基于熵权的TOPSIS方法的新疆航空运输网络结构节点评价
冯 煜，葛 炬 （新疆农业大学 交通与物流工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052）
摘 要： 为了科学合理地评价航空网络结构节点的重要性，该文提出了基于熵权的逼近理想解排序（TOPSIS）法分别从机场连通性、机场服务质量、机场运营规模、机场未来发展4个方面对新疆自治区内12个航空运输网络节点进行了评价。研究表明：乌鲁木齐地窝堡机场、吐鲁番机场、伊宁机场3个机场重要性评分相对较高。该方法克服传统的TOPSIS法在确定评价指标权重因子时采用专家意见打分造成主观因素的影响，结果合理，可以为未来新疆航空网络布局规划提供主要对象参考。
关键词： 熵权；TOPSIS；航空运输网络节点
0 引言
随着中国航空事业的飞速发展，航空运输网络节点建设的合理性和科学性越来越被人们重视。航线是否合理以及科学不仅关系到航空业的发展，而且还会影响到机场所在地区经济效益等问题。航线规划的基础是节点（机场）的选取，所以有必要找出重要节点进行规划航线网络布局。
机场节点评价是一个含多变量的综合评价问题。它既涉及到定性指标也涉及到定量指标，每个指标间联系紧密，错综复杂，无法利用单一的指标获得理想的结果。近年来大部分学者的研究仅仅到达指标选取的层面，没有涉及到具体的定量指标模型构造分析。在总结对比现有评估方法的基础上，选取对样本容量没有限制且避免权重主观性的基于熵权的逼近理想解排序（TOPSIS）法对新疆自治区内12个机场重要性进行比较评价。
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1 基于熵权TOPSIS模型的基本原理
TOPSIS法是一种有效的多指标、多目标决策分析法。它的基本思路是通过已知的初始矩阵通过同化，规范化过程转化为无量纲化的决策矩阵，在决策矩阵中找出所有项目中最优项目和最劣项目，然后分别计算所需的评价对象与最优项目和最劣项目的欧式距离，获得各评价对象与最优解的相对贴进度，根据其相对贴近度来进行排序，以此作为评价项目优劣的依据，进而对机场综合运营能力评价分析。TOPSIS法建模步骤如下[1]。
1.1 建立初始矩阵
设机场总个数是m ，评价指标的个数是n 。
无量纲化决策矩阵。该文首先将初始矩阵中的数值根据式（1）进行同化过程，然后再进行规范化的矩阵处理，构造出所用的标准化决策矩阵
对于越大越优型指标采用：
先对加权决策矩阵求取最优向量和最劣向量，然后利用欧式距离计算公式，对各个样本的理想解（D+ ）和负理想解（D- ）进行计算，具体公式如下：
运用基于熵权的改进的TOPSIS模型方法对新疆自治区12个机场节点进行评价。根据机场节点评价指标体系的设计原则和相关文献资料结合遵循客观真实的原则，最终从机场连通性、机场服务质量与效率、机场运营规模、机场未来发展前景等4个方面选取了13个指标其中评价指标见表1[2]：
确定矩阵Z 的最优向量Z+ 和最劣向量Z- ：
传统的权重确定方法是根据大量专家打分获得，这种方法主观因素太强烈，容易造成评价结果不准确。各个评价指标对目标的影响程度不同，这里需要用熵值法求解指标权重。熵是一个无序程度的度量值，如果熵越小，代表该指标信息量就越大，在综合评价中影响作用就越大，权重同样就越大。依据熵的大小可以用来度量各个评价指标的变异程度，从而确定该指标的权重值。
1.2 设评价指标熵为Hj
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计算评价指标的熵权值为W= （wj ），其中：
构建加权决策矩阵。将形成的无量纲化矩阵X 与各个指标权重W 相乘，可得到加权决策矩阵：Z= （rij ）m ×n 。式中：rij=wj 
——评价指标的权重。
式中
1.3 计算贴进度
对于越小越优型指标采用：
可隔离直流故障的直流电网用DC/DC变换器拓扑//朱思丞,赵成勇,李帅,李承昱,许建中//(7):108
运用以下公式对最优解的相对贴进度进行计算：
表2中数值范围在0～1之间，当数值为0时表示最差，当数值为1时表示最好。从表2可以看出地窝堡机场的旅客吞吐量年均增长率和货邮吞吐量年均增长率处于非常低的水平，这也就侧面反映出地窝堡机场相比较其他机场来讲吞吐量更加趋于稳定。从机场航班放行率看喀什、库尔勒、吐鲁番的机场航班正常率在处于非常差的水平。塔城机场的机场航班放行率处于非常好的水平。但是从客货吞吐量看除了乌鲁木齐地窝堡机场外其他机场均处于非常差的水平。
四是着力加强风险管控。统一组织对大队进行内控制度执行情况审计，平时不定期进行抽样审计和专项审计，加强农业生产风险管控和防范。严格执行《苏垦农发内控制度手册》，建立健全农业生产经营管理责任追溯追究制度。
培养正确的纳税意识，树立节约税收的法律观念。纳税是每个公民对国家应尽的义务，应当作出贡献，纳税人应当建立正确的纳税意识，建立合法的避税观念。
式中：bij 为无量纲化决策矩阵中的元素。
2 TOPSIS在航空运输网络结构评价中的应用
2.1 评价指标体系的构建
式中：xj max,xj min指的是同指标下样本的最大值和最小值。
2.2 评价指标体系归一化处理
根据表1中的指标体系原始数据运用MATLAB软件进行归一化处理[3]，无量纲化评价指标体系见表2：
表1 航空运输网络结构节点评价指标体系
表2 指标体系无量纲化统计表
机场节点综合评价。根据相对贴进度的大小对机场节点进行排序，值越大，越贴近理想解，表明机场节点综合重要性越好；反之越差。
从比较表中可以看出，不同的传输技术，具有其相应的优缺点，在选用时要扬长避短，既要考虑适用性，又要考虑建造成本，还要考虑建设周期和后续维护的便捷性。
各项指标权重见表3：
表3 指标权重表
第三类指标机场运营规模下选取的客货邮吞吐量以及航班起降架次的权重最大，这也充分说明了这个运营规模指标在机场节点评价中的地位相当重要，与现实推理基本符合；对于第一类指标连通性下机场交通便利性指标权重比较小。表明机场在交通便利性这个指标的差异性不大，与实事符合。综上所述，权重分配合理，结果具有合理性。
2.3 机场评分结果
各个机场的综合评分见表4：
表4中将相对接近度转换成10分制进行计分。最大得分的相对接近度为10，其他的分别依次取整，如式（1）所示。根据得分排序，评价各个机场的综合营运能力，并依据得分进行等级划分，具体划分标准如表5所示。
3 结论
分析结果表明，新疆地区机场节点整体发展极其不平衡。地窝堡机场占新疆地区整体航空运量的比例非常大；吐鲁番机场、伊宁机场具有发展成为重要机场的潜力，应该加大建设力度；库尔勒机场、和田机场、哈密机场都是运量少、航线少、运力单薄的机场；虽然喀什机场是新疆唯一一个200万级的机场，但是喀什机场指标值波动较大，所以排名较低。建议从评定四级的机场逐渐增加航空网络通道，让航空运输与地区经济相辅相成，共同发展。本文选用基于熵权的TOPSIS法进行新疆航空运输网络结构节点评估，相较之前的定性研究，结果更加切合实际；唯一不足是缺少主观的定性指标，结果具有一定的局限性，下一步研究中会改善这个问题，选用综合的权重确定方法让定量指标与定性指标共同参与到评价中，使结果更加准确。
根据2017年度北京、上海、湖北等7个试点城市碳排放交易中心平均成交价格22.33元·t-1计算，洱海流域碳储量经折算为森林吸收二氧化碳14841.14万t，其碳储量价值为3.314亿元，占洱海流域大理市和洱源县2016年度国内生产总值的0.8%。根据森林资源规划设计调查结果中各优势树种年净生长量计算的年碳储量为145987 t，其年储碳量价值1195.29万元。
表4 机场综合评分排名
表5 机场节点等级划分
参考文献：
[1] 张静，张智慧，李小冬,等.基于熵权的TOPSIS法的港口军事运输能力评估[J] .清华大学学报（自然科学版），2018,58(5):494-499.
[2] 苏道明.机场竞争力评价指标体系的构建[J] .中国民航飞行学院学报，2011,22(1):18-22.
[3] 黄耀裔，魏星，苏建云,等.在Matlab中实现熵权TOPSIS法对地下水综合评价[J] .地球环境学报，2014,5(4):261-265.
Structure Nodes of Xinjiang Air Transport Network Using Entropy Weight and TOPSIS
FENG Yu, GE Ju (School of Transportation and Logistic Engineering,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China)
Abstract: In order to scientifically and rationally evaluate the importance of the structure nodes in air network.In this paper,TOPSIS method based on entropy weight is proposed to evaluate the structural nodes of Xinjiang air transport network from four aspects:airport connectivity,airport service quality,airport operation scale and future development.The study showing that:the significance scores of Urumqi diwobao airport,turpan airport and yining airport are relatively good.This method overcame the impact of subjective factors caused by experts who determined the weight factors of evaluation indexes in the traditional TOPSIS method.Its results are reasonable and can be used as a reference for Xinjiang aviation network layout planning in the future.
Key words: entropy;TOPSIS model;air transport network nodes
中图分类号： F560
文献标识码： A
文章编号： 1002-3100（2019）06-0106-04
收稿日期： 2019-02-22
作者简介： 冯 煜（1991-），男，河北石家庄人，新疆农业大学交通与物流工程学院硕士研究生，研究方向：区域物流规划；葛 炬（1964-），男，新疆乌鲁木齐人，新疆农业大学交通与物流工程学院，副教授，研究方向：区域物流规划。
标签：熵权论文; TOPSIS论文; 航空运输网络节点论文; 新疆农业大学交通与物流工程学院论文;