陳兆榮，雷勛平，2，王 亮，葉 松

近度復(fù)合模糊物元RρH，根據(jù)貼近度值對糧食安全狀況進(jìn)行優(yōu)劣排序.

20世紀(jì)70年代，聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出糧食安全概念:“糧食安全是保證任何人在任何時(shí)候都能得到為了生存和健康所需要的足夠食品.”［1］糧食安全關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展大計(jì)，我國政府歷來都重視糧食安全問題，2013年中央經(jīng)濟(jì)工作會議把“切實(shí)保障國家糧食安全”放在2014年經(jīng)濟(jì)工作的六大主要任務(wù)之首，提出了“以我為主，立足國內(nèi)，確保產(chǎn)能，適度進(jìn)口，科技支撐”的國家糧食安全戰(zhàn)略.因此，糧食安全評價(jià)有助于掌握糧食安全風(fēng)險(xiǎn)狀況，有助于揭示糧食安全的內(nèi)在規(guī)律，有助于化解影響糧食安全的潛在風(fēng)險(xiǎn)要素，為有效進(jìn)行科學(xué)決策提供理論依據(jù).從現(xiàn)有文獻(xiàn)看，關(guān)于糧食安全評價(jià)主要有糧食安全指數(shù)法［2，3］、主成分分析法［4］、層次分析法［5］、改進(jìn)熵值法［6］、突變級數(shù)法［7］和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法［8］等綜合評價(jià)方法.這些評價(jià)方法考慮問題的側(cè)重點(diǎn)不盡相同，導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果也不盡相同，且存在一定的不足:①糧食安全指數(shù)法側(cè)重于評價(jià)糧食安全的某一方面，不能綜合反映區(qū)域糧食安全的整體狀況;②層次分析法的評價(jià)結(jié)果容易受評價(jià)專家主觀上的不確定性及認(rèn)識上的模糊性影響;③主成分分析法、改進(jìn)熵值法、突變級數(shù)法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法皆計(jì)算過程繁瑣，且要求滿足較大的樣本量等條件.

模糊物元模型是將模糊數(shù)學(xué)和物元理論相結(jié)合的分析方法，用來解決具有模糊性、不相容性問題.該模型理論簡捷，方法簡便，可操作性強(qiáng)，無需進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算就可以得到較為可靠的評價(jià)結(jié)果，提高了評價(jià)方法的實(shí)用性.本文以中部地區(qū)6省糧食安全為例，運(yùn)用模糊物元模型對區(qū)域糧食安全進(jìn)行研究，探討該方法在區(qū)域糧食安全評價(jià)中的有效性.

1 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及評價(jià)方法

1.1 糧食安全評價(jià)指標(biāo)體系

影響糧食安全的要素不僅包括耕地資源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入、自然災(zāi)害、糧食零售價(jià)格和生產(chǎn)資料價(jià)格等因素，還包括物價(jià)水平、人口增長等消費(fèi)需求因素［9］.在參閱其它文獻(xiàn)［2，5，10-13］的基礎(chǔ)上，課題組構(gòu)建區(qū)域糧食安全評價(jià)指標(biāo)體系(表1)，資料來源參考文獻(xiàn)［14］.

表1 糧食安全評價(jià)指標(biāo)體系

1.2 評價(jià)方法

1.2.1 模糊物元模型

設(shè)事物N，其關(guān)于特征C的量值為V，現(xiàn)以R=(N，C，V)來描述事物的基本元，稱為物元［15］．如果量值V存在模糊性，那么物元R稱為模糊物元，記作式中:N為事物;C為事物M的特征;μ(x)為與事物特征C對應(yīng)的模糊量值，表示事物N對其特征C相應(yīng)量值x的隸屬度．

若有m個(gè)事物及其n個(gè)特征C1，C2，…，Cn，以及相應(yīng)的模糊量值，稱為m個(gè)事物的n維模糊復(fù)合物元［16］，記作 Rmn，即

Rmn為m個(gè)事物的n個(gè)模糊特征的復(fù)合物元;Nj為第 j個(gè)事物(j=1，2，…，m);Ci為第 i個(gè)特征(i=1，2，…，n);xji為第j個(gè)事物第 i個(gè)特征對應(yīng)的模糊量值.

1.2.2 從優(yōu)隸屬度模糊物元

從優(yōu)隸屬度是指各單項(xiàng)指標(biāo)從屬于標(biāo)準(zhǔn)方案評價(jià)指標(biāo)的模糊隸屬程度，根據(jù)評價(jià)指標(biāo)特征根對應(yīng)方案評價(jià)的優(yōu)劣，可以分為正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)，分別采用不同的計(jì)量公式計(jì)算從優(yōu)隸屬度，形式如下:

其中，μji為從優(yōu)隸屬度，max xji為第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)中的最大值.這樣構(gòu)造出復(fù)合從優(yōu)隸屬度矩陣ˉRmn.

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)模糊物元與差平方復(fù)合模糊物元

從優(yōu)隸屬度矩陣ˉRmn中各評價(jià)指標(biāo)的從優(yōu)隸屬度的最大值或最小值被稱為標(biāo)準(zhǔn)模糊物元R0n，如果最大值表示最優(yōu)，則各指標(biāo)從優(yōu)隸屬度均為1．若以Δji(j=1，2，…，m;i=1，2，…，n)表示標(biāo)準(zhǔn)模糊物元R0n與復(fù)合從優(yōu)隸屬度模糊物元ˉRmn中各項(xiàng)差的平方，則組成差平方復(fù)合模糊物元 RΔ，即 Δji=(μ0j- μji)2，可表示為:

1.2.4 熵值法確定權(quán)重系數(shù)

熵值法確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重是根據(jù)指標(biāo)信息熵提供的信息.信息熵小表示該指標(biāo)提供的信息量大，則該指標(biāo)被賦予的權(quán)重大;反之，信息熵大表示該指標(biāo)提供的信息量小，該指標(biāo)應(yīng)賦予較小的權(quán)重.權(quán)重計(jì)算步驟如下:

(1)指標(biāo)無量綱化處理.

建立m個(gè)對象n個(gè)指標(biāo)的判斷矩陣(xji)m×n，j=1，2，…，m;i=1，2，…，n．采用閾值法對判斷矩陣原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，公式如下:

本課程共有12名教師，全部為雙師素質(zhì)教師，專兼職各占50%，形成了學(xué)歷、學(xué)緣、年齡結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)梯隊(duì)。課程負(fù)責(zé)人是本校護(hù)理專業(yè)負(fù)責(zé)人，教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，教研科研成果豐碩。

(2)將各指標(biāo)同度量化，計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)下第j個(gè)地區(qū)指標(biāo)值比重

(3)計(jì)算第 i項(xiàng)指標(biāo)的熵值 ei=-，其中ei為指標(biāo)熵值，k為大于零的正數(shù)，設(shè)定k=1ln(n )，確保0≤ ei≤1．

(4)計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)gi=1-ei熵值越小，指標(biāo)間差異系數(shù)越大，指標(biāo)就越重要.

1.2.5 貼近度和綜合評價(jià)

貼近度反映的是被評價(jià)樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本之間接近的程度，其值的大小往往能夠反映出兩者的接近程度，通常貼近度越大，則兩者越接近;反之，則相差越大.因此，可以通過計(jì)算貼近度的大小來對各待評對象進(jìn)行優(yōu)劣排序.這里采用先乘后加運(yùn)算歐氏貼近度 ρHj，則 ρHj=1-;從而可以構(gòu)造歐氏貼

近度復(fù)合模糊物元RρH，根據(jù)貼近度值對糧食安全狀況進(jìn)行優(yōu)劣排序.

2 模糊物元模型在糧食安全評價(jià)中的應(yīng)用

利用模糊物元模型對中部地區(qū)6省2010年糧食安全狀況進(jìn)行評價(jià).中部地區(qū)包括山西省、安徽省、江西省、河南省、湖北省和湖南省等6省，該地區(qū)總?cè)丝跒?5 672.51萬(2010年)，占全國總?cè)丝诘?6﹪;農(nóng)用地面積為8 032.9萬hm2，占全國農(nóng)用地面積的12.22﹪;耕地面積為28 993千hm2，占全國耕地面積的23.82﹪.該地區(qū)是我國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，全國13個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)省份中部地區(qū)占有5席，2010年該地區(qū)糧食產(chǎn)量16 720.7萬 t，占全國糧食總產(chǎn)量的30.6﹪，其在全國糧食生產(chǎn)與供應(yīng)體系中具有重要地位.同時(shí)，由于該地區(qū)人地矛盾比較尖銳，水旱等災(zāi)害頻發(fā)，導(dǎo)致糧食生產(chǎn)具有一定的波動性.這種波動性給我國的糧食安全造成很大的隱患.因此，對該地區(qū)的糧食安全進(jìn)行評價(jià)具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值.參照既定的糧食安全指標(biāo)體系，收集中部地區(qū)6省的糧食安全指標(biāo)數(shù)據(jù)(表2)，數(shù)據(jù)來源于參考文獻(xiàn)［14］.

表2 中部6省2010年糧食安全評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)

步驟1:構(gòu)造復(fù)合物元．由公式(1)將表2中的中部地區(qū)6省視為物元的事物，可以構(gòu)造由6個(gè)事物與其相應(yīng)的15個(gè)評價(jià)指標(biāo)及其屬性值的復(fù)合物元．

步驟3:計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)模糊物元和確定差平方復(fù)合模糊物元．標(biāo)準(zhǔn)模糊物元R0，15是由步驟2所確定的復(fù)合模糊物元R6．15內(nèi)各評價(jià)樣本從優(yōu)隸屬度中的最大值或最小值加以確定的．這里，選取最大值組成標(biāo)準(zhǔn)模糊物元，也就是各指標(biāo)從優(yōu)隸屬度均為1．

根據(jù)公式(4)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)模糊物元 R0，15與復(fù)合模糊物元R6．15中相應(yīng)各項(xiàng)差的平方Δij=(μ0j-μij)2，再由計(jì)算所得的Δij，組成差平方復(fù)合模糊物元 RΔ，即

步驟4:確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重.采用熵值法，計(jì)算出熵值得分作為權(quán)重，見表3.

表3 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

步驟5:貼近度計(jì)算.由差平方復(fù)合模糊物元RΔ和評價(jià)指標(biāo)權(quán)重W，根據(jù)公式(5)可以得到評價(jià)樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的貼近度ρHj，如表4所示.

表4 歐氏貼近度復(fù)合模糊物元

評價(jià)結(jié)果的分析:從表4結(jié)果可以看出，在待評的6個(gè)省份中，貼近度最大值為0.763 616，最小值為0.304 404.中部地區(qū)糧食安全狀況由優(yōu)到劣的排序依次為:河南省＞安徽?。竞鲜。窘魇。竞笔。旧轿魇?河南省糧食安全程度最高，山西省糧食安全最低.2010年中部地區(qū)6省糧食產(chǎn)量分別為山西省1 085.1萬t、安徽省3 080.5萬t、江西省1 954.7萬t、河南省5 437.1萬t、湖北省2 315.8萬 t和湖南省2 847.5萬 t，其中江西、湖南2省因?yàn)?zāi)害糧食產(chǎn)量有所減少.基于模糊物元模型的評價(jià)結(jié)果與該地區(qū)糧食產(chǎn)量有較強(qiáng)的相關(guān)性，說明這種方法在區(qū)域糧食安全評價(jià)中具有一定的可行性和科學(xué)性.

3 結(jié)論

本文基于區(qū)域糧食安全概念的模糊性和單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)結(jié)果的不相容性，在物元分析的基礎(chǔ)上，以模糊集理論結(jié)合物元分析，建立區(qū)域糧食安全的模糊物元評價(jià)模型，利用該模型對中國中部地區(qū)6省糧食安全狀況進(jìn)行優(yōu)劣排序，為區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展和糧食安全提供決策依據(jù).應(yīng)用實(shí)例表明:該模型概念清楚，計(jì)算過程簡單，且熵權(quán)的引入有效地增加了評價(jià)結(jié)果的客觀性，易于計(jì)算，能有效地評價(jià)區(qū)域糧食安全狀況.該評價(jià)方法具有可操作性，評價(jià)結(jié)論與現(xiàn)實(shí)情況基本相符，具有一定的理論推廣和實(shí)用價(jià)值.

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