基于模糊综合评价的支线机场建设优先级研究
摘要:科学确定支线机场建设优先级,可获得最佳的建设效率和社会效益。本文对支线机场内涵及其经济特性进行分析,从经济社会发展水平、经济社会发展潜力、改善交通条件紧迫性、政府支持力度四方面建立支线机场建设优先级评价指标体系,选取内蒙古自治区拟新增支线机场数据,运用模糊综合评价方法进行实证分析。研究结果显示,模糊综合评价方法能够很好地解决评价指标以及评价等级判定的模糊性问题,评价结果能够客观地反映机场建设的优先程度,地方政府可以根据评价结果展开机场建设工作。
一、引言
支线机场是指仅供中小型飞机起降且航空运量较小的机场。这些机场大多位于人口数量少、经济发展水平低、空运市场规模较小的中小城市或偏远地区,具有难以获取规模经济效益和正外部性突出的经济特性。一方面,由于支线机场的空运规模较小,难以摊薄机场建设与运营成本以获得规模效益;另一方面,支线机场为中小城市和偏远地区的居民出行提供了便捷的交通条件,对于促进这些地区的经济社会发展、对外开放、旅游等经济资源开发,以及抢险救灾、维护稳定所发挥的作用,远远大于支线机场自身的收益,具有突出的正外部性。近年来,我国航空运输业持续快速发展,大城市的机场布局基本完善,但是我国中西部地区支线机场密度小,网络连通性差,与这些地区经济社会发展的需求相比还有较大差距。因此目前我国许多地区都提出了新建支线机场的需求。
航空运输业是网络型产业,是综合交通体系的重要组成部分。支线机场的布局建设,不仅要考虑拟建机场所在地的需求,还要考虑到拟建机场在国家航线网络体系中的地位和作用,以及与公路、铁路等交通方式的协同配合。同时,支线机场建设一般需要上亿元的投资,投入使用后年运营费用也要数百万至数千万元。因此,我国的支线机场建设既要大力推进,又要合理控制不同时间节点上的支线机场建设数量,这样才能将有限的资金投入最具紧迫性的支线机场建设项目,获得最佳的建设效率和社会效益。
目前我国对于支线航空的研究,多停留在发展支线航空的重要作用、对国外支线航空发展模式与发展政策等方面的探讨上,缺乏对支线机场建设优先级问题的定量研究[1]-[4]。本文在界定支线航空与支线机场内涵的基础上,结合支线机场的经济特性,以及支线机场对地区经济社会的作用,设计并筛选出支线机场建设优先级的评价指标体系,运用多级模糊综合评价方法,以内蒙古自治区各盟市拟新增的支线机场为例进行实证研究。
二、支线机场建设优先级评价指标体系的构建
鉴于支线机场的经济特性以及航空运输业的网络型产业特性,在评判支线机场建设优先级时,既要考虑当地经济社会发展水平与发展潜力等可能影响航空运输需求的因素,又要考虑拟建支线机场与周边机场以及公路铁路的协同配合,还要考虑当地政府对于支线机场建设的支持力度,把经济社会发展对航空运输需求相对较大、地面交通不便、迫切需要通过航空改善交通条件、政府支持力度也较大的拟建支线机场排在优先建设位置,使这些机场易于建设并能够充分发挥促进经济社会发展的作用。基于上述考虑,本着科学性、系统性、可操作性、可比性的原则,本文确定出针对支线机场建设优先级的评价指标体系,如表2-1所示。
表2-1 支线机场建设优先级评价指标
准则层 |
指标层 |
指标含义 |
经济社会发展水平 U1 |
国内生产总值u11 |
拟建机场所在地区报告期所产出的全部最终产品和劳务的价值,反映该地区的经济发展水平 |
总人口u12 |
拟建机场所在地区报告期末人口数量,反映该地区人口规模 |
|
城镇化率u13 |
拟建机场所在地区报告期末市、镇人口占全部人口的百分比,反映该地区城镇化水平和经济社会发展程度 |
|
经济社会发展潜力 U2 |
旅游资源u21 |
对拟建机场所在地区旅游景点数量、等级以及旅游接待能力等方面的综合考察,反映该地区旅游业的发展潜力 |
工业资源u22 |
对拟建机场所在地区大型工业企业数量、工业总产值等方面的综合考察,反映该地区工业发展潜力 |
|
改善交通 条件紧迫性 U3 |
与周边最近机场距离u31 |
拟建机场所在地区到周边最近机场的公路里程,从国家航线网络布局角度反映该机场建设的紧迫性 |
地面交通状况u32 |
对拟建机场所在地区的铁路与公路密度、道路状况的综合考察,从综合交通角度反映该机场建设的紧迫性 |
|
政府支持力度 U4 |
资金支持u41 |
中央和地方政府可能对拟建机场出资的比例,反映各级政府对拟建机场的资金支持力度 |
政策支持u41 |
中央和地方政府在税收、用地、航线开辟等方面可能对拟建机场实行的倾斜政策,反映政府对拟建机场的政策支持力度 |
三、模糊综合评价法
支线机场建设的优先程度受多种因素影响,这些影响因素的界定具有模糊性,如旅游资源、政策支持等,且建设优先等级的划分也有一定的模糊性,各等级的标准难以严密确定,划分只能根据人为判断。因此,对多因素、多层次具有模糊性的支线机场建设优先级问题适宜采用基于模糊数学的模糊综合评价方法。[5]依据模糊数学理论对支线机场建设优先级进行模糊综合评价的模型及其评价过程如下[6][7]:
(一)构建评价因素集合
在支线机场建设优先级评价指标体系中,评价对象的因素集合为:
(1)
其中:,
,
,
(二)建立评价集
评价集是评价等级的集合,针对支线机场建设优先级评价指标体系,依据建设的迫切程度,建立评价集:
V={V1, V2, V3, V4,V5}={ 强,较强,一般,较弱,弱 } (2)
根据评价集V,进行临界值的设立:90 ~ 100为强,80 ~ 90为较强,70 ~ 80为一般,60 ~ 70为较弱,60以下为弱。
(三)确定指标权重
由于U中各个因素对建设优先级的影响程度不同,因此需要被赋予不同的权重。本文采用层次分析法(AHP)求得不同层次指标的权重。[8][9]采用1-9标度法,各专家分别构造判断矩阵,然后求平均值得到最终的判断矩阵。对最终的判断矩阵进行层次单排序和一致性检验,求解判断矩阵的最大特征值λmax及其所对应的特征向量W,W经过标准化后,即为同一层次中相应元素对于上一层中某个因素相对重要性的权重。
进行层次单排序和一致性检验时,首先计算判断矩阵的一致性指标:
(3)
n为判断矩阵的阶数。然后计算随机一致性比率:
(4)
其中RI称为随机一致性指标,各阶数判断矩阵所对应的RI如表3-1所示。
表3-1 随机一致性指标RI值
阶数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
RI |
0 |
0 |
0.58 |
0.901 |
1.12 |
1.24 |
1.32 |
1.41 |
1.45 |
若CR<0.10,则认为判断矩阵满足一致性检验;否则,需重新构造判断矩阵,直到一致性检验通过。经过层次单排序以及一致性检验,确定出指标层的权重。
最后利用同一层次所有层次单排序的结果,可以计算本层次所有元素对上一层次而言重要性的权值,即层次总排序。CR<0.10时,认为层次总排序满足一致性,得到准则层的权重。不同层次的指标权重可表示为:
准则层权重:
A=(a1, a2, …, a5 ) (5)
指标层权重:
Ai=(ai1, ai2, ai3 )
(6)
(四)确定评价指标的隶属度
在进行模糊综合评价前应首先确定各评价指标的隶属度。对于难以通过数值度量的指标,如旅游资源、地面交通状况等,采用模糊统计法来确定隶属度。即让参与评价的专家按事先给定的评价集V给各个评价指标划分等级,再依次统计各评价指标uij属于各个评价等级Vq(q=1,2,3,4,5)的频数nijq,由频数nijq 可计算出评价因素隶属于评价等级Vq的隶属度uijq。如果聘请n个专家,计算公式如下:
(7)
对于定量指标,可以分成正向指标、负向指标与适度指标,并确定各评价等级Vq 的临界值v1~ v6,再通过Zadeh式(8)~(10)计算已量化的指标uij隶属于各评价等级的隶属度。
正向指标的隶属度为:
(8)
适度指标的隶属度为:
(9)
负向指标的隶属度为:
(10)
(五)进行模糊综合评价
首先进行第一级模糊综合评价。通过模糊矩阵R由(7)~(10)式得到的隶属度uijq所刻画的模糊集合来描述的模糊规则,得到模糊矩阵:
(11)
第一级综合评价模型为:
(12)
对指标层的每个评价指标uij均作出评价后,对准则层各指标进行二级模糊综合评价,得到评价矩阵:
(13)
如果评价结果,对结果做归一化处理,得到B*,并计算
。S为支线机场建设优先级综合评价结果;C由评价集V确定,取值为各评价等级临界值的中值,即:C =(95,85,75,65,55)。
四、实证分析
本文选取内蒙古自治区各盟市提出的未来需要建设的11个支线机场布点作为实证研究对象。对于含义明确的客观性数量化指标,直接从《内蒙古统计年鉴2015》中获得原始数据;对于主观性指标,邀请内蒙古自治区与民航业内的相关专家打分,由各专家打分的平均值获得原始数据。
(一)指标数据的标准化
为了消除不同指标(主观性指标、客观性指标)的量纲差异,本文对原始指标数据进行了以下标准化处理。首先用线形递增函数对指标原始值进行处理:
(14)
设指标进行了标准化处理后的最终值为:
对于正向指标,=
×评价指标的满分;
对于负向指标, =[1-
]×评价指标的满分;
对于适度指标, =[1-|
-
|]×评价指标的满分。
各拟增支线机场布点评价指标原始数据经过标准化处理后结果如表4-1所示。
表4-1 拟增支线机场布点各项指标标准值
|
生产总值 |
总人口 |
城镇化率 |
旅游资源 |
工业资源 |
地面交通 |
最近机场距离 |
资金支持 |
政策支持 |
林西 |
0.16 |
2.64 |
0.39 |
1.04 |
0.15 |
3.21 |
0.98 |
1.30 |
2.31 |
东乌珠穆沁旗 |
0.40 |
0.62 |
2.58 |
4.06 |
0.43 |
5.00 |
1.13 |
3.24 |
2.40 |
乌拉特中旗 |
0.30 |
1.44 |
0.75 |
1.04 |
0.60 |
1.32 |
1.61 |
0.00 |
2.30 |
阿鲁科尔沁旗 |
0.30 |
3.38 |
0.00 |
2.90 |
0.23 |
0.66 |
0.67 |
1.23 |
0.00 |
乌审旗 |
1.19 |
0.98 |
5.00 |
1.04 |
2.14 |
1.05 |
0.38 |
3.82 |
3.80 |
准格尔旗 |
5.00 |
3.27 |
2.27 |
0.00 |
5.00 |
0.13 |
0.32 |
4.00 |
5.00 |
鄂托克旗 |
1.84 |
0.88 |
2.75 |
0.00 |
2.84 |
0.79 |
0.00 |
5.00 |
4.21 |
莫力达瓦 |
0.42 |
3.88 |
0.86 |
5.00 |
0.16 |
1.97 |
5.00 |
2.30 |
3.89 |
奈曼旗 |
0.64 |
5.00 |
0.00 |
1.88 |
0.82 |
0.26 |
0.30 |
2.73 |
1.23 |
正镶白旗 |
0.00 |
0.59 |
0.75 |
2.29 |
0.00 |
1.58 |
1.27 |
2.00 |
3.70 |
镶黄旗 |
0.04 |
0.00 |
2.05 |
1.89 |
0.21 |
0.00 |
1.13 |
1.50 |
2.80 |
表4-1中的标准值实质上就是各拟增支线机场布点在9个评价指标上的得分,是这些拟增机场布点建设重要程度水平在某一观测点上的具体表现。其中5分项表示相应的机场布点在相应评价项目上的建设迫切性最强;而0分则表示相应的新增机场布点在相应评价项目上的建设迫切性最弱。但表4-1中的数据只是拟增机场布点在各个观测点上的表现,不能对拟建机场的建设优先级给出总体评价,因此还应当在表4-1的基础上进行综合评价。
(二)指标权重的确定
根据本文的研究目的,邀请内蒙古自治区、民航局、民航院校、机场、航空公司等企事业单位的23位行业权威专家作为咨询组成员。咨询共进行两轮,第一轮咨询时,设计专家咨询表,向各位专家详明调查目的、意义与方法,并请专家对各层次的所有指标间的相对重要程度打分,且在规定的时间内收回。由平均值得到最后的判断矩阵,使用AHP法把第一轮咨询的结果整理成表。第二轮咨询时,请专家对指标间相对重要程度重新进行判断与调整。本文运用VB自编软件,完成计算,最终得到指标层与准则层的权重,如表4-2所示。
表4-2 新增布点各指标标准值
准则层 |
准则层权重 |
指标层 |
指标层权重 |
经济社会发展水平 U1 |
0.23 |
国内生产总值u11 |
0.39 |
总人口u12 |
0.32 |
||
城镇化率u13 |
0.29 |
||
经济社会发展潜力 U2 |
0.27 |
旅游资源u21 |
0.57 |
工业资源u22 |
0.43 |
||
改善交通 条件紧迫性 U3 |
0.31 |
与周边最近机场距离u31 |
0.62 |
地面交通状况u32 |
0.38 |
||
政府支持力度 U4 |
0.19 |
资金支持u41 |
0.45 |
政策支持u41 |
0.55 |
(三)指标层各评价指标隶属度的确定
将支线机场建设优先级评价中4个定性指标(旅游资源、工业资源、地面交通状况、政策支持)的评价等级列表征求专家意见,并根据式(7)计算隶属度;对于定量指标,根据样本数据确定各评价等级的临界值,并依据(8)~(10)计算隶属度。以“阿拉善左旗”计算为例,其各评价指标的隶属度如表4-3所示:
表4-3 “阿拉善左旗”各评价指标隶属度
指标 |
等级 |
||||
强(V1) |
较强(V2) |
一般(V3) |
较弱(V4) |
弱(V5) |
|
国内生产总值u11 |
0.00 |
0.00 |
0.57 |
0.32 |
0.11 |
总人口u12 |
0.00 |
0.11 |
0.48 |
0.27 |
0.14 |
城镇化率u13 |
0.16 |
0.49 |
0.25 |
0.10 |
0.00 |
旅游资源u21 |
0.31 |
0.43 |
0.19 |
0.07 |
0.00 |
工业资源u22 |
0.11 |
0.38 |
0.26 |
0.18 |
0.07 |
与周边最近机场距离u31 |
0.62 |
0.27 |
0.11 |
0.00 |
0.00 |
地面交通状况u32 |
0.00 |
0.10 |
0.23 |
0.45 |
0.22 |
资金支持u41 |
0.28 |
0.46 |
0.20 |
0.06 |
0.00 |
政策支持u41 |
0.32 |
0.57 |
0.11 |
0.00 |
0.00 |
根据表4-3,可得出指标层各指标对应的模糊关系矩阵Ri:
(四)模糊综合评价
根据一级模糊综合评价模型,计算出指标层的评价集合:
对准则层各指标进行二级模糊综合评价,根据式(13)得出:
由此可以判定“阿拉善左旗”支线机场建设迫切性较强。依据以上方法,计算出内蒙古自治区拟增支线机场布点优先级如表4-4所示:
表4-4 拟增机场布点建设优先级综合评价值
拟增支线机场布点 |
建设优先级综合评价值 |
莫力达瓦 |
87 |
阿拉善左旗 |
81 |
东乌珠穆沁旗 |
80 |
林西 |
75 |
准格尔旗 |
72 |
乌审旗 |
70 |
阿鲁科尔沁旗 |
68 |
正镶白旗 |
65 |
乌拉特中旗 |
63 |
奈曼旗 |
60 |
鄂托克旗 |
57 |
镶黄旗 |
55 |
五、结语
本文依据支线机场内涵,综合考虑支线机场经济特性,建立了支线机场建设优先级评价指标体系,并选取内蒙古自治区未来需要新增支线机场的数据,运用模糊综合评价方法进行实证分析。通过分析表明,所建立的支线机场建设优先级评价指标体系科学合理,可操作性强,指标数量适中且具有代表性,真正做到了定性与定量的结合,主观评价与客观评价的结合。模糊综合评价方法运用到支线机场优先级评价中,较为有效可行,能够很好地解决评价指标以及评价等级判定的模糊性问题,评价结果能够客观地反映机场建设的优先程度,地方政府可以根据评价结果对拟增支线机场布点获得较为全面和客观的认识,根据评价结果展开机场建设工作。(作者:李艳伟
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