基于熵權(quán)-TOPSIS模型的大風(fēng)浪條件下引航員登船水域選址

周寧 范中洲 趙羿

摘要：為保障大風(fēng)浪條件下引航員登船安全、周邊船和被引船的安全以及港口的安全高效運(yùn)營(yíng)，選取合理的引航員登船水域至關(guān)重要。綜合考慮熵權(quán)法和TOPSIS法的優(yōu)點(diǎn)，基于熵權(quán)-TOPSIS模型對(duì)大風(fēng)浪條件下引航員登船水域進(jìn)行優(yōu)選研究。以大風(fēng)浪條件下廣州港引航員登船水域選址為例，運(yùn)用該模型對(duì)3個(gè)備選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，求得方案2的相對(duì)貼近度最大。該方案所述的引航員登船水域?yàn)榇箫L(fēng)浪條件下最優(yōu)登船水域，且與實(shí)際選址一致。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，該模型較為可靠，實(shí)用性強(qiáng)。

關(guān)鍵詞： 引航員登船水域; 大風(fēng)浪天氣; 熵權(quán); TOPSIS法; 選址模型; 相對(duì)貼近度

中圖分類號(hào)： U698 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract： In order to ensure the safety of pilot boarding， the safety of surrounding ships and the piloted ship， and the safe and efficient operation of ports， it is of vital importance to select reasonable pilot boarding waters. Considering the advantages of the entropy weight method and TOPSIS method， the optimal selection of pilot boarding waters under rough weather is studied based on the entropy weight and TOPSIS model. Taking the location of pilot boarding wasters of Guangzhou Port under rough weather as an example， the model is used to evaluate the three alternative schemes， and the second scheme is the closest to the best. The second scheme is the optimal boarding waters under rough weather and consistent with the actual location. The model is proved to be reliable and practical through a real example.

Key words： pilot boarding waters; rough weather; entropy weight; TOPSIS method; location model; relative closeness

0 引 言

在大風(fēng)浪條件下，引航員登船安全受到威脅，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成船舶大量積壓從而導(dǎo)致船期延誤和碼頭空置，影響港口運(yùn)營(yíng)。設(shè)置大風(fēng)浪條件下引航員登船水域可減少對(duì)引航員的人身?yè)p害，彌補(bǔ)惡劣天氣給船方和港方帶來(lái)的損失。我國(guó)對(duì)外籍船實(shí)行強(qiáng)制引航制度，對(duì)本國(guó)籍船提供引航服務(wù)，因此引航員登船水域相對(duì)接近外海，但為確保大風(fēng)浪期間引航員安全，允許引航員登離船點(diǎn)往內(nèi)海方向移動(dòng)。交通運(yùn)輸部于2007年頒布第46號(hào)文件《關(guān)于公布全國(guó)主要港口引航員登輪點(diǎn)的公告》對(duì)全國(guó)引航員登離船點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整和劃定，并在2012、2013年以及近3年增設(shè)和調(diào)整了引航員登離船水域[1]。雖逐漸將惡劣天氣因素考慮進(jìn)來(lái)，但部分登船水域存在遮蔽性差、大風(fēng)浪對(duì)引航接送影響較大的情況，因此大風(fēng)浪條件下引航員登船水域的選取很重要。引航員登船水域的選址通常有兩種：一種是在錨地登船，這可能涉及錨地的選址;一種是在船舶航行中登船。本文主要研究在大風(fēng)浪條件下在船舶航行中引航員登船水域的選址問題。

當(dāng)前我國(guó)對(duì)此還在進(jìn)行不斷的研究。崔曉鳴[2]介紹了上海海事局增設(shè)的長(zhǎng)江口深水航道和南槽航道大風(fēng)浪引航作業(yè)區(qū)的航道情況和潮汐氣象特點(diǎn)，并提出了引航員登離船注意事項(xiàng)及航法。陳信華等[3]分析了福州港各港區(qū)的水域概況，發(fā)現(xiàn)原有登船水域存在的不足并提出了相關(guān)建議。梁葉根[4]對(duì)廣州港桂山西位置的引航員登離船水域的設(shè)置提出了相關(guān)建議。汪競(jìng)峰等[5]引入了云模型，通過與引航員登船水域相關(guān)影響因素的結(jié)合對(duì)初選水域進(jìn)行云發(fā)生器計(jì)算，得到相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序。王群朋等[6]采用遺傳算法從安全性、經(jīng)濟(jì)性、效率性3個(gè)方面進(jìn)行分析，得出登船水域的最優(yōu)選址方案。

熵權(quán)法[7-8]是一種客觀的賦權(quán)方法，能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行充分利用，信息損失少，能在很大程度上減少人的因素的影響。利用它對(duì)多個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象賦權(quán)時(shí)，計(jì)算過程簡(jiǎn)單，一次計(jì)算就能得出適應(yīng)各評(píng)價(jià)對(duì)象的指標(biāo)權(quán)重，且綜合考慮多個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重，減少偶然情況的發(fā)生，得到的權(quán)重更加合理和客觀。逼近理想解排序法[9-11]（technique for order preference by similarity to an ideal solution， TOPSIS）是一種在多方案多層性決策分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究中行之有效的方法，可用于多評(píng)價(jià)單元，應(yīng)用靈活，數(shù)學(xué)計(jì)算比較簡(jiǎn)單，且能夠充分利用原始數(shù)據(jù)，信息損失較少。大風(fēng)浪條件下引航員登船水域的選址研究需要對(duì)多種影響因素進(jìn)行考慮，因此可將TOPSIS引入到引航員登船水域選址研究中。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)對(duì)登船水域和大風(fēng)浪條件下船舶引航和引航員登船安全方面的相關(guān)研究，識(shí)別大風(fēng)浪條件下影響引航員登船安全的因素，構(gòu)建選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用熵權(quán)法[12-14]確定指標(biāo)權(quán)重，得到熵權(quán)-TOPSIS模型[15-17]。運(yùn)用該模型計(jì)算各選址方案的相對(duì)貼近度，選出最優(yōu)選址方案，并與實(shí)際結(jié)果相比以驗(yàn)證該模型的實(shí)用性。

1 模型的建立

大風(fēng)浪條件下引航員登船水域的選取主要是為了保障引航員登船安全，選取自然條件、水域條件、交通條件和船舶條件4個(gè)量化指標(biāo)，使用熵權(quán)-TOPSIS模型計(jì)算各選址方案的相對(duì)貼近度，并進(jìn)行優(yōu)劣排序?；陟貦?quán)-TOPSIS模型的引航員登船水域最優(yōu)選址求解過程見圖1。

由表3可知，F(xiàn)2>F1>F3，即方案2的相對(duì)貼近度最大，這是因?yàn)榉桨?所選水域位于廣州港第五分道通航水域，遮蔽性好，風(fēng)力影響較小，水流緩慢，浪高較低，附近礙航物相對(duì)較少，交通流復(fù)雜程度相對(duì)較低。方案1和方案3附近水域交通流相對(duì)復(fù)雜，以往交通事故量相對(duì)較多且通航環(huán)境相對(duì)較差，計(jì)算出來(lái)的相對(duì)貼近度較小。單從影響指標(biāo)因素方面考慮[19]，方案2為最優(yōu)登船方案，且實(shí)際選址結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相符，從而驗(yàn)證了該模型的有效性和正確性。

3 結(jié) 論

大風(fēng)浪條件下引航員登離船水域的合理選址是引航員人身安全和港口運(yùn)營(yíng)的重要保障。本文從引航員登船安全入手，結(jié)合引航員登船水域的選址原則構(gòu)建大風(fēng)浪條件下引航員登船水域選址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，有助于更加全面系統(tǒng)地衡量引航員登船安全。采用熵權(quán)-TOPSIS模型對(duì)廣州港引航員登船水域的3個(gè)備選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到的最優(yōu)選址方案與實(shí)際選址方案一致，為后續(xù)港口建設(shè)中大風(fēng)浪條件下引航員登船水域的選址決策提供指導(dǎo)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

由于影響引航員登船水域選址的因素較為復(fù)雜，并且在用熵權(quán)法確定權(quán)重時(shí)，所需的指標(biāo)值因各水域情況不同而有一定的偏差，且不同水域同一指標(biāo)因素的影響程度可能不同，因此在確定其權(quán)重時(shí)運(yùn)用組合權(quán)重會(huì)更好。后續(xù)將考慮組合運(yùn)用模糊層次分析法與熵權(quán)法來(lái)確定權(quán)重。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部. 交通運(yùn)輸部關(guān)于調(diào)整2019年全國(guó)引航員登離輪水域的公告[EB/OL]. （2019-02-13）[2019-04-24]. http：//xxgk.mot.gov.cn/jigou/haishi/201902/t20190218_3167074.html.

[2] 崔曉鳴. 上海港大風(fēng)浪引航作業(yè)區(qū)登離輪注意事項(xiàng)[J]. 中國(guó)水運(yùn)， 2016， 16（1）： 33-34.

[3] 陳信華， 李道科. 福州港引航員登離輪水域使用評(píng)析[J]. 世界海運(yùn)， 2013， 36（11）： 31-35.

[4] 梁葉根. 廣州港桂山西引航員登/離船水域設(shè)置的建議[M]//中國(guó)引航協(xié)會(huì)， 中國(guó)航海學(xué)會(huì)引航專業(yè)委員會(huì). 中國(guó)引航論文集. 上海： 上海浦江教育版社有限公司， 2018： 96.

[5] 汪競(jìng)峰， 周品江， 劉通. 引航員登離輪水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J]. 中國(guó)水運(yùn)， 2015（7）： 68-70.

[6] 王群朋， 唐存寶， 郝軼卓， 等. 基于遺傳算法的引航員登船水域選址研究[J]. 廣州航海學(xué)院學(xué)報(bào)， 2017， 25（4）： 8-11.

[7] 張長(zhǎng)聰， 劉慶華， 劉根， 等. 基于改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析的雷達(dá)費(fèi)用驅(qū)動(dòng)因子選取方法[J/OL]. 兵器裝備工程學(xué)報(bào)， 2019， 40（8）： 130-135. DOI： 10.11809/bqzbgcxb2018.08.026.

[8] 張濤， 畢毅. 基于熵權(quán)法和模糊集的船舶操縱性綜合評(píng)價(jià)研究[J]. 中國(guó)艦船研究， 2013， 8（3）： 45-49. DOI： 10.3969/j.issn.1673.3185.2013.03.009.

[9] 來(lái)士龍. 基于熵權(quán)和TOPSIS法的變電站選址研究[D]. 北京： 華北電力大學(xué)， 2011.

[10] 郭軼， 周丹. 基于TOPSIS/DEA/AHP法的物流配送中心選址問題分析[J]. 重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2009， 23（11）： 76-80， 89.

[11] 趙遠(yuǎn)飛， 陳國(guó)華. 基于改進(jìn)逼近理想解排序法（TOPSIS）的應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)化選址模型研究[J]. 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)， 2008， 18（9）： 22-28.

[12] 趙嶷飛， 萬(wàn)俊強(qiáng). 基于集對(duì)分析的航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2018， 18（5）： 1711-1715.

[13] 黃萍， 徐晶晶. 基于熵權(quán)物元可拓模型的煤礦透水安全評(píng)價(jià)[J]. 安全與環(huán)境工程， 2017， 24（6）： 144-148.

[14] 顧曉光， 馬義中， 張延靜， 等. 基于置信水平和熵權(quán)法的參數(shù)和容差經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)[J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2017， 49（11）： 73-80. DOI： 10.11918/j.issn.0367-6234.20171084.

[15] 王晨， 江福才， 馬全黨. 基于熵權(quán)TOPSIS模型的航道引航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2016， 16（3）： 33-37.

[16] 匡海波， 陳樹文. 基于熵權(quán)TOPSIS的港口綜合競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)模型研究與實(shí)證[J]. 科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理， 2007（10）： 157-162.

[17] 劉天壽， 匡海波， 劉家國(guó)， 等. 區(qū)間數(shù)熵權(quán)TOPSIS的港口安全管理成熟度評(píng)價(jià)[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2019， 40（5）： 1025-1030. DOI： 10.11990/jheu.201801043.

[18] 康琳， 朱軍， 李維煉. 基于潰壩洪水模型的山區(qū)堰塞湖避難場(chǎng)所選址[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)， 2018， 27（5）： 39-45. DOI： 10.13577/j.jnd.2018.0505.

[19] 陳俊鋒， 翁建軍， 吳兵， 等. 基于熵權(quán)-TOPSIS的水上機(jī)場(chǎng)選址研究[J]. 交通信息與安全， 2018， 36（2）： 112-119. DOI： 10.3963/j.issn.1674-4861.2018.02.016.

（編輯 趙勉）