基于三角白化權(quán)函數(shù)的災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估模型構(gòu)建研究

童沁妍，鞏在武*，肖 芳，張麗杰

(1.南京信息工程大學(xué) 管理工程學(xué)院，南京 210044)(2.中國(guó)氣象局 氣象發(fā)展與規(guī)劃院，北京 100081)

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化進(jìn)程加快，使得極端天氣出現(xiàn)次數(shù)增加，各類(lèi)氣象災(zāi)害發(fā)生的頻率也明顯上升，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展.統(tǒng)計(jì)資料表明，氣象災(zāi)害每年給我國(guó)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占到GDP 的3%～6%[1].因此，有效的氣象災(zāi)害綜合治理能力不僅可以保證人民的生命安全，還可以降低經(jīng)濟(jì)損失.

氣象災(zāi)害治理能力評(píng)價(jià)的研究主要包括3個(gè)方面：一是對(duì)災(zāi)害政策法規(guī)的研究[2-3]；二是對(duì)氣象災(zāi)害評(píng)估內(nèi)容的研究.通過(guò)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的梳理，目前氣象災(zāi)害的評(píng)估主要集中在氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和氣象災(zāi)害應(yīng)急管理能力評(píng)估兩個(gè)方面[4-9]；三是對(duì)氣象災(zāi)害評(píng)估方法的研究.為提高災(zāi)害評(píng)估能力，國(guó)內(nèi)外學(xué)者大多采用基于指標(biāo)的綜合評(píng)估方法和構(gòu)建評(píng)估模型，來(lái)進(jìn)行氣象災(zāi)害評(píng)估研究[10-14].上述研究對(duì)氣象災(zāi)害綜合治理能力分析搭建了比較科學(xué)的框架，但在處理小樣本、貧信息情境下不同地區(qū)各行政單元?dú)庀鬄?zāi)害綜合治理能力指標(biāo)及科學(xué)綜合評(píng)價(jià)方面的研究，還需進(jìn)一步展開(kāi).

氣象災(zāi)害治理能力評(píng)價(jià)建模研究主要涉及層次分析法、灰色綜合評(píng)價(jià)法以及綜合評(píng)價(jià)方法的“兩兩集成”等方法.其中在處理樣本信息貧乏和貧信息的不確定性較高等方面，白化權(quán)函數(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì).三角白化權(quán)函數(shù)經(jīng)常用于處理數(shù)據(jù)樣本相對(duì)較少，數(shù)據(jù)信息不確定性較高的小樣本多屬性決策問(wèn)題，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用到環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、水質(zhì)分析系統(tǒng)研究等領(lǐng)域[15-18]，取得了良好的效果.

文中構(gòu)建一套更科學(xué)合理的氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估指標(biāo)體系，結(jié)合灰色聚類(lèi)分析法中的三角白化權(quán)函數(shù)，對(duì)我國(guó)31個(gè)省份2014—2018年的氣象災(zāi)害綜合治理能力進(jìn)行評(píng)估.根據(jù)評(píng)估結(jié)果總結(jié)出不同區(qū)域氣象災(zāi)害治理能力存在的優(yōu)缺點(diǎn)，為提高氣象災(zāi)害綜合治理能力提供幫助.

1 氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估方法

通過(guò)構(gòu)建氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估指標(biāo)體系，采用三角白化權(quán)函數(shù)的灰色評(píng)價(jià)與信息熵融合的方法，來(lái)評(píng)估我國(guó)不同省份的氣象災(zāi)害綜合治理能力.氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建為：

(1)指標(biāo)初選.根據(jù)氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估的目的，以及公私合作的治理理念、災(zāi)害過(guò)程管理思想、區(qū)域?yàn)?zāi)害理論、應(yīng)急管理模式等相關(guān)理論，初步確定了與治理階段相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)體系.

(2)專(zhuān)家咨詢(xún).通過(guò)征求中國(guó)氣象局氣象發(fā)展與規(guī)劃院的多位專(zhuān)家的意見(jiàn)，對(duì)初步確定的指標(biāo)進(jìn)行篩選.

(3)科學(xué)設(shè)置.根據(jù)專(zhuān)家的意見(jiàn)，進(jìn)行調(diào)整，確定最終的氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估指標(biāo)體系.

在確定評(píng)估指標(biāo)體系之后，根據(jù)可操作性強(qiáng)且計(jì)算權(quán)重的方法比較客觀，能夠避免主觀賦權(quán)的弊端等特點(diǎn)，選擇熵值法來(lái)計(jì)算評(píng)估指標(biāo)體系的權(quán)重[19-20].以年為單位，依次對(duì)2014—2018連續(xù)五年的數(shù)據(jù)通過(guò)信息熵計(jì)算來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算出每一年的指標(biāo)權(quán)重，以權(quán)重五年的均值作為每個(gè)指標(biāo)的最后評(píng)價(jià)權(quán)重(表1).

表1 氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估指標(biāo)體系及權(quán)重Table 1 Evaluation index system and weights of comprehensive management ability of meteorological disasters

2 基于三角白化權(quán)函數(shù)的氣象災(zāi)害綜合治理能力灰色評(píng)估

2.1 基于中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)的灰色評(píng)估原理及步驟

2.1.1 評(píng)價(jià)灰類(lèi)的確定

為了客觀充分地反映我國(guó)各省份氣象災(zāi)害綜合治理能力，把19個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值分為“弱、較弱、一般、較強(qiáng)、強(qiáng)”5個(gè)評(píng)價(jià)灰類(lèi)，用數(shù)字分別表示為 “1、2、3、4、5”.灰類(lèi)劃分方法是，在考慮指標(biāo)值越小越優(yōu)型、越大越優(yōu)型的基礎(chǔ)上，把所有評(píng)價(jià)單元同一個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值作為劣灰類(lèi)與優(yōu)灰類(lèi)的端點(diǎn)值.

2.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)取值區(qū)域的延拓

對(duì)我國(guó)氣象災(zāi)害綜合治理能力的各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行向左、向右延拓，延拓值為各個(gè)指標(biāo)均值的倍數(shù)，確定各個(gè)指標(biāo)的延拓值.

2.1.3 建立氣象災(zāi)害綜合治理能力的白化權(quán)函數(shù)表達(dá)式

指標(biāo)X1的三角白化權(quán)函數(shù)表達(dá)式分別為：

2.1.4 計(jì)算各指標(biāo)的白化權(quán)聚類(lèi)系數(shù)

表2 2014—2018年各省份氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估指標(biāo)白化權(quán)聚類(lèi)系數(shù)最大值Table 2 Maximum value of whitening weight clustering coefficient for the evaluation index of the comprehensive management of meteorological disasters in each province from 2014 to 2018

2.2 結(jié)果分析

(1)2014年，我國(guó)華北地區(qū)和東北地區(qū)的氣象災(zāi)害綜合治理能力都屬于“弱”灰類(lèi)，其4種能力的指標(biāo)數(shù)據(jù)明顯低于其他地區(qū).以江蘇為代表的8個(gè)地區(qū)均屬于氣象災(zāi)害綜合治理能力(較弱)省份，以貴州為代表的6個(gè)地區(qū)屬于氣象災(zāi)害綜合治理能力(一般)省份.

(2)2015年，我國(guó)31個(gè)省份氣象災(zāi)害綜合治理能力在研究階段整體仍然不太樂(lè)觀，華北地區(qū)和東北地區(qū)依舊處于“弱”灰類(lèi)，相比2014年，上海市的氣象災(zāi)害綜合治理能力由“弱”灰類(lèi)變?yōu)椤拜^弱”灰類(lèi)，江蘇省和四川省的氣象災(zāi)害綜合治理能力由“較弱”灰類(lèi)變?yōu)椤耙话恪被翌?lèi).

(3)2016年，以北京為代表的17個(gè)地區(qū)均屬于氣象災(zāi)害綜合治理能力(弱)的省份.廣東省屬于氣象災(zāi)害綜合治理能力(較強(qiáng))省份，其總庫(kù)容數(shù)為448.31億立方米、天氣雷達(dá)觀測(cè)數(shù)量為10個(gè)、氣象自動(dòng)觀測(cè)站數(shù)量為2 324個(gè)、閃電定位監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)站數(shù)為9個(gè)、衛(wèi)星資料接收站數(shù)為9個(gè)、氣象預(yù)警信息社會(huì)單元覆蓋率和廣電媒體覆蓋率均為100%.這些指標(biāo)數(shù)據(jù)相比于前兩年有所提高并且高于大部分省份.

(4)2017年，華中地區(qū)和華東地區(qū)的氣象災(zāi)害綜合治理能力均有所提升，所屬灰類(lèi)主要在“較弱”和“一般”.只有上海仍屬于“弱”灰類(lèi).上海市的氣象災(zāi)害防御規(guī)劃省、市、縣覆蓋率是33.33%、總庫(kù)容數(shù)為不到1億立方米、天氣雷達(dá)觀測(cè)數(shù)量為2個(gè)、氣象自動(dòng)觀測(cè)站數(shù)量為230個(gè)、閃電定位監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)站數(shù)為4個(gè)、衛(wèi)星資料接收站數(shù)為6個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他省份.廣東省的氣象災(zāi)害綜合治理能力由2016年的“較強(qiáng)”灰類(lèi)變?yōu)椤皬?qiáng)”灰類(lèi).

(5)2018年，我國(guó)氣象災(zāi)害綜合治理能力較往年有所提高，但區(qū)域性能力差距較大.華東地區(qū)和華中地區(qū)較前幾年均有所提高，大都屬于“較弱”和“一般”灰類(lèi)，其中浙江由2017年的“一般”灰類(lèi)變?yōu)椤拜^強(qiáng)”灰類(lèi).其總庫(kù)容數(shù)為445.64億立方米、天氣雷達(dá)觀測(cè)數(shù)量為17個(gè)、氣象自動(dòng)觀測(cè)站數(shù)量為2 968個(gè)、閃電定位監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)站數(shù)為11個(gè)、衛(wèi)星資料接收站數(shù)為21個(gè)、氣象預(yù)警信息社會(huì)單元覆蓋率為100%、氣象預(yù)警信息廣電媒體覆蓋率為100%.而東北、華北、西北、西南和華南地區(qū)大都屬于“弱”灰類(lèi).

綜合來(lái)看，2014—2018年間華東地區(qū)氣象災(zāi)害綜合治理能力較高，華南和華中地區(qū)氣象災(zāi)害綜合治理能力一般，華北和西北地區(qū)氣象災(zāi)害綜合治理能力較低.但是整體而言我國(guó)氣象災(zāi)害綜合治理能力有所提高，氣象災(zāi)害綜合治理能力一般的地區(qū)有所增多，弱的地區(qū)有所減少，較強(qiáng)和強(qiáng)的地區(qū)從無(wú)到有.這也證明，國(guó)家相關(guān)部門(mén)己經(jīng)高度重視防災(zāi)減災(zāi)工作，并采取一些積極有利的措施，努力減少災(zāi)害損失.

3 結(jié)論

(1)通過(guò)我國(guó)氣象災(zāi)害綜合治理能力的灰色綜合聚類(lèi)評(píng)估結(jié)果可知：我國(guó)各地區(qū)氣象災(zāi)害綜合治理能力整體較弱，結(jié)果表現(xiàn)為華東地區(qū)氣象災(zāi)害綜合治理能力較高，華南和華中地區(qū)氣象災(zāi)害綜合治理能力一般，華北和西北地區(qū)氣象災(zāi)害綜合治理能力較低.

(2)通過(guò)對(duì)氣象災(zāi)害綜合治理能力評(píng)估結(jié)果的分析可知：從災(zāi)害防御準(zhǔn)備能力來(lái)看，氣象災(zāi)害綜合治理能力較為薄弱的省份對(duì)于氣象災(zāi)害防御基礎(chǔ)設(shè)施都缺乏有效的建設(shè)和規(guī)劃.除此之外，對(duì)氣象災(zāi)害應(yīng)急方案的制定也不夠重視，當(dāng)氣象災(zāi)害發(fā)生時(shí)，雖然能夠第一時(shí)間進(jìn)行處理，但是不少地區(qū)仍重視救災(zāi)，輕視防災(zāi)，缺乏防災(zāi)意識(shí)，在防災(zāi)工作上投入資金不足，相關(guān)措施也落實(shí)不到位；從災(zāi)害監(jiān)測(cè)能力來(lái)看，目前我國(guó)大部分省份，對(duì)不同類(lèi)型的氣象災(zāi)害不能進(jìn)行針對(duì)性的監(jiān)測(cè)，在持續(xù)性監(jiān)測(cè)方面也存在不足，同時(shí)對(duì)極端天氣也不能進(jìn)行高效的預(yù)警，從而造成氣象災(zāi)害綜合治理能力整體較弱；從災(zāi)害預(yù)警能力來(lái)看，雖然當(dāng)前氣象預(yù)警信息覆蓋率呈逐年上升的趨勢(shì)，但仍有部分地區(qū)的相關(guān)部門(mén)對(duì)氣象預(yù)警信息不夠重視.與此同時(shí)，新聞媒體對(duì)預(yù)警信息并不能進(jìn)行有效的傳播，往往都是災(zāi)害發(fā)生之后，才會(huì)去報(bào)道，這樣就失去了預(yù)防的意義.