基于物元模型的农村公路协调发展多指标可拓评价

马忠英; 杨琦; 周伟

doi:10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.017

基于物元模型的农村公路协调发展多指标可拓评价

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.017

马忠英^{1, 2,},
杨琦³,
周伟^1,

1.
长安大学公路学院, 陕西西安 710064
2.
青海省交通厅, 青海西宁 810008
3.
长安大学经济与管理学院, 陕西西安 71006

基金项目:

青海省交通科技项目 06-02R

详细信息

作者简介:
马忠英(1967-), 男, 青海化隆人, 青海省交通厅高级工程师, 长安大学工学博士研究生, 从事农村公路规划与管理研究

周伟(1959-), 男, 陕西商洛人, 长安大学教授

中图分类号: F540.3
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2010-05-12
- 刊出日期: 2010-10-25

Extended multi-factorial evaluation of coordination development for rural road based on matter-element model

MA Zhong-ying^{1, 2
,},
YANG Qi³,
ZHOU Wei^1
,

1.
School of Highway, Chang'an University, Xi'an 710064, Shaanxi, China
2.
Department of Communications of Qinghai Province, Xining 810008, Qinghai, China
3.
School of Economics and Management, Chang'an University, Xi'an 710064, Shaanxi, China

More Information

Author Bio:
MA Zhong-ying(1967-), male, senior engineer, doctoral student, +86-971-6186900, mazhongying8413@163.com

ZHOU Wei(1959-), male, professor, +86-29-82334434, zhw59@hotmail.com

Article Text (Baidu Translation)

摘要

摘要: 针对农村公路与区域社会经济协调性评价问题, 分析了农村公路协调发展影响因素, 采用主成分分析法构建评价指标体系, 以可拓学、关联函数为基础, 构建综合物元评价模型, 将复杂多指标评价转换为单目标评价, 通过计算综合关联度, 对农村公路与区域社会经济协调性做出评价, 最后将模型应用于青海省海东地区。评价结果表明: 海东地区农村公路与社会经济协调发展的综合关联度为0.3687, 处于不太协调状态, 符合目前海东地区农村公路与社会经济的发展现状。
- 交通运输经济 /
- 农村公路 /
- 物元模型 /
- 协调发展 /
- 多指标可拓评价
Abstract: For the evaluation of development coordination between rural road and regional social economy, the factors affecting the coordinated development were analyzed, and principal component analysis method was used to construct evaluation index system. Based on extension theory and correlation function, a synthetic matter-element evaluation model was constructed, and complex multi-index evaluation was converted to single-objective evaluation. The evaluation of coordination was done by calculating the synthetic correlated degree, and the model was used in Haidong of Qinghai Province. Analysis result shows that the synthetic correlated degree between rural road and regional social economy coordinated develpoment in Haidong is 0.368 7, which is not coordinated state, and it is consistent with the current situation.
- transportation economy /
- rural road /
- matter-element model /
- coordination development /
- extended multi-factorial evaluation

HTML全文

0. 引言

农村公路是农村地区社会经济发展与人们出行的重要基础设施, 在区域社会经济发展中起着重要的支撑与引导作用。对农村公路发展水平进行适应性分析与评价, 对于促进农村公路发展, 提高农村公路服务社会经济发展水平具有重要意义。农村公路的适应性评价研究可以主要划分为定性研究与定量研究, 在定性研究方面, 诸多学者对评价原则、指标体系及发展对策进行了研究^[1-3], 在定量研究方面, 以往研究主要采用层次分析法、数据包络分析、灰色聚类分析、因子分析法、组合评价法等理论方法, 并结合实例进行分析^[4-8]。这些研究推动了农村公路协调发展评价的实践水平, 但是在以往的评价研究中, 重视评价的整体结果, 对影响协调发展水平的内部因素辨析并不深入, 而这也直接影响了针对性改善方案的构建。

多指标可拓综合评价是以可拓集合、关联函数理论为基础, 结合物元模型而形成的一种综合评价方法。多指标综合评价物元模型的优势在于能将多目标评价顺利转化为单目标评价, 并能给出定量化的数值评价结果, 因而在社会经济系统评价中迅速得以应用^[9-11]。本文拟采用多指标可拓综合评价方法, 选取农村公路协调发展的影响因素, 构建评价指标体系, 通过应用主成分分析法确定评价因子, 利用综合关联度来进行综合定量分析, 以对区域农村公路网的协调发展水平进行综合衡量。

1. 多指标可拓综合评价模型

1.1 模型结构

构建评价的多指标体系是可拓综合评价的基础。影响待评价对象评价结果的因素往往较多, 不同的影响因子选择方案, 所得出的评价结果往往有所差异, 因此, 在选取的初步指标体系的基础上, 需要采用主成分分析法提炼关键指标作为评价因子, 根据评价区域社会经济发展水平特征, 采用类比分析法, 确定评价等级标准^[12-13]。

以L表示待评对象的发展水平, Q_i(i=1, 2, …, n)表示影响待评对象发展的特征因子, X_i为待评对象发展水平状况L关于Q_i所确定的量值范围。根据n维物元的定义, 评价问题可转化为下式物元描述^[9-10]

$R = (L, Q, X) = [\begin{matrix} L & Q_{1} & X_{1} \\ Q_{2} & X_{2} \\ ⋮ & ⋮ \\ Q_{n} & X_{n} \end{matrix}] (1)$

式中: R为待评对象的待评物元。

1.2 农村公路评价量值范围和待评物元

定义农村公路评价物元及量值范围为

$R = [\begin{matrix} L & Q_{1} & X_{1} \\ Q_{2} & X_{2} \\ ⋮ & ⋮ \\ Q_{n} & X_{n} \end{matrix}] = [\begin{matrix} L & Q_{1} & (a_{1}, b_{1}) \\ Q_{2} & (a_{2}, b_{2}) \\ ⋮ & ⋮ \\ Q_{n} & (a_{n}, b_{n}) \end{matrix}] (2)$

在式(2)中, X_i为农村公路发展水平状况L关于Q_i所确定的量值, 即域范围(a_i, b_i)。

将待评农村公路协调发展水平的作用分值的相应数据用物元表示为

$R_{0} = (S_{0}, Q, X) = [\begin{matrix} S_{0} & Q_{1} & X_{1} \\ Q_{2} & X_{2} \\ ⋮ & ⋮ \\ Q_{n} & X_{n} \end{matrix}] (3)$

式中: R₀为农村公路发展水平状况的待评物元; S₀为待评农村公路发展状况水平。

1.3 关联函数的构建

在关联函数的构建中, 由于选择的评价因子量纲一般不尽相同, 各期望值也不同, 因而其关联函数也应不同。假设关联函数为线性函数, 建立函数表达式为

$t (X_{i}) = {\begin{matrix} \frac{X_{i} - a_{i}}{b_{i} - a_{i}} & X_{i} 为正向因素 ‚ X_{i} \geq b_{i}, t (X_{i}) = 1 \\ 或 X_{i} \leq a_{i}, t (X_{i}) = 0 \\ \frac{a_{i} - X_{i}}{a_{i} - b_{i}} & X_{i} 为负向因素 ‚ X_{i} \geq b_{i}, t (X_{i}) = 0 \\ 或 X_{i} \leq a_{i}, t (X_{i}) = 1 \end{matrix} (4)$

式中: t(X_i)为关联函数。

由于对各指标进行权系数计算时, 量纲、数值范围不同, 不能直接进行比较, 因此, 须对实测值X_ij(i=1, 2, …, n; j=1, 2, …, m)进行标准化处理。采用Z-score方法对指标数据进行标准化处理, 计算过程如下

$\begin{array}{l} 令 Ζ_{i j} = \frac{X_{i j} - \bar{X}_{j}}{σ_{j}} (5) \\ \bar{X}_{j} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} X_{i j} \\ σ_{j} = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} (X_{i j} - \bar{X}_{j})^{2}} \end{array}$

式中: Z_ij为无量纲处理后的值。

对权重系数ω_i, 采用熵赋权法, 则有

$\begin{array}{l} ω_{i} = \frac{u_{i}}{\sum_{i = 1}^{n} u_{i}} (6) \\ u_{i} = - \sum_{j = 1}^{m} g_{i j} \ln (g_{i j}) \\ g_{i j} = \frac{Ζ_{i j}}{\sum_{j = 1}^{m} Ζ_{i j}} \end{array}$

1.4 综合评价

上述评价为多目标评价, 评价结果的量化过程比较困难, 而多指标可拓评价法的优点在于通过综合关联度将多目标评价转换为单目标评价, 转换过程如下

$\begin{array}{l} τ = \sum_{i = 1}^{n} ω_{i} t (X_{i}) (7) \\ \sum_{i = 1}^{n} ω_{i} \leq 1 \end{array}$

关联函数t(X_i)表示待评物元R₀关于Q_i的具体值X_i属于L的程度, 由于t(X_i)为分段线性函数, 故综合评价为非线性分析。对于单目标决策评价标准主要是依据模糊隶属度最大原则, 判断农村公路发展水平等级, 综合关联度τ的主要取值分类参考文献[14, 15], 将τ按表 1分类标准评价。

表 1 综合关联度评价标准

Table 1. Evaluation standards of synthetic correlated degree

综合关联度τ	等级说明
τ≥0.85	协调性好
0.5≤τ < 0.85	比较协调
0.4≤τ < 0.5	基本协调
0.2≤τ < 0.4	不太协调
τ < 0.2	极不协调

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2. 农村公路协调发展评价指标体系构建

评价指标体系是评价的载体, 为了反映农村公路与社会经济系统的适应性, 还应适当地引入社会经济系统指标。参考文献[11]的研究成果, 构建农村公路与经济发展适应性评价指标体系见表 2。

在上述指标体系中, 基础设施代表农村公路的供给能力, 反映农村公路服务于农村地区社会经济发展的水平, 其中规模类两项指标体现总体能力, 结构类指标体现农村公路质量, 布局类指标体现农村公路的空间分布合理性, 功能指标代表农村公路的服务质量, 发展能力的两项标则直接体现农村公路与区域社会经济的联系, 一项代表农村公路里程与经济总量的变动关系, 另一项代表农村公路投入与经济总量的比例关系; 环境影响类指标则反映农村公路的环境友好性。通过上述3个方面共9项指标来反映农村公路与经济发展的适应性。

表 2 适应性评价指标体系

Table 2. Index system of coordinated evaluation

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3. 实证分析

3.1 建立物元模型

本文以青海省海东地区为例, 采用表 2所列指标作为评价体系, 依次计为Q_i; 以2002~2008年各评价因子指标的算术平均值为指标的基准值a_i, 以2012年各指标的规划值为目标值b_i, 构造经典域(a_i, b_i), 用R表示农村公路发展的适应性水平, 根据n维物元理论, 建立n维物元模型, 构造关联函数t(X_i), 其中t(X_i)在X_i∈(a_i, b_i)区域内满足t(X_i) > 0, 因所选指标因子既包括有利因子, 也有制约其适应性水平的不利因子, 故t(X_i)应表示为式(4)形式。

3.2 权重确定

在评价中, 需要确定各评价因子的权重, 以进行评价值的计算。通过对所选取的9项评价指标值作为评价特征因子, 采用1.3节所述的熵赋权法计算得到体现各指标重要程度的权重系数, 具体各评价因子的权重系数ω_i值见表 3。

表 3 评价因子权重系数

Table 3. Weight coefficients of evaluation factors

指标	Q₁	Q₂	Q₃	Q₄	Q₅	Q₆	Q₇	Q₈	Q₉
权重	0.089	0.181	0.112	0.089	0.112	0.092	0.086	0.172	0.067

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3.3 综合关联度的确定

本文采用青海省海东地区指标值的关联函数, 计算其关联度, 并采用式(7)计算综合关联度。表 4是主要计算结果, 表中可求出该地区农村公路发展适应性水平的综合关联度τ为0.368 7。

由表 4关联函数一列可以看出, 海东地区等级公路比重、行政村通公路率等关联度较高, 值大于0.5, 而公路总里程、公路里程对GDP弹性、公路建设投资额占GDP比重等关联度较低, 在0.2附近波动, 说明农村公路与社会的协调发展还存在不足之处, 有待进一步改善。

表 4 适应性评价指标值

Table 4. Index values of coordinated evaluation

指标(不计村道)	平均值	现状值	2012规划值	ω_i	t(X_i)	ω_it(X_i)
公路总里程/km	3 119	3 466	4 500	0.089	0.251 3	0.022 4
公路网面积密度/(km·km^-2)	4.12	8.66	20.00	0.181	0.285 9	0.051 7
等级公路比重/%	86.2	91.3	95.0	0.112	0.579 5	0.064 9
公路网连通度	1.05	1.50	2.00	0.089	0.473 7	0.042 2
行政村通公路率/%	81	90	95	0.112	0.642 9	0.072 0
路面铺装率/%	42	51	65	0.092	0.391 3	0.036 0
公路里程对GDP弹性	0.28	0.40	1.10	0.086	0.146 3	0.012 6
公路建设投资额占GDP比重/%	2.2	2.6	4.0	0.172	0.222 2	0.038 2
公路绿化里程比率/%	66	72	80	0.067	0.428 6	0.028 7

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综合关联度τ为0.368 7, 属于不太协调水平, 这说明整体而言, 海东地区农村公路还与社会经济发展不尽协调, 需要进一步发展农村公路, 以适应社会经济的发展。从具体的分项情况看, 公路总里程、路面铺装率、公路里程对GDP弹性、公路建设投资额占GDP比重和公路绿化里程比率是需重点改善之处。

4. 结语

(1) 以物元模型为基础的多指标可拓综合评价方法区别于传统的评价方法, 能较为简便地将多参数评价转换为单因素评价, 并能给出定量化的数值结果。通过分析数值结构的各分项组成, 可以进一步分析评价对象各分项指标的适应性水平。

(2) 通过设置农村公路协调发展评价指标体系, 构建关联函数, 采用多指标可拓综合评价方法对青海省海东地区的农村公路与社会经济的协调性进行了评价。通过模型评价, 目前海东地区农村公路发展与社会经济处于不太协调状态, 其中公路总里程、路面铺装率、公路建设投资额占GDP比重等方面差距较为明显。计算过程也表明, 通过可拓综合评价方法, 能较为便捷地进行多指标综合评价。

(3) 影响社会经济系统发展的因素复杂多变, 多指标可拓综合评价方法由于在多因素定量评价方面的优势而在社会经济系统综合评价中具有广泛的应用前景。如何保证评价指标体系的科学性, 并构建与关联函数间的相关性是进一步研究的重点。

表 1 综合关联度评价标准

Table 1. Evaluation standards of synthetic correlated degree

综合关联度τ	等级说明
τ≥0.85	协调性好
0.5≤τ < 0.85	比较协调
0.4≤τ < 0.5	基本协调
0.2≤τ < 0.4	不太协调
τ < 0.2	极不协调

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表 2 适应性评价指标体系

Table 2. Index system of coordinated evaluation

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表 3 评价因子权重系数

Table 3. Weight coefficients of evaluation factors

指标	Q₁	Q₂	Q₃	Q₄	Q₅	Q₆	Q₇	Q₈	Q₉
权重	0.089	0.181	0.112	0.089	0.112	0.092	0.086	0.172	0.067

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表 4 适应性评价指标值

Table 4. Index values of coordinated evaluation

指标(不计村道)	平均值	现状值	2012规划值	ω_i	t(X_i)	ω_it(X_i)
公路总里程/km	3 119	3 466	4 500	0.089	0.251 3	0.022 4
公路网面积密度/(km·km^-2)	4.12	8.66	20.00	0.181	0.285 9	0.051 7
等级公路比重/%	86.2	91.3	95.0	0.112	0.579 5	0.064 9
公路网连通度	1.05	1.50	2.00	0.089	0.473 7	0.042 2
行政村通公路率/%	81	90	95	0.112	0.642 9	0.072 0
路面铺装率/%	42	51	65	0.092	0.391 3	0.036 0
公路里程对GDP弹性	0.28	0.40	1.10	0.086	0.146 3	0.012 6
公路建设投资额占GDP比重/%	2.2	2.6	4.0	0.172	0.222 2	0.038 2
公路绿化里程比率/%	66	72	80	0.067	0.428 6	0.028 7

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参考文献(15)

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0. 引言
1. 多指标可拓综合评价模型
1.1 模型结构
1.2 农村公路评价量值范围和待评物元
1.3 关联函数的构建
1.4 综合评价
2. 农村公路协调发展评价指标体系构建
3. 实证分析
3.1 建立物元模型
3.2 权重确定
3.3 综合关联度的确定
4. 结语

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基于物元模型的农村公路协调发展多指标可拓评价

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.017

作者简介:
马忠英(1967-), 男, 青海化隆人, 青海省交通厅高级工程师, 长安大学工学博士研究生, 从事农村公路规划与管理研究

周伟(1959-), 男, 陕西商洛人, 长安大学教授

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