趙宏程 賴應(yīng)良
[摘 要]公路的路線選擇對工程建設(shè)具有重要影響,不僅影響施工難度和工程進(jìn)度,而且關(guān)系到整個建設(shè)期的成本,但是目前常用的路線指標(biāo)相對比較多,很難確定其中哪些對造價產(chǎn)生主要影響。本文應(yīng)用主成分分析法耦合德爾菲法確定影響工程造價的主要路線指標(biāo),希望為設(shè)計方案中路線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選提供一些借鑒。
[關(guān)鍵詞]路線;造價;影響
[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.15.150
公路路線的選擇不僅受到公路建設(shè)區(qū)地質(zhì)地形條件和生態(tài)條件的限制,還要考慮安全性、美觀性以及沿線人民對交通出行的便捷性需求,是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。路線作為公路建設(shè)單位工程的載體,直接決定著單位工程的組成以及單位工程的工程量大小,所以路線的選擇不僅關(guān)系到整個建設(shè)期的成本,而且還會影響到施工難度和工程進(jìn)度,所以公路路線的選擇對一條公路的建設(shè)具有非常重要的意義。
1 統(tǒng)計常用的路線指標(biāo)
依據(jù)《公路工程概預(yù)算定額》、《公路工程概預(yù)算編制辦法》、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(2003),初步篩選出常用的路線指標(biāo),見表1。
2 應(yīng)用德爾菲法評價路線指標(biāo)
從上面的路線指標(biāo)可以看出,有些指標(biāo)是為了設(shè)計的方便統(tǒng)計;有些是為了道路安全考慮規(guī)定的指標(biāo),但實(shí)際對總造價影響不大;這就導(dǎo)致這些指標(biāo)之間存在交叉、冗余,不能科學(xué)簡潔的反映路線特征對造價的影響程度。這里采用主成分分析法耦合德爾菲法對上述指標(biāo)進(jìn)行篩選,即征求專家以及經(jīng)驗豐富的從業(yè)人員對指標(biāo)層各因素重要程度的意見,填寫專家問卷調(diào)查表,把咨詢問卷反饋回來的信息進(jìn)行整理,統(tǒng)計綜合專家意見;再通過主成分分析法對初始指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析,并剔除權(quán)重較小的指標(biāo),對指標(biāo)進(jìn)行合理篩選,以確定主要指標(biāo)。
2.1 專家遴選
德爾菲法是一種綜合多名專家的從業(yè)經(jīng)驗與主觀判斷的方法,它由組織者通過調(diào)查問卷的形式征求專家們的意見,并進(jìn)行統(tǒng)計匯總,因此專家的選擇和參加的人數(shù)多少將直接影響研究的科學(xué)性和說服力。
專家選擇的標(biāo)準(zhǔn)是從事一線公路建設(shè)工作10年以上,熟悉公路工程造價構(gòu)成和計價規(guī)則,具有豐富一線工作經(jīng)驗的從業(yè)者。本次問卷調(diào)查選擇的21名專家,從事公路建設(shè)最短的有12年,最長的有接近40年,其中不乏教授級高級工程師和擔(dān)任過多次公路工程項目經(jīng)理,以及負(fù)責(zé)建設(shè)單位合同管理的專家,這21名專家全部既有為施工單位工作的經(jīng)驗又有為建設(shè)單位工作的經(jīng)驗,屬于從業(yè)人員中比較難得的多角度熟悉工程造價的專家。請各位專家按照各指標(biāo)對總造價影響程度的大小進(jìn)行評價,對每一項指標(biāo)按照表3進(jìn)行打分,并對其打分的依據(jù)和對路線指標(biāo)的熟悉程度進(jìn)行量化。對每一項指標(biāo)具體的打分見表2。
2.2 統(tǒng)計分析專家評分的主要函數(shù)
(1)專家權(quán)威程度。專家權(quán)威與否對評價的可靠性有很大的影響,因此在評價分析過程中必須要考慮專家在該領(lǐng)域的權(quán)威程度。
式中:Ca為專家作出判斷的依據(jù); Cs 為專家對問題的熟悉程度。CR越大,表明專家權(quán)威程度越高。
(2)加權(quán)算術(shù)平均值。加權(quán)平均值越大,相對重要性越高。加權(quán)平均值體現(xiàn)了專家評分的集中程度。計算公式為
式中:ci為第i個指標(biāo)評分的加權(quán)平均值;Cij為專家j對第i個指標(biāo)的評分值;m為專家人數(shù)。
(3)專家意見協(xié)調(diào)系數(shù)。協(xié)調(diào)系數(shù)在0~1之間。協(xié)調(diào)系數(shù)越大,表示所有專家對全部方案協(xié)調(diào)程度越好;反之則表示所有專家意見協(xié)調(diào)程度越差。計算公式為
式中:m為專家人數(shù);n為指標(biāo)個數(shù);d j 為離差平方,即指標(biāo)評分與評分平均值的差值,d j=Cij-ci;Ti為修正系數(shù),與專家對統(tǒng)一指標(biāo)給出的評分重復(fù)率有關(guān)。
2.3 專家評分統(tǒng)計分析結(jié)果
(1)專家權(quán)威程度。專家權(quán)威程度為專家的自評分,是專家對公路工程技術(shù)指標(biāo)對造價影響程度的熟悉程度和評分依據(jù)的綜合考慮,參加此次問卷調(diào)查的專家權(quán)威程度只有兩人為0.9,其余19人為1.0,綜合平均為0.99,專家權(quán)威程度非常高。
(2)加權(quán)算術(shù)平均值。通過對專家們評分加權(quán)平均值的統(tǒng)計,可以看出初始指標(biāo)集中的指標(biāo)大多數(shù)對造價的影響程度都是相對重要的。其中影響程度在比較重要以上的占到36%,一般程度以上的占88%(見表4)。
(3)專家意見協(xié)調(diào)系數(shù)。應(yīng)用SPSS13.0對專家評分表進(jìn)行分析,統(tǒng)計結(jié)果如下,結(jié)果顯示專家對各指標(biāo)的認(rèn)識基本一致,評分具有一致性(見表5)。
3 應(yīng)用主成分分析法確定主要指標(biāo)
主成分分析是一種分析、簡化數(shù)據(jù)集的技術(shù)。經(jīng)常用于減少數(shù)據(jù)集的維數(shù),同時保持?jǐn)?shù)據(jù)集中的對方差貢獻(xiàn)最大的特征?,F(xiàn)在多用于數(shù)據(jù)的簡化或者綜合評價等方面,同時,也在確定指標(biāo)的合理權(quán)重等方面有一定應(yīng)用。[3]這里將利用主成分分析對各指標(biāo)的合理權(quán)重進(jìn)行確定,并剔除權(quán)重較小的指標(biāo),達(dá)到指標(biāo)篩選的目的。
3.1 主成分分析確定權(quán)重
在一般情況下,多指標(biāo)隨機(jī)向量X的分布是未知的,因此在實(shí)際應(yīng)用中往往通過指標(biāo)值即隨機(jī)向量X的樣本來求指標(biāo)隨機(jī)向量X的主成分。
在實(shí)際應(yīng)用中,求指標(biāo)的主成分的具體步驟為:
(1)設(shè)樣本數(shù)據(jù)為:
[JB([HL(4]x11x12…x1n
x21x22…x2n
…………
xm1xm2…xmn[HL)][JB)]](4)
(2)計算相關(guān)矩陣R的特征值及特征向量。
由特征方程[JB(|]R-λI[JB)|]=0解出n個特征值:λ1≥λ2≥…≥λn≥0。
由齊次方程組(R-λI)L=0,求出對應(yīng)的特征向量:L1, L2, …, Ln。
(3)按累積貢獻(xiàn)率準(zhǔn)則提取主成分。計算各主成分的貢獻(xiàn)率bj=[SX(]λj[DD(]ni=1[DD)]λi[SX)],并按累積貢獻(xiàn)率準(zhǔn)則,即累積貢獻(xiàn)率:
[DD(]ki=1[DD)]bi≥90%為準(zhǔn)則,提取k個主成分,Zi=LTiX, i=1, 2, …, k。
(4)權(quán)重的確定
主成分方程Zi=LTiX,LTi={μ1, μ2, …, μn}T,對k個主成分方程按照貢獻(xiàn)率合并構(gòu)建綜合評價函數(shù):
w=[DD(]ki=1[DD)][SX(]λi[DD(]ki=1[DD)]λi[SX)]LTiX=α1x1+α2x2+…+αnxn(5)
將各指標(biāo)的專家打分帶入式(5)中,得到各指標(biāo)的權(quán)重。當(dāng)時,其所對應(yīng)的指標(biāo)將被剔除。
需要指出的是,在應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析時,軟件得到的主成分荷載矩陣并不是主成分分析中的特征向量,荷載矩陣是特征向量的特征值開平方倍,即:
LTi=FTiλi(6)
式中:FTi為SPSS軟件得到的主成分荷載矩陣。
3.2 應(yīng)用主成分分析法對指標(biāo)進(jìn)行篩選
根據(jù)專家的打分表,應(yīng)用SPSS對專家意見進(jìn)行分析,篩選初始的路線指標(biāo),最終確定對工程造價產(chǎn)生主要影響的路線指標(biāo)。具體計算結(jié)果見表6、表7。
通過計算得到ωB=(0.147,0.114,0.135,0.096,0.104,0.093,0.119,0.099,0.093)即路線指標(biāo)集中(路線總長,平曲線最小半徑,最大縱坡,最大坡長,平均每公里交點(diǎn)數(shù),平均每公里變坡點(diǎn)數(shù),路線最大高差,停車視距,超車視距)所對應(yīng)的權(quán)重集為(0.147,0.114,0.135,0.096,0.104,0.093,0.119,0.099,0.093)。其中最大坡長、平均每公里變坡點(diǎn)數(shù)、停車視距、超車視距的權(quán)重ωi<0.10,所以這四個指標(biāo)從路線指標(biāo)中剔除。確定路線指標(biāo)中對公路工程造價具有較大影響的指標(biāo)為路線總長、平曲線最小半徑、最大縱坡、平均每公里交點(diǎn)數(shù)、路線最大高差。
4 結(jié) 論
通過主成分分析法耦合德爾菲法,確定了常用的路線指標(biāo)中對工程造價產(chǎn)生較大影響的指標(biāo),將原來的9個指標(biāo)減少至5個,確定路線指標(biāo)中對公路工程造價具有較大影響的指標(biāo)為路線總長、平曲線最小半徑、最大縱坡、平均每公里交點(diǎn)數(shù)、路線最大高差。希望能夠為設(shè)計方案中的路線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選提供一些參考和借鑒。
對于不好量化的指標(biāo)的篩選,德爾菲法具有較大優(yōu)勢,能夠?qū)⒍ㄐ灾笜?biāo)進(jìn)行量化處理,再結(jié)合主成分分析的應(yīng)用,就可以將比較模糊、不夠直觀的問題簡潔化。這種方法對于類似問題的解決同樣具有一定的借鑒意義。
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