基于Logit模型的農(nóng)村災(zāi)后應(yīng)急運(yùn)輸方式選擇模型

高 賀 汪麗麗

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

基于Logit模型的農(nóng)村災(zāi)后應(yīng)急運(yùn)輸方式選擇模型

高 賀 汪麗麗

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

基于多項(xiàng)Logit模型的基本理論構(gòu)建了農(nóng)村災(zāi)后應(yīng)急運(yùn)輸方式選擇模型，運(yùn)用SAS數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了多元線性回歸處理，得到了多項(xiàng)Logit模型參數(shù)估計(jì)值，在建立運(yùn)輸方式選擇模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了求解該問題的虛擬運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行了算例計(jì)算與分析，結(jié)果表明，應(yīng)用多項(xiàng)Logit概率模型進(jìn)行農(nóng)村災(zāi)害應(yīng)急物流運(yùn)輸方式選擇是合理有效的。

農(nóng)村應(yīng)急物流，運(yùn)輸方式，多項(xiàng)Logit模型，運(yùn)輸效用

0 引言

應(yīng)急物流是指為應(yīng)對(duì)突發(fā)性自然災(zāi)害、突發(fā)性公共衛(wèi)生事件等突發(fā)事件而提供所需應(yīng)急救援物資為目的，以追求時(shí)間效益最大化和災(zāi)害損失最小化為目標(biāo)的特殊物流活動(dòng)。而農(nóng)村應(yīng)急物流主要是強(qiáng)調(diào)在災(zāi)害發(fā)生初期的應(yīng)急救援和災(zāi)后重建工作，更好服務(wù)災(zāi)后農(nóng)民再生產(chǎn)的活動(dòng)[1，2]。目前，我國(guó)現(xiàn)有的關(guān)于農(nóng)村災(zāi)后應(yīng)急運(yùn)輸系統(tǒng)關(guān)于運(yùn)輸方式選擇方面的研究還不夠明確，亟需建立一個(gè)合理的農(nóng)村應(yīng)急物流運(yùn)輸方式選擇模型，依次確定合理的農(nóng)村應(yīng)急物流運(yùn)輸方式，以確保農(nóng)村自然災(zāi)害發(fā)生后，在應(yīng)急救援物資的運(yùn)輸方面和災(zāi)后重建方面能保障運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的暢通，提高運(yùn)輸效率。

本文通過研究我國(guó)目前農(nóng)村各種運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及災(zāi)后應(yīng)急運(yùn)輸方式選擇存在的問題，綜合考慮農(nóng)村運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)因素的限制下，和現(xiàn)有的各種運(yùn)輸方式相結(jié)合，基于多項(xiàng)Logit模型基本理論構(gòu)建合理的選擇概率模型，來完成多模式應(yīng)急運(yùn)輸方式的選擇。

1 影響因素分析

應(yīng)急物流運(yùn)輸方式的確定是由災(zāi)害發(fā)生后應(yīng)急部門根據(jù)災(zāi)害損害程度的大小來選擇相應(yīng)的應(yīng)急運(yùn)輸方案。而農(nóng)村應(yīng)急物流運(yùn)輸方式選擇受出行特征參數(shù)的影響，包括影響運(yùn)輸方式的3個(gè)特性變量和4個(gè)選擇方案特定變量的因素。

1.1 運(yùn)輸方式特性變量

1)路網(wǎng)破損后的使用能力。農(nóng)村地區(qū)發(fā)生災(zāi)害后，由于農(nóng)村運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)通行能力較差，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，災(zāi)區(qū)的空運(yùn)、水運(yùn)和陸運(yùn)交通系統(tǒng)將受到不同程度的破壞。特別是陸運(yùn)交通系統(tǒng)，受到的破壞程度更為嚴(yán)重，而整個(gè)抗震救災(zāi)工作將會(huì)受到其損壞程度和現(xiàn)存的功能的限制。而鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)一旦發(fā)生破壞，短時(shí)間內(nèi)就無法修復(fù)。因此，主要影響的是公路運(yùn)輸，我們要充分了解現(xiàn)存農(nóng)村地區(qū)道路系統(tǒng)的功能，才能夠保證災(zāi)后救援工作高速而有效的運(yùn)行。

2)天氣狀況。災(zāi)害發(fā)生后，伴隨而來的是惡劣的天氣，勢(shì)必會(huì)對(duì)運(yùn)輸帶來嚴(yán)重的影響。農(nóng)村地區(qū)的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和運(yùn)輸條件都相對(duì)較差，天氣對(duì)空運(yùn)和水運(yùn)運(yùn)輸影響較為嚴(yán)重。只有應(yīng)急物流流體充裕、載體暢通、流向正確，才能保證應(yīng)急物資快速及時(shí)準(zhǔn)確地到達(dá)農(nóng)村災(zāi)害發(fā)生地。所以，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地天氣狀況必須有一定的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。

3)場(chǎng)地大小。農(nóng)村地區(qū)災(zāi)害發(fā)生地的空曠場(chǎng)地的大小，直接影響著空運(yùn)運(yùn)輸工具到達(dá)后是否有地方?？?，以及空運(yùn)的救援物資是否能安全快捷的運(yùn)輸?shù)竭_(dá)農(nóng)村受災(zāi)區(qū)并是否有足夠大的安置地點(diǎn)。例如：可以首先選擇學(xué)校操場(chǎng)、糧食曬谷場(chǎng)等。

1.2 選擇方案特定變量

農(nóng)村災(zāi)害發(fā)生后，在選擇應(yīng)急物流運(yùn)輸方案時(shí)，最基本應(yīng)該考慮的影響因素有運(yùn)輸費(fèi)用、運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸頻率以及運(yùn)輸?shù)目煽啃訹3]。在某些情況下，需求的緩急程度決定著應(yīng)當(dāng)選擇何種運(yùn)輸工具，不同的運(yùn)輸工具，在運(yùn)輸救援物資量一定的情況下，運(yùn)輸速率和頻率也是不同的。根據(jù)農(nóng)村公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，在所有運(yùn)輸條件同等的情況下，每一種交通工具都有其運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃浴＿\(yùn)輸?shù)目煽啃詮母叩降偷捻樞蛞来螢楣愤\(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、水運(yùn)運(yùn)輸和空運(yùn)運(yùn)輸方式。

2 模型方法

2.1 多項(xiàng)Logit模型基本理論

作為行為決策的單元在一個(gè)可以選擇的、選擇肢是相互獨(dú)立的集合中，選擇對(duì)自己效用最大的選擇肢，稱為隨機(jī)效用最大化理論假設(shè)[4，5]。多項(xiàng)Logit模型是基于隨機(jī)效用最大化理論的假設(shè)，根據(jù)效用最大化理論，出行者總是選擇具有最大出行效用的出行方式，出行者n選擇第i種出行方式的概率為:

Pn(i)=P(Uni≥Unj),j∈Cn,i≠j

(1)

其中,Uni為出行者n選擇第i種方案時(shí)的效用函數(shù)；Cn為選擇方案的集合。

根據(jù)隨機(jī)效用理論，效用函數(shù)分為可以觀測(cè)的確定項(xiàng)和不可觀測(cè)的隨機(jī)項(xiàng)兩大部分，并假設(shè)它們呈線性關(guān)系。因此交通方式i對(duì)出行者n的效用函數(shù)可以表示為：

Uni=Vni+εni

(2)

其中，Vni為出行者n選擇第i種方案時(shí)的效用函數(shù)的確定項(xiàng)；εni為出行者n選擇第i種方案時(shí)的效用函數(shù)的隨機(jī)項(xiàng)。

假設(shè)誤差項(xiàng)服從二重指數(shù)分布，且各變量?jī)蓛上嗷オ?dú)立，則可得到多項(xiàng)Logit模型的選擇概率公式：

(3)

其中,Pin為個(gè)人選擇第i種交通方式的概率；j為交通方式；λk為第k個(gè)變量所對(duì)應(yīng)的未知參數(shù)。

2.2 方式選擇模型的構(gòu)建

運(yùn)輸方式選擇的效用函數(shù)為線性方式的效用函數(shù)，選擇方案的集合為Vn=(公路，鐵路，空運(yùn)，水運(yùn))且所有的選擇方案集合都是相同的。選擇方案特定變量屬性包括四個(gè):“運(yùn)輸時(shí)間”“運(yùn)輸費(fèi)用”“運(yùn)輸可靠性”以及“發(fā)車頻率”。運(yùn)輸方式特性變量屬性包括三個(gè)：“破損后的使用能力”“天氣情況”以及“場(chǎng)地大小”[6]。并且將路網(wǎng)破損后的使用能力、天氣狀況和場(chǎng)地大小作為運(yùn)輸方式選擇的決定性因子。

破損后的使用能力主要針對(duì)的是公路運(yùn)輸，如果破損程度過大，則無法使用。若破損后仍可以使用，但相應(yīng)的通行能力將會(huì)受到縮減。場(chǎng)地的大小主要針對(duì)的是空運(yùn)運(yùn)輸方式，災(zāi)害對(duì)現(xiàn)場(chǎng)曾有空曠場(chǎng)地的破壞程度，將會(huì)影響是否有足夠大小可以容納空運(yùn)運(yùn)輸。災(zāi)害發(fā)生后勢(shì)必會(huì)帶來天氣狀況的改變，如果天氣狀況較為嚴(yán)重，在一定程度上將會(huì)對(duì)水運(yùn)運(yùn)輸和空運(yùn)運(yùn)輸帶來較大的影響。從而形成如表1所示的選擇枝效用變量定義表。

表1 選擇枝效用變量定義表

如表1所示，根據(jù)效用最大化原理，出行者總是選擇對(duì)自己具有最大效用的方案。只要確定選擇枝效用函數(shù)值的大小，就可以通過模型的概率公式計(jì)算出交通方式選擇概率，所以只需計(jì)算選擇方案效用函數(shù)的大小。根據(jù)表1可以得出四種選擇方案效用函數(shù)確定項(xiàng)如式(4)：

(4)

3 算例驗(yàn)證

2010年4月14日清晨，我國(guó)四川省某農(nóng)村地區(qū)(B)發(fā)生里氏6.1級(jí)強(qiáng)震，導(dǎo)致路網(wǎng)破壞較為嚴(yán)重，國(guó)家抗震救災(zāi)指揮部迅速成立，并調(diào)撥一批500 t的救援物資從距離此農(nóng)村地區(qū)400 km的某地A運(yùn)往此地區(qū)。指揮部派技術(shù)人員，到受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，根據(jù)勘測(cè)結(jié)果了解到A地到B地之間只有一條兩車道公路，由于此次地震的緣故，損壞程度僅為0.3，能通貨車，所以也可以采用公路運(yùn)輸方式。受災(zāi)地區(qū)與救援地之間沒有大的河流和鐵路沿線，所以無法采用水路和鐵路運(yùn)輸方式。但在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的附近地區(qū)，有足夠的空曠場(chǎng)地未被地震破壞，所以可以采用空運(yùn)方式。地震過后，部分地區(qū)有降雨，對(duì)空運(yùn)運(yùn)輸有影響，但對(duì)公路運(yùn)輸方式?jīng)]有影響。當(dāng)?shù)氐奈锪鬟\(yùn)輸屬性[7]如表2所示。

表2 物流運(yùn)輸屬性表

1)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)圖見圖1。

2)利用SAS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸檢驗(yàn)[8-10]，對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，結(jié)果如表3所示。

3)情況一：應(yīng)急運(yùn)輸。

由以上數(shù)據(jù)得V1=71.046 125，V3=72.066 905。

根據(jù)交通方式效用函數(shù)，利用公式計(jì)算樣本個(gè)體對(duì)于交通方式旳選擇概率。利用概率平均法，得到交通方式的選擇概率分別是：P1=26.5%，P2=73.5%。災(zāi)害發(fā)生初期，主要考慮的是災(zāi)害的緊急應(yīng)急運(yùn)輸情況，可以不用考慮費(fèi)用的影響并且保證救援物資高速快捷地到達(dá)救援地點(diǎn)。已知天氣的影響不大，得到的最終結(jié)果顯示，空運(yùn)運(yùn)輸將擔(dān)任主要的運(yùn)輸方式。

表3 參數(shù)估計(jì)結(jié)果

情況二：災(zāi)后重建。

由以上數(shù)據(jù)得V1=104.107 625，V3=103.006 680 5。

根據(jù)交通方式效用函數(shù)，利用公式計(jì)算樣本個(gè)體對(duì)于交通方式旳選擇概率。利用概率平均法，得到交通方式的選擇概率分別是：P1=75.03%，P2=24.97%。災(zāi)害發(fā)生以后，農(nóng)村恢復(fù)重建工作，在各種影響因素都必須考慮的情況下，公路運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用比空運(yùn)運(yùn)輸費(fèi)用低，但對(duì)于天氣屬性而言，對(duì)公路運(yùn)輸方式?jīng)]有影響，對(duì)空運(yùn)運(yùn)輸影響很大。所以，最終得到公路運(yùn)輸遠(yuǎn)大于空運(yùn)運(yùn)輸方式的概率值。在此次災(zāi)后運(yùn)輸方式選擇中，公路運(yùn)輸擔(dān)任主要的運(yùn)輸方式。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在結(jié)合農(nóng)村的災(zāi)害特點(diǎn)及運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)特性的基礎(chǔ)上，確定影響農(nóng)村應(yīng)急物流運(yùn)輸?shù)闹饕蛩?，并將路網(wǎng)破損后的使用能力、天氣狀況和場(chǎng)地大小作為影響農(nóng)村應(yīng)急運(yùn)輸方式選擇的決定性因子。以此構(gòu)建基于4個(gè)選擇方案特定變量和3個(gè)運(yùn)輸方式特性變量的農(nóng)村應(yīng)急物流運(yùn)輸方式的多項(xiàng)Logit概率選擇模型。結(jié)合算例，通過SAS數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，根據(jù)不同的效用函數(shù)，得到最終的概率數(shù)據(jù)。由處理數(shù)據(jù)得到的參數(shù)值分析出影響最終概率結(jié)果的主要影響因素為費(fèi)用屬性和天氣屬性。數(shù)據(jù)結(jié)果表明，應(yīng)用多項(xiàng)Logit概率模型進(jìn)行農(nóng)村災(zāi)害應(yīng)急物流運(yùn)輸方式的選擇是合理可行的。

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Choose model based on the Logit model of post-disaster emergency in rural area

Gao He Wang Lili

(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Based on the basic theory of the multinomial Logit model to construct the rural post-disaster emergency transportation mode choice model. Using the SAS statistical software to multiple linear regression data processing, get the multinomial Logit model parameter estimates. In the transportation mode choice model is established on the basis of the structure to solve the problem of virtual transportation network, calculation and analysis for an example. The results show that the probability of multinomial Logit model rural disaster emergency logistics transportation mode selection is reasonable and effective.

rural emergency logistics, the mode of transportation, multinomial Logit model, transportation utility

2015-05-27

高 賀(1974- )，男，碩士，副教授； 汪麗麗(1989- )，女，在讀碩士

1009-6825(2015)22-0232-03

U116.1

A