基于熵权的模糊集对模型在港口水域通航风险评价中的应用

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摘 要：为控制和降低港口水域的通航风险，基于港口水域通航风险评价指标的不确定性特点，按照集对分析理论和方法，以信息熵来确定指标权重，构建基于熵权的模糊集对评价模型.将该方法应用于我国的台州港，对其8个航段的通航风险进行评价和排序.结果表明，基于熵权的模糊集对模型的评价结果较为客观、合理，并与基于未确知测度评价方法的评价结果一致.

关键词：通航环境；熵；模糊集对模型；联系度；风险评价

中图分类号：U675.59；U676.1；O144；O159；O236 文献标志码：A

Applicationoffuzzysetpairmodelbasedonentropyweight inevaluationofnavigationriskonportwaterarea

XUGuangbo，XUANShaoyong，YOUQinghua

（MerchantMarineCollege，ShanghaiMaritimeUniv.，Shanghai201306，China）

Abstract：Inordertocontrolandreducethenavigationriskonportwaterarea，basedontheuncertainty characteristicsoftheevaluationindexofthenavigationriskonportwaterarea，andaccordingtotheset pairanalysistheoryandmethods，theindexweightisdeterminedbyinformationentropy，andafuzzyset pairevaluationmodelisconstructedbasedonentropyweight.ThemethodisappliedtoTaizhouPortin Chinatoevaluateandsortthenavigationrisksoftheeightsectionsoftheport.Theresultsshowthatthe evaluationresultofthefuzzysetpairmodelbasedonentropyismoreobjectiveandreasonable，anditis consistentwiththeevaluationresultsoftheevaluationmethodbasedontheunascertainedmeasure.

Keywords：navigationenvironment；entropy；fuzzysetpairmodel；connectiondegree；riskevaluation

经济全球化进程的不断加快和国际贸易的不断扩大，促进船舶与港口工程的繁荣和进步、海上交通流量不断增加；与此同时，各种海损事故（船舶碰撞与搁浅、沉船、火灾、爆炸等）也不断发生.［1］由于此类事故大多发生在港口水域，因此对港口水域通航风险的评价分析受到广泛重视.

港口水域的交通风险主要是由港口水域通航环境的开放性和不确定性造成的.目前，用于通航风险评价的方法很多，主要有模糊综合评价法和灰色聚类分析法［2］、物元分析法［3］、未确知测度模型分析法［4］等，这些方法可以有效解决所获信息中的不确定性问题，但是由于在表达对象间关系时仅用一个定量指标描述，难以反映对象间的关系结构和不确定性关系的动态特征.

本文采用基于熵权的模糊集对分析模型，从同、异、反3个方面刻画事物的属性，用联系度衡量事物的各种属性特征，引入信息熵确定权重，从而对港口通航风险作出合理、客观的评价.

1 港口水域通航风险成因分类

影响港口水域通航风险的因素很多，本文采用文献［4］所确立的指标体系作为港口水域通航风险指标体系，见图1.

2.3 熵权法确定指标权重因数

在信息论中，熵是系统无序度的度量.熵权反映各指标向决策者提供的有用信息量，通过信息熵构建指标权重，可以尽量消除各指标权重计算的人为干扰，使评价结果更符合实际，其计算步骤［8］如下：

3.1 单一航段各指标联系度的计算

根据表1和2，用公式（5）或（6）计算台州港任一航段T3各指标的联系度，结果见表3（限于篇幅，不再列出其他航段指标的计算结果）.

4 结束语

应用集对分析理论建立港口水域通航环境影响因素的评价模型，基于SPA原理，将通航环境与其安全标准构成一个集对，运用信息熵确定指标权重，分析各航段指标的同一、对立和差异，根据计算的联系度以及置信度判别准则，对台州港口水域的通航环境进行危险度评价.计算表明，本文的评价结果与文献［4］和［9］的评价结果具有较好的一致性，所用方法有利于针对原始数据进行数据挖掘和数值分析，与未确知度数学方法相比，可以较好地剔除主观信息，获得非人为因素控制下的评价结论.

参考文献：

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［3］张文青，胡甚平，刘琨，等.基于熵权的海上交通风险成因物元评价模型［J］.上海海事大学学报，2010，31（2）：1827.

［4］李伟，胡甚平，尤庆华，等.港口水域通航风险评价的未确知测度模型［J］.上海海事大学报，2009，30（3）：1321.

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［6］ZHOUJianfeng.SPAfuzzymethodbasedrealtimeriskassessmentformajorhazardinstallationsstoringflammablegas［J］.SafetySci，2010，48（6）：819822.

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［8］孟宪萌，胡和平.基于熵权的集对分析模型在水质综合评价中的应用［J］.水力学报，2009，40（3）：257262.

［9］席永涛，沈淳，方泉根，等.基于未确知测度的引航水域风险预评估［J］.船海工程，2009，38（1）：5658.