沈俊源，吳鳳平

(河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100)

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基于灰色白化權(quán)函數(shù)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策研究

沈俊源，吳鳳平*

(河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100)

摘要：節(jié)水灌溉項(xiàng)目是目前解決我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉水短缺和發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要措施，能夠最大限度地提高農(nóng)業(yè)用水效率。針對(duì)節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策中缺乏數(shù)據(jù)、信息等特點(diǎn)，提出了基于中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)的節(jié)水灌溉項(xiàng)目灰色聚類分析模型，通過變異系數(shù)法確定聚類指標(biāo)權(quán)重，并結(jié)合案例分析了灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目的聚類結(jié)果和優(yōu)選方案。結(jié)果表明，該方法具有可行性和有效性，避免了項(xiàng)目投資過程中決策人的主觀臆斷，為節(jié)水灌溉工程項(xiàng)目的投資提供了決策支持。

關(guān)鍵詞：灰色聚類；白化權(quán)函數(shù)；變異系數(shù)；節(jié)水灌溉；投資決策

農(nóng)業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一直占據(jù)著重要地位。新的歷史時(shí)期，我國(guó)農(nóng)業(yè)一方面面臨著糧食安全，必須確保農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量以滿足日益增加的人口需求；另一方面，水資源緊缺、水環(huán)境惡化等問題也制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水旱災(zāi)害在華北、東北等地區(qū)頻繁發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)各地區(qū)水資源的可持續(xù)利用、確保糧食安全，自20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)在各地區(qū)大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，加大農(nóng)田節(jié)水灌溉項(xiàng)目的投資力度，并且取得了顯著的節(jié)水增產(chǎn)效果。近20年間，我國(guó)的農(nóng)田灌溉用水量基本維持在3600億m3左右，糧食產(chǎn)量從4500億kg增加到4900億kg，單位農(nóng)田灌溉用水效率也顯著提高，但是農(nóng)業(yè)灌區(qū)節(jié)水灌溉項(xiàng)目仍然存在一些投資過大、工程效益不高等問題。因此，在進(jìn)行大型節(jié)水灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)節(jié)水灌溉項(xiàng)目做出正確、客觀的投資決策，特別是對(duì)節(jié)水灌溉項(xiàng)目決策方法的探索對(duì)于節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)灌區(qū)的糧食增產(chǎn)具有重要意義。

目前，關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目投標(biāo)決策方法的研究已經(jīng)取得一定的成果。郭法強(qiáng)等[1]考慮節(jié)水灌溉工程多屬性、多指標(biāo)的特點(diǎn)，結(jié)合最大離差法建立了基于逼近理想點(diǎn)法的方案優(yōu)選模型；潘峰等[2]在層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了各節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資方案、評(píng)價(jià)指標(biāo)的復(fù)合模糊物元，通過比較貼近度大小進(jìn)行節(jié)水灌溉方案決策；高軍省[3]從集對(duì)分析理論出發(fā)，根據(jù)歐氏距離計(jì)算節(jié)水灌溉方案評(píng)價(jià)的聯(lián)系度，通過比較不同方案的聯(lián)系度大小做出節(jié)水灌溉方案的優(yōu)選決策；鄧麗娟等[4]采用CRITIC權(quán)重法結(jié)合TOPSIS模型，根據(jù)各評(píng)價(jià)方案與理想節(jié)水灌溉方案間的距離大小對(duì)項(xiàng)目投資方案進(jìn)行優(yōu)選；陳歡等[5]建立節(jié)水方案優(yōu)選的屬性識(shí)別模型，并通過實(shí)例說明該模型的重要性。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,考慮到節(jié)水灌溉項(xiàng)目涉及一個(gè)綜合社會(huì)、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)等的復(fù)雜灰色系統(tǒng)，具有信息不確定、不完備的特點(diǎn)，利用中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)建立了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策的灰色聚類評(píng)價(jià)模型，從而判斷節(jié)水灌溉項(xiàng)目可投資的優(yōu)選順序。

1灰色聚類的基本原理

灰色聚類是灰色系統(tǒng)理論方法的一種，被廣泛運(yùn)用于決策、評(píng)價(jià)問題中，是根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)矩陣或灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)，通過分析評(píng)價(jià)指標(biāo)將評(píng)價(jià)對(duì)象分為若干類別的決策方法。本文根據(jù)白化權(quán)函數(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目的灰色聚類投資決策分析。

2農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策模型

2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱化

(1)對(duì)于效益型指標(biāo)j

(1)

(2)對(duì)于成本型指標(biāo)j

(2)

2.2中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)的確定

在對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目進(jìn)行灰色白化權(quán)函數(shù)聚類時(shí),設(shè)存在n個(gè)投資項(xiàng)目，m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中i=1,2,…,n；j=1,2,…,m。

(1)按照評(píng)估要求劃分s個(gè)灰類，并確定各灰類的中心點(diǎn)。中心點(diǎn)是最可能代表某個(gè)灰類的點(diǎn)，可以用對(duì)應(yīng)小區(qū)間的中點(diǎn)表示，也可以不用中點(diǎn)表示。用中心點(diǎn)λ1,λ2,…,λs作為各灰類的代表，并將各個(gè)指標(biāo)的取值區(qū)間劃分為相應(yīng)的s個(gè)灰類。

對(duì)于指標(biāo)j的觀測(cè)值x，可以由[6]

(3)

2.3變異系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重

變異系數(shù)法的核心思想是根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)所有樣本觀測(cè)值的變異程度大小來判斷各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響程度，變異程度越大說明該項(xiàng)指標(biāo)越能夠反映對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象影響的差距，賦予該指標(biāo)的權(quán)重也越大，反之則越小。通過變異系數(shù)法確定權(quán)重能夠充分挖掘指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，避免權(quán)重確定時(shí)主觀因素影響過大。假設(shè)共有n個(gè)待投資節(jié)水灌溉項(xiàng)目(i=1,2,…,n)、m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(j=1,2,…,m)，構(gòu)成一個(gè)特征值矩陣X=[Xij]mn(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)，其中Xij為第i個(gè)投資項(xiàng)目第j個(gè)指標(biāo)的特征值。計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)δj，公式如下[8]：

(4)

(5)

2.4節(jié)水灌溉項(xiàng)目灰類的評(píng)判

在求得灰色聚類指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上，根據(jù)白化權(quán)函數(shù)值和指標(biāo)權(quán)重計(jì)算農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目i屬于k(k=1,2,…,s)子類的綜合灰色白化權(quán)聚類系數(shù)。

(1)對(duì)象i屬于k子類的綜合灰色白化權(quán)聚類系數(shù)

(6)

3案例分析

某地區(qū)響應(yīng)國(guó)家節(jié)水型社會(huì)號(hào)召大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，在其灌區(qū)內(nèi)建設(shè)節(jié)水灌溉工程示范項(xiàng)目。在進(jìn)行大型節(jié)水灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，有4個(gè)項(xiàng)目投資方案可供選擇：管道灌溉、噴灌、滴灌和小管出流灌溉(記為A1,A2,A3,A4)。節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策指標(biāo)從國(guó)民經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)3個(gè)層面來考慮，國(guó)民經(jīng)濟(jì)層面包含凈現(xiàn)值(百萬元)、收益率(%)、投資回收期(a)、效益費(fèi)用比(%)4個(gè)定量指標(biāo)；技術(shù)層面包含灌水均勻度(%)、灌溉水利用率(%)2個(gè)定量指標(biāo)；社會(huì)層面包含作物適應(yīng)性、農(nóng)民歡迎程度、便于施工程度3個(gè)定性指標(biāo)，按順序標(biāo)記為C1,C2,…,C9,具體評(píng)價(jià)指標(biāo)見表1[9]。

計(jì)算步驟如下：

步驟1:運(yùn)用2.1中的式(1)、(2)對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行非量綱化處理，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)的無量綱化值(表2)。

步驟3:根據(jù)式(4)、(5)確定節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算權(quán)重值分別為：

w1=0.122，w2=0.129，w3=0.103，w4=0.095，w5=0.103，w6=0.118，w7=0.124，w8=0.107，w9=0.097。

步驟4:綜合以上結(jié)果，根據(jù)非量綱化得到的數(shù)據(jù)與白化權(quán)函數(shù)以及聚評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重wj，計(jì)算得到綜合系數(shù)矩陣：

由此得到：

由農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策的灰色聚類結(jié)果可以看出，節(jié)水灌溉項(xiàng)目A1和A4屬于“應(yīng)該投資”灰類，節(jié)水灌溉項(xiàng)目A2屬于“可以投資”灰類，節(jié)水灌溉項(xiàng)目A3屬于“不應(yīng)該投資”灰類。當(dāng)項(xiàng)目A1和A4只能選擇一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行投資時(shí)，由于項(xiàng)目A1“應(yīng)該投資”灰類的隸屬度/“可以投資”灰類的隸屬度=0.5601/0.4186=1.338；項(xiàng)目A4“應(yīng)該投資”灰類的隸屬度/“可以投資”灰類的隸屬度=0.5237/0.4768=1.098,因此重點(diǎn)投資項(xiàng)目應(yīng)該考慮A1。而實(shí)際的投資決策過程中，企業(yè)選擇的投資項(xiàng)目A2僅為可以投資項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)作為灌區(qū)節(jié)水灌溉的非重點(diǎn)投資項(xiàng)目，應(yīng)該只有在項(xiàng)目A1和A4投資難度比較大、主觀因素影響的時(shí)候才考慮對(duì)節(jié)水灌溉項(xiàng)目A2投資。該灰色聚類分析結(jié)果與文獻(xiàn)[9]的研究結(jié)果基本一致。

4結(jié)語

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目投資決策是一種灰色、系統(tǒng)復(fù)雜的綜合評(píng)價(jià)體系，灰色聚類分析法對(duì)于解決這類復(fù)雜灰色系統(tǒng)問題具有很強(qiáng)的適用性。本文在中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目的灰色聚類投資決策模型，利用變異系數(shù)法確定各項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過綜合聚類系數(shù)的計(jì)算確定項(xiàng)目灰類，達(dá)到節(jié)水灌溉項(xiàng)目科學(xué)、合理投資決策的目的。本文的研究從聚類和排序并重的角度上考慮了節(jié)水灌溉項(xiàng)目的分類與優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)了灰色白化權(quán)聚類分析法在節(jié)水灌溉工程方案優(yōu)選領(lǐng)域的新應(yīng)用。研究表明，該方法能夠比較準(zhǔn)確地對(duì)工程方案進(jìn)行判斷，同時(shí)可以應(yīng)用于其他水利工程問題的評(píng)價(jià)優(yōu)選和分類決策，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Study on Investment Decision-making for Agricultural Water-saving Irrigation Projects Based on Grey White Function

SHEN Jun-yuan, WU Feng-ping*

(College of Business, Hohai University, Nanjing 211100, China)

Abstract：Water-saving irrigation project is an important measure to solve the problem of agricultural irrigation water shortage and develop the agricultural productivity in China, which can furthest improve the agricultural water-use efficiency. Aiming at the feature of water-saving irrigation project investment decision with less data and poor information, a grey clustering analysis model of water-saving irrigation projects was proposed based on the center point whitening triangle weight function, adopting the method of variation coefficient to make the clustering index rights, analyzed the clustering results and the optimal scheme of the agricultural irrigation project in irrigation district with the numerical example. The results showed that the method had feasibility and effectiveness, avoided the decision-maker’s subjective in the process of project investment decision, could offer decision support for the water saving irrigation project investment.

Key words：Grey clustering; Whitenization weight function; Coefficient variation; Water-saving irrigation; Investment decision-making

收稿日期：2015-10-11

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目(12&ZD214)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41271537)。

作者簡(jiǎn)介：沈俊源(1991—)，男，江蘇蘇州人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榧夹g(shù)經(jīng)濟(jì)及管理。*通訊作者：吳鳳平。

中圖分類號(hào)：F407.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8581(2016)05-0118-04