低碳視角下熵權(quán)-TOPSIS法的航空貨運(yùn)樞紐選址研究

摘 要：文章以低碳為目標(biāo)研究航空貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)樞紐機(jī)場(chǎng)的選擇，構(gòu)建航空貨運(yùn)樞紐機(jī)場(chǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，涵蓋貨運(yùn)規(guī)模、運(yùn)營(yíng)成效、經(jīng)濟(jì)支撐和低碳發(fā)展4個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，旅客吞吐量、貨郵吞吐量、飛機(jī)起降架次、機(jī)場(chǎng)投訴情況、航班出港準(zhǔn)點(diǎn)率、所在城市GDP和貨運(yùn)規(guī)模以及碳排放情況8個(gè)二級(jí)指標(biāo)。文章從全國(guó)各大機(jī)場(chǎng)中選取具有一定規(guī)模和代表性的25家機(jī)場(chǎng)，運(yùn)用熵權(quán)-TOPSIS方法對(duì)航空貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得出機(jī)場(chǎng)的綜合排名情況，為航空貨運(yùn)樞紐機(jī)場(chǎng)的選址提供參考。

關(guān)鍵詞：低碳；熵權(quán)-TOPSIS法；航空貨運(yùn)樞紐

中圖分類號(hào)：F124.50；V353 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.22.038

Abstract： Considering the low-carbon goal， the paper studies the selection of hub airports for air cargo network， and constructs the evaluation indicators of air cargo hub airports， which covers four first-level evaluation indicators， including freight scale， operational effectiveness， economic support and low-carbon development， and eight two-level indicators， including passenger throughput， cargo throughput， number of aircraft take-offs and landings， airport complaints， on-time departure rate， the city's GDP， cargo size and carbon emissions. This paper selects 25 airports with certain scale and representativeness from the major airports in China， analyzes the data of air cargo airports by using the entropy weight-TOPSIS method， and obtains the comprehensive ranking of airports. It provides references for the location of air cargo hub airports.

Key words： low-carbon; entropy weight-TOPSIS method; air cargo hub

收稿日期：2024-07-02

基金項(xiàng)目：2023年度橫向課題資助項(xiàng)目“綠色發(fā)展背景下物流管理優(yōu)化研究”（2023321101000319）；2022年度江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)重點(diǎn)課題資助項(xiàng)目“構(gòu)建基于現(xiàn)代學(xué)徒制的航空物流管理專業(yè)人才培養(yǎng)路徑”（JATC22020103）；鎮(zhèn)江市第六期“169工程”學(xué)術(shù)技術(shù)新秀培養(yǎng)對(duì)象項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：劉曉麗（1988—），女，山東臨沂人，江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，碩士，研究方向：航空物流管理、航空物流職業(yè)教育。

引文格式：劉曉麗．低碳視角下熵權(quán)-TOPSIS法的航空貨運(yùn)樞紐選址研究[J]．物流科技，2024，47（22）：150-154.

0 引 言

近年來(lái)，隨著市場(chǎng)需求的持續(xù)擴(kuò)大和民航的快速發(fā)展，航空貨物運(yùn)輸量呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。為提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，需要對(duì)航空貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)與規(guī)劃，而航空貨運(yùn)樞紐選址的確定作為航空貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中重要的一環(huán)，涉及航空貨運(yùn)樞紐的數(shù)量、位置、類別，以及樞紐節(jié)點(diǎn)與非樞紐節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建關(guān)系等。對(duì)航空貨運(yùn)樞紐選擇的研究，目前有學(xué)者通過(guò)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，以網(wǎng)絡(luò)總成本最低為目標(biāo)，設(shè)置模型參數(shù)，運(yùn)用遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等確定樞紐的數(shù)量和位置[1]；也有學(xué)者通過(guò)熵權(quán)-TOPSIS法和聚類分析法對(duì)貨運(yùn)航線的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，根據(jù)航線評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)各大機(jī)場(chǎng)進(jìn)行排序，從而確定機(jī)場(chǎng)在航線網(wǎng)絡(luò)中是否需要被設(shè)為樞紐機(jī)場(chǎng)[2]。

航空貨運(yùn)在為社會(huì)提供方便、高效的運(yùn)輸服務(wù)的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生大量碳排放。目前，全球民航運(yùn)輸業(yè)碳排放量已超過(guò)ICAO預(yù)測(cè)值的70%，為控制碳排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，國(guó)際上提出航空業(yè)要在2050年前后實(shí)現(xiàn)碳中和；中國(guó)也明確提出了“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)，民航業(yè)也先后發(fā)布《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”民航綠色發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》《2022中國(guó)民航綠色發(fā)展政策與行動(dòng)》等專項(xiàng)文件，強(qiáng)調(diào)中國(guó)民航要實(shí)現(xiàn)綠色、低碳發(fā)展；專家學(xué)者也相繼開展對(duì)航空貨運(yùn)的綠色發(fā)展研究[3-4]，推動(dòng)樞紐機(jī)場(chǎng)、航空公司優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少碳排放，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。因此，考慮在低碳背景下，運(yùn)用熵權(quán)-TOPSIS法對(duì)航空貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，以為樞紐節(jié)點(diǎn)的選擇提供參考。

1 航空貨運(yùn)樞紐選址評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 指標(biāo)選取原則

航空貨運(yùn)樞紐選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建要能客觀、全面、科學(xué)地反映機(jī)場(chǎng)的綜合情況，構(gòu)建指標(biāo)時(shí)應(yīng)遵循以下原則[5]。

指標(biāo)應(yīng)能客觀代表航空貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)樞紐的特征。所選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)和指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源要具有一定的客觀性，能夠通過(guò)客觀數(shù)據(jù)或等級(jí)得出機(jī)場(chǎng)航空貨運(yùn)的差異，呈現(xiàn)航空貨運(yùn)樞紐機(jī)場(chǎng)的特點(diǎn)和需求。

指標(biāo)應(yīng)能全面綜合地反映航空貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)的實(shí)力。在低碳綠色發(fā)展的視角下，構(gòu)建指標(biāo)體系應(yīng)當(dāng)既考慮機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)能力、服務(wù)質(zhì)量和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又融入碳排放因素，具有全面綜合性。

指標(biāo)應(yīng)具有一定的科學(xué)性。評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量的確定和內(nèi)涵的解釋要符合科學(xué)規(guī)律，航空貨運(yùn)樞紐選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系數(shù)量既不能過(guò)多，要具有一定的代表性和歸納性，也不能過(guò)少，以免對(duì)機(jī)場(chǎng)的評(píng)價(jià)不夠完整；同時(shí)，指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和最終的評(píng)價(jià)結(jié)果也要具有科學(xué)性。

1.2 指標(biāo)構(gòu)建

航空貨運(yùn)樞紐機(jī)場(chǎng)的選擇要全面考慮機(jī)場(chǎng)的綜合實(shí)力、地理位置、機(jī)場(chǎng)所在地區(qū)的政策與經(jīng)濟(jì)支撐以及低碳綠色發(fā)展背景，遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則，借鑒對(duì)樞紐機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)的研究。本文從貨運(yùn)規(guī)模、運(yùn)營(yíng)成效、經(jīng)濟(jì)支撐和低碳發(fā)展4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，構(gòu)建旅客吞吐量、貨郵吞吐量、飛機(jī)起降架次、機(jī)場(chǎng)投訴情況、航班出港準(zhǔn)點(diǎn)率、所在城市GDP、所在城市貨運(yùn)規(guī)模、碳排放情況8個(gè)二級(jí)指標(biāo)，并給每個(gè)指標(biāo)的含義進(jìn)行解釋，不同指標(biāo)值對(duì)于評(píng)價(jià)機(jī)場(chǎng)的價(jià)值方向性不同，有的指標(biāo)數(shù)值越高，說(shuō)明其越符合樞紐機(jī)場(chǎng)的要求，即屬于正向指標(biāo)，反之則為逆向指標(biāo)。具體內(nèi)容如表1所示。

指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)民用航空局官網(wǎng)、機(jī)場(chǎng)官網(wǎng)、《2022從統(tǒng)計(jì)看民航》和地方城市統(tǒng)計(jì)年鑒等。

2 熵權(quán)-TOPSIS模型

2.1 熵權(quán)法

熵權(quán)法最初由Shannon開始將熵引入，以度量系統(tǒng)的不確定性，用信息熵來(lái)說(shuō)明一條信息中所包含的信息量，進(jìn)而采用熵權(quán)法測(cè)評(píng)指標(biāo)的權(quán)重。熵權(quán)法是一種基于評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)判斷權(quán)重的客觀方法。通常來(lái)講，評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵越大，說(shuō)明指標(biāo)值的變異程度越小，為我們提供的信息量越小，在評(píng)價(jià)指標(biāo)中的重要性越低，即權(quán)重越??；反之，如果評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵越小，表明指標(biāo)值的變異程度越大，所提供的信息量就越多，在評(píng)價(jià)指標(biāo)中的重要性越高，即權(quán)重越大。

熵權(quán)法的具體步驟如下。

2.1.1 建立初始指標(biāo)矩陣

梳理各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)，建立指標(biāo)初始矩陣如下：

從矩陣可得出共有m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，選擇了n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，X為初始指標(biāo)矩陣，xij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)為某一段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2.1.2 指標(biāo)矩陣標(biāo)準(zhǔn)化

初始指標(biāo)矩陣中，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方向性不同，如有的指標(biāo)數(shù)值越大越好，為正向指標(biāo)；有的則指標(biāo)數(shù)值越小，說(shuō)明評(píng)價(jià)指標(biāo)越好，為逆向指標(biāo)。這就需要對(duì)初始指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除評(píng)價(jià)指標(biāo)的正逆性。

針對(duì)正向指標(biāo)進(jìn)行正向化處理：

針對(duì)逆向指標(biāo)進(jìn)行逆向化處理：

得到新的標(biāo)準(zhǔn)化的矩陣：

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)化矩陣歸一化

由于評(píng)價(jià)指標(biāo)中不同指標(biāo)的數(shù)據(jù)單位有所不同，為去除數(shù)據(jù)單位的影響，還需要對(duì)指標(biāo)矩陣進(jìn)行歸一化處理。歸一化處理方法為：

得到歸一化矩陣：

2.1.4 確定指標(biāo)權(quán)重值

計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)信息熵ej：

確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重wj：

因此，得到如下評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重矩陣：

2.2 熵權(quán)- TOPSIS模型

熵權(quán)- TOPSIS評(píng)價(jià)法是一種綜合應(yīng)用熵權(quán)法和TOPSIS評(píng)價(jià)的多屬性決策方法。模型的基本構(gòu)建過(guò)程為：首先，依據(jù)熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；其次，對(duì)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行賦權(quán)處理；然后分別計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)中的“正理想解”和“負(fù)理想解”；再次，確定各評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)與“正理想解”和“負(fù)理想解”的距離；最后，計(jì)算各對(duì)象評(píng)價(jià)指標(biāo)的“正負(fù)理想解”中垂線，并對(duì)此進(jìn)行排序，確定評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣[7]。具體過(guò)程如下。

2.2.1 構(gòu)建加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)判斷矩陣

其中：W為評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重矩陣；wj為各指標(biāo)的權(quán)重；Z為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣，T為加權(quán)后的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)矩陣。

2.2.2 確定“正理想解T +”“負(fù)理想解T -”

2.2.3 確定評(píng)價(jià)對(duì)象到“正理想解T +”和“負(fù)理想解T -”的距離，在此采用歐式空間距離

2.2.4 計(jì)算相對(duì)接近度

3 低碳視角下熵權(quán)-TOPSIS法的航空貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究

3.1 數(shù)據(jù)選取

從中國(guó)民用航空局官網(wǎng)信息的公開統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中查看機(jī)場(chǎng)各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)情況，在綜合考慮機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)情況和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素下選取25個(gè)機(jī)場(chǎng)作為評(píng)價(jià)對(duì)象，結(jié)合2023—2024年各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行熵權(quán)-TOPSIS 分析，機(jī)場(chǎng)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)具體見表2和表3。

表2數(shù)據(jù)主要為各機(jī)場(chǎng)2023年吞吐量情況以及機(jī)場(chǎng)所在城市的GDP和貨物運(yùn)輸總量。

表3數(shù)據(jù)主要選取了2023年第一季度機(jī)場(chǎng)投訴受理數(shù)量和2024年2月份機(jī)場(chǎng)出港準(zhǔn)時(shí)率，碳排放情況使用了中國(guó)民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)2022年度和2023年度“雙碳機(jī)場(chǎng)”評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)結(jié)果從一星到五星分為5個(gè)等級(jí)。

3.2 計(jì)算結(jié)果

采用SPSSAU軟件進(jìn)行熵權(quán)-TOPSIS分析運(yùn)算，得各到機(jī)場(chǎng)綜合排名結(jié)果，如表4和表5所示。

可以看出，在8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，碳排放情況權(quán)重最高，表明目前各機(jī)場(chǎng)在碳排放方面差異較大，有的機(jī)場(chǎng)已經(jīng)被評(píng)為三星級(jí)“雙碳機(jī)場(chǎng)”，有的還沒有入選；其次，貨郵吞吐量也存在明顯的差距，廣州白云機(jī)場(chǎng)的貨郵吞吐量為三亞/鳳凰機(jī)場(chǎng)的20多倍。各指標(biāo)權(quán)重能夠較好地反映低碳發(fā)展背景下的航空貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)情況，得出排名前五的機(jī)場(chǎng)為上海浦東機(jī)場(chǎng)、深圳寶安機(jī)場(chǎng)、北京首都機(jī)場(chǎng)、上海虹橋機(jī)場(chǎng)和杭州蕭山機(jī)場(chǎng)，可考慮為碳排放背景下航空貨運(yùn)樞紐機(jī)場(chǎng)的選址提供參考和指導(dǎo)。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)構(gòu)建低碳背景下航空貨運(yùn)樞紐機(jī)場(chǎng)選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)-TOPSIS方法得出25家機(jī)場(chǎng)的綜合排名情況。由于各機(jī)場(chǎng)在低碳發(fā)展情況方面差距較大，因而得出的排名情況同傳統(tǒng)以客、貨郵運(yùn)量得出的排名存在一定的區(qū)別，為考慮碳排放情況的航空貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)樞紐選址提供了參考。這也反映了機(jī)場(chǎng)要加強(qiáng)碳排放控制的重要性，如廣州白云機(jī)場(chǎng)作為客運(yùn)和貨運(yùn)排名前列的機(jī)場(chǎng)，要進(jìn)一步減少碳排放，達(dá)到“雙碳機(jī)場(chǎng)”評(píng)價(jià)要求，助力民航綠色可持續(xù)發(fā)展。本文也存在一定的局限性，指標(biāo)體系建設(shè)，可以隨著機(jī)場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)一步優(yōu)化，在數(shù)據(jù)的獲取和選擇方面還可以進(jìn)行再挖掘，以全面、及時(shí)反映機(jī)場(chǎng)的綜合情況。

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