”原則是指若同一個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)控制變量間存在著明顯的相互作用時(shí)，即按照指標(biāo)數(shù)量的多少，根據(jù)其對(duì)應(yīng)的突變模型歸一化公式，取其隸屬度值的平均數(shù)值作為狀態(tài)變量X的值。而“非互補(bǔ)”原則是指若同一個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)控制變量之間不存在明顯的相互作用時(shí)，則按照指標(biāo)數(shù)量的多少，根據(jù)其對(duì)應(yīng)的突變模型歸一化公式，應(yīng)采用“大中取小”，即取變量中值最小的一個(gè)作為整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量X的值。

步驟4：對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)，使之更具有實(shí)用價(jià)值。

2 突變?cè)u(píng)價(jià)法在機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

2.1 確定評(píng)價(jià)系統(tǒng)的指標(biāo)體系

合理的機(jī)場(chǎng)選址必須使得機(jī)場(chǎng)凈空、空域及氣象條件能夠滿足機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行要求，與鄰近機(jī)場(chǎng)無(wú)矛盾或能夠協(xié)調(diào)解決，與城市距離適中，機(jī)場(chǎng)運(yùn)行和發(fā)展與城市規(guī)劃發(fā)展相協(xié)調(diào)；場(chǎng)地能夠滿足機(jī)場(chǎng)近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展的需要，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件良好，地形、地貌較簡(jiǎn)單，滿足機(jī)場(chǎng)工程的建設(shè)要求和安全運(yùn)行要求；具備建設(shè)機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航、供油、供電、供水、供氣、通信、道路、排水等設(shè)施、系統(tǒng)的條件；滿足文物保護(hù)及環(huán)境保護(hù)等要求；占用良田耕地少，拆遷量和工程量相對(duì)較小，工程投資經(jīng)濟(jì)合理[9]。根據(jù)上述要求，建立機(jī)場(chǎng)選址合理性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示，并對(duì)各層次指標(biāo)按重要程度進(jìn)行排序，指標(biāo)排序的原理是根據(jù)指標(biāo)之間的作用關(guān)系及該指標(biāo)對(duì)機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)結(jié)果影響的重要性，例如對(duì)于指標(biāo)（A，B）機(jī)場(chǎng)選址的內(nèi)部影響因素和外部影響因素，實(shí)際上，在機(jī)場(chǎng)選址中，機(jī)場(chǎng)選址的內(nèi)部因素狀況在機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)中更重要些，因此根據(jù)突變理論的原理，指標(biāo)A排在B的前面。由突變模型原理及指標(biāo)之間的作用機(jī)理，可知：指標(biāo)（A，B）、（A1，A2）和（B11，B12）屬于突變模型 I，其中，指標(biāo)（A，B）為互補(bǔ)型，指標(biāo)（A1，A2）和（B11，B12）為非互補(bǔ)型；（A11，A12，A13）和（B31，B32，B33）屬于突變模型 II，均為非互補(bǔ)型 ；（A21，A22，A23，A24）、（B21，B22，B23，B24）、（B41，B42，B43，B44）及（B1，B2，B3，B4）屬于突變模型III，（B21，B22，B23，B24）指標(biāo)因素之間存在相互作用的關(guān)系，因此屬于互補(bǔ)型，（A21，A22，A23，A24）、（B41，B42，B43，B44）及（B1，B2，B3，B4）指標(biāo)因素之間不存在明顯的相互作用關(guān)系，屬于非互補(bǔ)型。

表1 機(jī)場(chǎng)選址合理性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Index system of rationality assessment for aviation airport

2.2 確定底層指標(biāo)模糊隸屬度值

根據(jù)突變?cè)u(píng)價(jià)法第2步，將獲得的底層指標(biāo)進(jìn)行規(guī)格化。由于本文中涉及的指標(biāo)均為定性指標(biāo)，因此可以通過(guò)專家打分法來(lái)確定評(píng)價(jià)因素對(duì)方案選擇的影響程度。假設(shè)某市擬新建一機(jī)場(chǎng)，有3個(gè)備選方案，請(qǐng)專家按照方案的優(yōu)劣程度，給出5個(gè)等級(jí)，即“差”、“較差”、“一般”、“較好”、“好”，其模糊值可定義為（0.5，0.6，0.7，0.8，0.9），給出底層指標(biāo)的模糊隸屬度值如表2所示。

2.3 利用歸一化公式計(jì)算機(jī)場(chǎng)選址合理性評(píng)價(jià)突變值

根據(jù)突變?cè)u(píng)價(jià)法步驟3的方法，計(jì)算機(jī)場(chǎng)選址合理性評(píng)價(jià)突變值。以方案1的數(shù)據(jù)為例，其具體計(jì)算過(guò)程如下：

同理，可計(jì)算出的方案2和方案3的突變?cè)u(píng)價(jià)值，X2=0.954 9，X3=0.963 6。

2.4 突變?cè)u(píng)價(jià)值的改進(jìn)

突變?cè)u(píng)價(jià)法也存在一定的缺陷，這主要由突變?cè)u(píng)價(jià)法的歸一化公式的特點(diǎn)造成。一般對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)該具有絕對(duì)的“優(yōu)”、“劣”含義，但是突變?cè)u(píng)價(jià)法的最終評(píng)價(jià)結(jié)果并非如此，普遍存在突變?cè)u(píng)價(jià)值偏高的特點(diǎn)。例如，當(dāng)?shù)讓又笜?biāo)經(jīng)量化后都取0.1時(shí)，根據(jù)上面給出的指標(biāo)體系，可以計(jì)算出該方案的突變?cè)u(píng)價(jià)值為0.787 6，若從數(shù)值上來(lái)看，則該方案的選址處于較好和好之間，但實(shí)際上，這個(gè)方案應(yīng)該是被否決的，這就說(shuō)明由突變?cè)u(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)所得的最終值的大小僅是對(duì)底層指標(biāo)賦值結(jié)果的一種數(shù)值反映并沒(méi)有絕對(duì)的“優(yōu)”或“劣”的含義，因而在實(shí)際運(yùn)用中，還需要對(duì)該評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

為解決該問(wèn)題，借鑒文獻(xiàn)[8]的思想，以表1所示的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系算出來(lái)的突變?cè)u(píng)價(jià)值y=（0.986 5，0.954 9，0.963 6），根據(jù) y與 x對(duì)應(yīng)關(guān)系為

表2 機(jī)場(chǎng)選址合理性評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊初始值Tab.2 Fuzzy values of bottom indicators of rationality assessment for Civil Aerodrome

通過(guò)Matlab可以計(jì)算出y的變換值y變換=（x1，x2，x3）=（0.911 0，0.728 6，0.775 4），可見(jiàn)變換后的數(shù)值更接近絕對(duì)意義的“優(yōu)”、“劣”概念，這使得突變?cè)u(píng)價(jià)法在評(píng)價(jià)工作用更加實(shí)用。根據(jù)上述評(píng)價(jià)結(jié)果可知，機(jī)場(chǎng)選址方案1評(píng)價(jià)值最高，因此，方案1建議為最佳方案。

3 結(jié)語(yǔ)

本文將突變理論引用到機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)中來(lái)，通過(guò)定性分析建立分層次的機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在給底層指標(biāo)進(jìn)行賦值時(shí)，僅考慮評(píng)估指標(biāo)的相對(duì)重要性，避免了直接使用帶有較大主觀性的“權(quán)重”賦值。針對(duì)突變?cè)u(píng)價(jià)方法本身固有的評(píng)價(jià)值偏高問(wèn)題，采用改進(jìn)方法對(duì)其進(jìn)行變換，增強(qiáng)了該評(píng)價(jià)方法的科學(xué)性與合理性。

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