基于結(jié)構(gòu)方程和物元分析的ULS適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)*

何萍， 周愛蓮

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410114)

隨著現(xiàn)代化城市發(fā)展進(jìn)程的加快，交通擁堵、交通事故、尾氣污染等問題日趨嚴(yán)重，利用地下空間進(jìn)行貨物運(yùn)輸?shù)牡叵挛锪飨到y(tǒng)(ULS)在滿足日益增長(zhǎng)的需求的同時(shí)也在不斷減少負(fù)面外部影響，在城市貨運(yùn)領(lǐng)域具有潛在的可持續(xù)性和競(jìng)爭(zhēng)性。目前多從技術(shù)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、載運(yùn)工具等角度進(jìn)行ULS可行性分析和概念設(shè)計(jì)，Liu Henry等分析了紐約市基于風(fēng)力艙體管道技術(shù)的ULS在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的可行性；Pielage B. J.從載運(yùn)工具參數(shù)、貨物處理、終端布局、控制系統(tǒng)等方面探討了荷蘭OLS-ASH項(xiàng)目的可行性；屈川翔等探討了武漢地下物流系統(tǒng)投資成本、選址布局、施工技術(shù)等問題；潘欣維等基于TOPSIS提出了地下物流系統(tǒng)實(shí)施方案的可行性綜合評(píng)價(jià)方法；何煦等建立了基于灰色模糊的城市地下物流系統(tǒng)建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)模型?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)ULS建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建較少，也很少在分析指標(biāo)信息特點(diǎn)和評(píng)價(jià)問題特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行針對(duì)性處理。該文結(jié)合結(jié)構(gòu)方程模型(SEM)和物元分析判斷ULS在某城市建設(shè)的適應(yīng)程度，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)需改進(jìn)的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。

1 適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)選取及體系構(gòu)建

1.1 ULS適應(yīng)性影響因素分析

開展ULS建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)是對(duì)系統(tǒng)與外界環(huán)境影響因素的適應(yīng)性程度判斷，是其投入實(shí)際應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。參考相關(guān)研究成果，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)環(huán)境、運(yùn)輸能力、社會(huì)與環(huán)境4個(gè)層面進(jìn)行分析。

(1) 經(jīng)濟(jì)條件。ULS建設(shè)耗資巨大，且建設(shè)周期長(zhǎng)，離不開國(guó)家政策的支持。城市的經(jīng)濟(jì)適應(yīng)水平?jīng)Q定其能否承擔(dān)ULS建設(shè)前期的高額投入，考慮一個(gè)項(xiàng)目的成本效益對(duì)其建設(shè)實(shí)施有著非常重要的影響。

(2) 技術(shù)環(huán)境。城市間建設(shè)ULS的能力有所差異，基礎(chǔ)設(shè)施完善程度及技術(shù)發(fā)展水平對(duì)系統(tǒng)建設(shè)具有重要影響。另外，地下空間的開發(fā)對(duì)地層地質(zhì)要求高，建設(shè)過程中需不斷監(jiān)測(cè)周圍地層地質(zhì)條件。ULS建設(shè)規(guī)模和等級(jí)分布不僅要滿足城市近期的貨流量，還需滿足未來(lái)的需求。

(3) 運(yùn)輸能力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)物流效率的期望不斷提高，城市物流體系亟待完善，ULS建設(shè)規(guī)模和供給水平與需求量能否形成動(dòng)態(tài)平衡將影響其投入實(shí)施。ULS主要鋪設(shè)智能物流運(yùn)輸通道，自動(dòng)化程度高，速度快，能有效提高貨物周轉(zhuǎn)量，降低貨損率，大幅提升客戶滿意度。此外，與道路交通的銜接程度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效率也有一定影響。

(4) 社會(huì)與環(huán)境。ULS一般采用清潔能源，能耗低、污染少，建成后能優(yōu)化城市整體環(huán)境，并在一定程度上節(jié)約地面空間，項(xiàng)目對(duì)負(fù)面外部影響的改善能力越強(qiáng)則其適應(yīng)性越強(qiáng)。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初始指標(biāo)集

根據(jù)上述分析，建立圖1所示地下物流適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系初始指標(biāo)集。

1.3 基于SEM的指標(biāo)體系構(gòu)建

通過量表問卷測(cè)試，結(jié)合SEM精選初始指標(biāo)，利用Amos25.0構(gòu)建測(cè)量模型，橢圓形為潛變量，長(zhǎng)方形為觀測(cè)變量，根據(jù)模型修正信息不斷擬合修正，依據(jù)路徑系數(shù)確定指標(biāo)權(quán)重。

圖1 ULS適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系初始指標(biāo)集

1.3.1 調(diào)查問卷數(shù)據(jù)收集及信度、效度檢驗(yàn)

采用Likert5分量表設(shè)計(jì)問卷，按指標(biāo)重要程度賦值5～1，調(diào)查對(duì)象多為地下物流及交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)＜?。共回收問?52份，隨機(jī)抽取246份，其中有效問卷224份，無(wú)效問卷22份，有效回收率為91.06%。

通過SPSS25.0對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行信度和效度檢驗(yàn)，得出4個(gè)構(gòu)面內(nèi)部一致性系數(shù)分別為0.807、0.810、0.791、0.775，總體為0.929，問卷信度較好。KMO值為0.923，且各構(gòu)面巴特利特球形度檢驗(yàn)的Sig顯著性概率均為0.000，內(nèi)在信度較高，適合作因子分析。

1.3.2模型擬合與分析

運(yùn)用Amos25.0采用最大似然估計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證性因子分析，剔除相關(guān)性較大及不顯著指標(biāo)，不斷擬合修正，最終得出標(biāo)準(zhǔn)化后評(píng)價(jià)模型(見圖2)。

通過相對(duì)匹配測(cè)試評(píng)價(jià)模型擬合的優(yōu)劣，結(jié)果見表1。單個(gè)變量系數(shù)在0.05水平下均顯著，模型擬合指標(biāo)各項(xiàng)適配指數(shù)都在可接受范圍內(nèi)，設(shè)定的模型能很好地?cái)M合樣本數(shù)據(jù)。

圖2 ULS適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)方程模型

表1 ULS適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)方程模型擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

1.3.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)式(1)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配:

(1)

得：

w=(wi)=(0.252,0.258,0.231,0.259)T

w1=(w1j)=(0.323,0.368,0.309)T

w2=(w2j)=(0.344,0.374,0.282)T

w3=(w3j)=(0.337,0.356,0.307)T

w4=(w4j)=(0.512,0.488)T

2 基于物元分析的評(píng)價(jià)模型確定

物元分析是研究物元，探討如何求解不相容問題的一種方法。通過物元分析建立多指標(biāo)評(píng)價(jià)模型，可針對(duì)復(fù)雜問題建立形象化模型，定量化得出評(píng)價(jià)結(jié)果，從而較完整、準(zhǔn)確地反映事物的綜合水平。通過物元分析評(píng)價(jià)ULS建設(shè)的適應(yīng)性，可增強(qiáng)評(píng)價(jià)體系的靈活性。

2.1 基于模糊集理論的評(píng)估值定量化

引入模糊集理論定量化處理專家自然語(yǔ)言評(píng)價(jià)值(見表2)。同時(shí)根據(jù)專家工作背景、經(jīng)驗(yàn)等因素確定專家權(quán)重，記W=(w1,…,wp)T，wk表示第k個(gè)專家在評(píng)價(jià)中所占比重，k=1,2,…,p。

表2 三角模糊數(shù)

X′=WX=[(f1,g1,h1),…,(fm,gm,hm)]

(2)

D(xi)=1/5(fi+3gi+hi)

(3)

2.2 建立多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)物元模型

以SEM精選后的11個(gè)指標(biāo)為基礎(chǔ)建立全面評(píng)價(jià)物元模型：

式中：N0為待評(píng)價(jià)單元；Ui為待評(píng)價(jià)單元第i項(xiàng)特征(i=1,2,...,m)；Yi為U的量值。

2.3 建立經(jīng)典域及節(jié)域物元矩陣

當(dāng)Nj為標(biāo)準(zhǔn)事物，第j等級(jí)在特征Uj下取值范圍為Yji=(aji,bji)時(shí)，經(jīng)典域物元表示為：

由標(biāo)準(zhǔn)事物Uj加可轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的事物組成物元N，RN為節(jié)域物元，YNi=(aNi,bNi)為節(jié)域物元關(guān)于Ui所有等級(jí)量值范圍。節(jié)域物元表示為：

式中：(aji,bji)?(aNi,bNi)；i=1,2,…,m。

2.4 關(guān)聯(lián)函數(shù)及關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

(4)

ρ(yi,Yji)=|yi-1/2(aji+bji)|-1/2(bji-aji)

(5)

ρ(yi,YNi)=|yi-1/2(aNi+bNi)|-1/2(bNi-

aNi)

(6)

式中：ρ(yi,Yji)為點(diǎn)yi到經(jīng)典域區(qū)間Yji=(aji,bji)的距離；ρ(yi,YNi)為點(diǎn)yi到經(jīng)典域區(qū)間YNi=(aNi,bNi)的距離。

2.5 計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度并確定評(píng)價(jià)等級(jí)

用關(guān)聯(lián)函數(shù)Kj(N)表示待評(píng)價(jià)對(duì)象符合某等級(jí)范圍的隸屬程度。根據(jù)最大隸屬度原則Kj=max{Kj(N)}確定待評(píng)物元N屬于的等級(jí)j。

3 實(shí)例分析

以武漢市為研究對(duì)象，運(yùn)用上述綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)城市ULS建設(shè)的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1) 經(jīng)典域與節(jié)域的確定。基于語(yǔ)言評(píng)價(jià)與三角模糊數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，綜合考慮專家經(jīng)驗(yàn)、全國(guó)平均水平、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取值確定節(jié)域矩陣，建立等級(jí)為5層的經(jīng)典域矩陣[見式(7)、式(8)]。

(7)

(8)

式中：指標(biāo)U11和U12為定量指標(biāo)(萬(wàn)億元)；其他指標(biāo)為定性指標(biāo)，通過專家打分法獲得。

(2) 待評(píng)物元的確定。根據(jù)5名專家的工作背景、經(jīng)驗(yàn)等設(shè)定指標(biāo)綜合權(quán)重向量，wm=(0.167,0.214,0.238,0.190,0.190)T，依據(jù)式(2)、式(3)建立待評(píng)物元矩陣：

(3) 結(jié)果與分析。根據(jù)指標(biāo)權(quán)重，按式(4)～(6)計(jì)算各評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表3。根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大隸屬度原則確定武漢市ULS適應(yīng)性評(píng)價(jià)等級(jí)為4級(jí)，與實(shí)際情況較相符。其中：經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性為4級(jí)，武漢2019年GDP為1.62萬(wàn)億元，增長(zhǎng)7.4%；社會(huì)物流總額4萬(wàn)億元，增長(zhǎng)9.7%，物流業(yè)廣闊的發(fā)展前景成為推進(jìn)ULS建設(shè)的關(guān)鍵之一；技術(shù)環(huán)境為3級(jí)，武漢地區(qū)地表上覆大量第四系沉積層，地下水資源豐富，地下管道開挖時(shí)需特別注意，以減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，排除施工安全隱患。

表3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)環(huán)境、運(yùn)輸能力、社會(huì)與環(huán)境效益層面構(gòu)建ULS適應(yīng)性初始評(píng)價(jià)指標(biāo)集，采用SEM對(duì)指標(biāo)集進(jìn)行擬合修正、分配權(quán)重，解決各指標(biāo)間多重共線性問題，提高其客觀性和可靠性。模型評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際相吻合，該方法合理、有效。還可通過對(duì)各特征量值關(guān)聯(lián)度的分析，揭示待評(píng)價(jià)對(duì)象的利弊面，尋求進(jìn)一步改進(jìn)的切入點(diǎn)，為項(xiàng)目后期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。