改進的PCA-LINMAP法在水利現(xiàn)代化后評價中的應用研究

代思龍，伊紫函

(1.吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林 長春 130021；2.吉林水投水業(yè)發(fā)展有限公司，吉林 長春 130021)

項目后評價(簡稱EPE-Post Evaluaion)是指項目在建成投產(chǎn)并運行一段時期后，針對項目目的、前期準備、立項決策、可行性研究、規(guī)劃設計、具體實施以及投產(chǎn)運營所帶來的效益及影響等一系列全過程活動所進行的科學的、客觀的系統(tǒng)性評價[1]。其目的在于評價水利項目的實際完成情況、運行狀況，確定項目是否達到了規(guī)劃的目標和預期的效益，評價建設決策是否正確，實施過程是否成功，以此指導未來類似的水利工程建設[2]。本文利用項目后評價及水利項目后評價的成功經(jīng)驗和理論，結合水利現(xiàn)代化規(guī)劃的特點，采用目標評價指標體系和PCA-LINMAP模型相結合的方法，綜合評價淮安水利現(xiàn)代化規(guī)劃中期的項目目標水平。

1 PCA-LINMAP耦合模型

PCA-LINMAP耦合模型是基于主成分分析法(簡稱PCA法)和多維偏好分析的線性規(guī)劃法(簡稱LINMAP法)的一種組合模型[3]。其基本思想是根據(jù)樣本數(shù)據(jù)，先用PCA法求出能反映樣本差異的主成分和優(yōu)劣序對，再將樣本優(yōu)劣序對輸入LINMAP模型，得出各指標的權重[4]。

1.1 PCA模型原理

主成分分析法是將多個研究變量化簡為少數(shù)幾個彼此獨立的指標的一種統(tǒng)計分析方法[5]。對于n個樣本的p維隨機變量，可構造為矩陣形式如下：

(1)

式中，xij—第i組樣本數(shù)據(jù)在第j個變量的值(i=1,2,|,n)。對指標進行標準化處理，得標準化矩陣Z，計算Z樣本的相關系數(shù)陣，由式，可得p個特征值(λ1，λ2…λp)，各特征值對應的正交特征向量為γ1,γ2,|,γp，貢獻率，定義貢獻率85%以上的成分為主成分，則第i個主成分為Y=γ1iZ1+γ2iZ2+|+γpiZp，其中，i=1,2,|,p。

1.2 LINMAP模型原理

式中，wj—第j個指標的權重平方。

指標權重的平方wj可通過求解如下約束極值問題得到，即為LINMAP模型。

s.t.

(2)

式中，h—正數(shù)，λkl—有序對(k,l)的不一致度。

2 實例應用

淮安市為基本建成水利現(xiàn)代化綜合保障體系，編制了《淮安市水利現(xiàn)代化規(guī)劃(2011～2020)》(以下簡稱《規(guī)劃》)。自實施起，《規(guī)劃》便發(fā)揮著巨大的社會、經(jīng)濟效益。但淮安水情市情的變化，對原規(guī)劃提出了更高要求。為了科學評價2011～2015年淮安水利現(xiàn)代化建設的經(jīng)驗與教訓，淮安市按照《2015年江蘇省水利規(guī)劃工作安排意見》的要求，對《規(guī)劃》進行中期評估。

2.1 構建評價指標體系

《規(guī)劃》目標評價指標體系的構建以《淮安市水利現(xiàn)代化評價指標體系》為依據(jù)，通過整合分析，確定了6大類22個指標，詳見表1。目標的實現(xiàn)程度用“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”4個等級表示，當?shù)梅衷赱85，100]時，將目標評定為優(yōu)，得分在[85，70]時，將目標評定為良，得分在[70，60]時，將目標評定為中，得分在[60，0]時，將目標評定為差。

表1 《規(guī)劃》目標評價指標體系

注：“*”代表關鍵性指標，其他為一般指標，下同。

2.2 確定指標權重

2.2.1 主觀權重

考慮到目標評價體系是基于江蘇省及淮安市水利發(fā)展要求構建的，與《規(guī)劃》總體目標和發(fā)展布局相對應，具有一定的前瞻性和主觀性。為此，參照《淮安市水利現(xiàn)代化評價指標體系》，結合專家打分法的結果，歸納出指標的主觀權重，見表2。

表2 目標評價指標主觀權重

2.2.2 客觀權重

為客觀評價淮安水利發(fā)展現(xiàn)狀，通過PCALINMAP法對淮安市2011～2015年水利現(xiàn)狀進行分析研究，計算指標的客觀權重。以水資源供給與效率水平體系為實例，計算供水保證率、萬元GDP用水量、萬元工業(yè)增加值用水量3個二級指標的客觀權重。樣本數(shù)據(jù)如見表3。

(1)由表3可知，x5、x6為成本性指標，應先將這兩個指標正向化，再標準化，得到初始決策矩陣R。

表3 2011～2015年淮安市水資源供給與效率水平體系指標數(shù)值

(2)利用SPSS19.0軟件算得的特征值、貢獻率見表4。不難發(fā)現(xiàn)，第一主成分特征值為2.736，解釋了總變異的91.211%，因此第一主成分可作為水資源供給與效率水平的描述指標。

表4 特征值及貢獻率

(3)利用決策矩陣和表5中的數(shù)據(jù)，計算得到樣本的有序對集，與原始數(shù)據(jù)基本符合。

表5 主成分分析結果

(4)將有序對集、標準化數(shù)據(jù)帶入LINMAP模型，運用LINGO11.0軟件求解最大最小化問題，指標權重結果見表6。

表6 水資源估計與效率平衡二級指標權重

同樣地，運用PCA-LINMAP法可獲得指標的客觀權重集，見表7(注：水域面積率、水資源管理達標率2個指標連續(xù)5年沒有變化，分別保持在100%、90%，不適合做主成分分析)。因此保留這兩項指標的原始權重，作為客觀權重。

表7 規(guī)劃目標評價指標客觀權重 單位：%

2.2.3 綜合權重

由于《淮安市水利現(xiàn)代化評價指標體系》得到的權重是按照發(fā)展要求得到的，具有一定的前瞻性、系統(tǒng)性；而PCA-LINMAP法計算的權重在實際現(xiàn)狀基礎上獲得的，具有較強的客觀性。因此，應將指導作用的主觀權重和體現(xiàn)實際現(xiàn)狀的客觀權重相綜合，以期新權重下的指標體系能切實評價和指導淮安市水利現(xiàn)代化的建設工作?？紤]防洪減災工程能力至關重要，取主觀權重70%、客觀權重30%；考慮水資源供給與效率水平現(xiàn)狀良好，取主觀權重50%、客觀權重50%；考慮河湖健康、水生態(tài)的發(fā)展趨勢，取主觀權重70%、客觀權重30%；考慮農(nóng)田水利保障能力需滿足可持續(xù)的發(fā)展要求，力爭提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，取主觀權重50%、客觀權重50%；考慮淮安市經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，水管理能力及發(fā)展保障能力的實施受到限制，取主觀權重60%、客觀權重40%；并對各指標權重做適當調整。詳見表8。

表8 評價指標綜合權重 單位：%

2.3 目標評價得分

根據(jù)淮安市2015年水利基本現(xiàn)代化各指標現(xiàn)狀的測算結果，以及上面計算的綜合權重，進行《規(guī)劃》中期目標評價，具體見表9和表10。

3 結論

《規(guī)劃》中期目標評價得分為88.59分，大于目標值85.00分，這表明規(guī)劃項目的實現(xiàn)程度相對較高，發(fā)揮了應有的效果，基本實現(xiàn)中期目標。

但通過評價目標實現(xiàn)效果與預期的偏差，可以發(fā)現(xiàn)：

(1)區(qū)域防洪除澇治理滯后，應加大區(qū)域防洪除澇建設的投入力度，加快治理險工患段，確保區(qū)域防洪除澇安全。

(2)水質達標率、水土流失治理率、農(nóng)村河道有效治理率有待提高，需在確保防洪安全的基礎上，注重生態(tài)措施，科學制定整治方案。

(3)基層管理服務水平、投入政策到位率、人才結構達標率仍有不足，要確保高質量的設計、科學化的項目管理，以避免項目出現(xiàn)大量工程變更而使投資難以控制。

表9 目標評價指標得分值

表10 規(guī)劃目標六大指標體系得分

(4)水利規(guī)劃思路的轉變，使得傳統(tǒng)水利與新時期的城市發(fā)展不相適應，需進一步豐富設計理念，與社會發(fā)展相協(xié)調。