基于GIS的AHP法在后勤配置地域輔助決策中的應(yīng)用

杭振興，徐祖武，曹 恕，孫朋朋

（軍事經(jīng)濟(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430035）

后勤配置地域是后勤機(jī)關(guān)、部（分）隊(duì)配置和展開(kāi)工作的地域。后勤配置地域選定有兩種情況：一是由合成軍指揮員直接指定后勤配置地域；二是由后勤指揮員提出建議，報(bào)合成軍指揮員批準(zhǔn)。無(wú)論何種情況，指揮員都需要結(jié)合作戰(zhàn)部署、敵情、地形等各個(gè)方面的因素，選出最優(yōu)的地域作為后勤配置地域。本文將地理信息系統(tǒng)（GIS）與層次分析法（AHP）相結(jié)合，通過(guò)定量研究構(gòu)造出指標(biāo)體系和模型，為科學(xué)優(yōu)選后勤配置地域提供參考。

1 后勤配置地域選擇影響因素分析

后勤配置地域選擇需要考慮的因素很多，通過(guò)對(duì)后勤配置地域要求和原則進(jìn)行分析和分類(lèi)，影響要素分可為兩個(gè)方面，即地理環(huán)境要素和非地理環(huán)境要素（見(jiàn)表1）。由于非地理環(huán)境要素難以量化處理，且本文是基于GIS的研究，因此文中只針對(duì)地理環(huán)境要素對(duì)后勤配置選擇輔助決策的影響進(jìn)行研究。

表1 后勤配置地域影響因素分析表

2 后勤配置地域選擇評(píng)估指標(biāo)體系

2.1 評(píng)估指標(biāo)體系的建立

根據(jù)地理環(huán)境因素影響因素的分析，結(jié)合層次分析法，配置地域的地理環(huán)境評(píng)估指標(biāo)體系由道路、水系、明顯地物、地形、植被、展開(kāi)地幅等6個(gè)第一層評(píng)估指標(biāo)確定，配置地域的效果評(píng)估可由第一層這 6個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算得到。其中每個(gè)評(píng)估指標(biāo)又可分為若干層子評(píng)估指標(biāo)，即第二層、第三層等。每一層評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重可以由它下一層的評(píng)估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算得到，以此類(lèi)推。這樣，就可以通過(guò)由專(zhuān)家賦予權(quán)重的不能再分解的評(píng)估指標(biāo)從下到上、逐級(jí)計(jì)算出各層的評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，從而計(jì)算出整個(gè)配置地域的綜合評(píng)估結(jié)果。

如果把配置地域總的評(píng)價(jià)效果記為 Wg ，那么Wg可以由道路的權(quán)重W01、水系的權(quán)重W02、地形的權(quán)重W03、明顯地物的權(quán)重W04、植被的權(quán)重W05、展開(kāi)地幅的權(quán)重W06計(jì)算得到。

Wg = W01 +W02 + W03 + W04 + W05 + W06

權(quán)重的取值一是來(lái)自定量的原則，如后勤配置地域需要一定的展開(kāi)地幅，在后勤部署中有明確的定量要求，根據(jù)這些定量的原則，給定適當(dāng)?shù)臋?quán)重。二是來(lái)自于經(jīng)驗(yàn)的積累。主要來(lái)自于平時(shí)演習(xí)、訓(xùn)練等有關(guān)數(shù)據(jù)的總結(jié)和相關(guān)專(zhuān)家長(zhǎng)期的認(rèn)定，在定量原則的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際情況加以使用。

按照上述方法，對(duì)地理環(huán)境要素建立層次結(jié)構(gòu)，并劃分權(quán)重范圍，確定評(píng)估指標(biāo)體系如表2所示（表中的數(shù)值都是假定的）：

表2 后勤配置地域選擇效果評(píng)估指標(biāo)表

2.2 評(píng)估指標(biāo)體系的分解

表2僅給出了第一層評(píng)估指標(biāo)和權(quán)重，還可進(jìn)一步細(xì)化和分解，下面以道路為例簡(jiǎn)要說(shuō)明評(píng)估指標(biāo)體系的分解。將道路這個(gè)第一層評(píng)估指標(biāo)分解為公路和鐵路兩個(gè)第二層評(píng)估指標(biāo)，其中又在公路中給出了10種情況，鐵路給出了3種情況，并分別賦予不同的權(quán)重值，如表3所示。道路權(quán)重取值0.2，公路權(quán)重取值為0.17，鐵路權(quán)重取值為0.03。

因?yàn)榈缆贩譃楣贰㈣F（水）路二個(gè)評(píng)估指標(biāo)，道路的權(quán)重01 就可以由公路的權(quán)重0101 和鐵（水）路的權(quán)重0102 計(jì)算得到。而公路的權(quán)重0101 和鐵（水）路的權(quán)重0102又有多種情況（見(jiàn)表3），這樣，在地理信息平臺(tái)上讀取道路信息時(shí)，就可以把讀取的信息和后臺(tái)道路數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種情況進(jìn)行比較，符合哪一種，公路的權(quán)重0101和鐵（水）路的權(quán)重0102 就按哪一種情況取值。

比如在可選配置地域內(nèi)搜索到2 條縱向良好路，一條橫向良好路，沒(méi)有鐵路（或水路），那么第一層整個(gè)道路的權(quán)重 01 就等于第二層的權(quán)重 0.85；如果在可選配置地域內(nèi)搜索到2 條縱向良好路，一條橫向良好路，距離鐵路（或水路）大于10km，那么第一層整個(gè)道路的權(quán)重 01 就等于第二層的公路權(quán)重和（或水路）的權(quán)重之和，即0.18=0.17+0.01。

其它要素也可以依此建立類(lèi)似層次結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)一步分層。

表3 后勤配置地域道路評(píng)估指標(biāo)表

3 后勤配置地域選擇評(píng)估中的約束條件

依據(jù)上述指標(biāo)體系對(duì)后勤配置地域選擇進(jìn)行綜合評(píng)判，很可能出現(xiàn)單項(xiàng)條件不滿(mǎn)足（如無(wú)水源），但綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)滿(mǎn)足要求的情況。因此，要建立約束條件排除那些不能滿(mǎn)足基本配置要求的區(qū)域（不可行區(qū)域），具體如下所示。

1）機(jī)動(dòng)條件差的區(qū)域。目前部隊(duì)的摩托化、機(jī)械化程度很高，因此對(duì)道路條件有很高的要求。本文把區(qū)域內(nèi)無(wú)良好道路（不占路）或距離主要前后送道路比較遠(yuǎn)設(shè)為不可行區(qū)域。

2）水源不足的區(qū)域。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，部隊(duì)作戰(zhàn)需要大量的供水保障，人員、裝備、工程和洗消用水等都必不可少，因此在進(jìn)行后勤配置地域選擇時(shí)要盡可能靠近水系條件比較好的位置。在本文中，主要把區(qū)域內(nèi)無(wú)水源，其距離**千米內(nèi)無(wú)水源設(shè)為不可行區(qū)域。

3）距明顯地物較近、疫區(qū)及自然災(zāi)害多發(fā)的區(qū)域。

為了保障后勤庫(kù)所的安全，選擇后勤配置地域時(shí)要避開(kāi)明顯的地物、疫區(qū)及自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)。本文把距明顯地物＜0.2km 的區(qū)域、疫區(qū)及自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)設(shè)為不可行區(qū)域。

4）植被覆蓋率不高的區(qū)域。植被的覆蓋程度對(duì)于配置區(qū)域內(nèi)各庫(kù)所的隱蔽性影響很大，植被覆蓋程度不高的區(qū)域一般不作為后勤配置地域。本文把覆蓋率＜30%的區(qū)域設(shè)為不可行區(qū)域。

5）不具有展開(kāi)地幅的區(qū)域。后勤配置區(qū)域內(nèi)各庫(kù)所的展開(kāi)需要一定的地幅，因此配置時(shí)要剔除不具有展開(kāi)地幅的區(qū)域。本文設(shè)定配置地域內(nèi)如果有50%以上區(qū)域的坡度大于30度，則為不可行區(qū)域。

本文主要以引入約束閾值的形式對(duì)不可行區(qū)域進(jìn)行量化。在第一層評(píng)估指標(biāo)體系z(mì)bi(i=1,2,…6)中分別引入約束閾值Xi(i=1,2,…6) （道路為第二層評(píng)估指標(biāo)體系），如表 4（表中的數(shù)值都是假定的）。如果指標(biāo)體系中地理環(huán)境因素在約束閾值范圍內(nèi)，則Xi的值記為0；否則是1，即可行區(qū)域。取X=X1·X2…X6，則在第一層評(píng)估指標(biāo)體系中地理環(huán)境因素只要有其中任何一項(xiàng)在約束閾值范圍內(nèi)，則X為0，即不可行區(qū)域，否則為1。

表4 后勤配置地域選擇約束條件分析表

由于采用約束閾值，可能出現(xiàn)可供選擇區(qū)域內(nèi)沒(méi)有符合條件的配置區(qū)域，這樣就需要進(jìn)一步降低閾值要求，直到產(chǎn)生可行區(qū)域?yàn)橹埂?/p>

4 后勤配置地域選擇綜合評(píng)估模型

本文選擇簡(jiǎn)單加權(quán)法作為評(píng)價(jià)函數(shù)。首先通過(guò)約束條件確定后方區(qū)域內(nèi)可行區(qū)域，然后利用評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)可行區(qū)域內(nèi)每個(gè)擬選擇后勤配置地域計(jì)算分值，以提供地理環(huán)境要素的量化指標(biāo)，即

式中，Sij表示第i行，j 列網(wǎng)格的綜合評(píng)價(jià)分值，i = 1,2,…m；j=1,2,…n。ijW 為該網(wǎng)格內(nèi)某一地理要素的權(quán)重，Xij為該網(wǎng)格內(nèi)約束值。

5 計(jì)算機(jī)輔助決策

后勤配置地域輔助決策實(shí)質(zhì)是通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，輔助指揮員進(jìn)行決策。本文的研究就是為輔助決策系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)，其基本思路如下。

首先根據(jù)建制內(nèi)及上級(jí)配屬、加強(qiáng)的后勤力量來(lái)確定后勤配置區(qū)域范圍，由此確定配置區(qū)域的長(zhǎng)寬，再根據(jù)配置區(qū)域的長(zhǎng)寬值，將后方區(qū)域平均劃分為i行j列的網(wǎng)格。逐行逐列掃描后方區(qū)域（陰影部分為可行區(qū)域），同時(shí)計(jì)算各單元格內(nèi)各地理要素評(píng)估得分，記錄并進(jìn)行排序，取出前*個(gè)單元格作為最優(yōu)配置地域，供指揮員參考。

圖4 后方配置區(qū)內(nèi)劃分格，獲取單元格評(píng)估值Sij

用流程圖形式表示如圖5所示：

圖5 后期配置地域輔助決策流程圖

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)量化分析，構(gòu)建了后勤地域配置評(píng)估指標(biāo)體系和模型，為后勤配置地域輔助決策提供了一種方法和思路，也為相應(yīng)輔助決策系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定了一定的理論基礎(chǔ)。但后勤配置地域選擇是一個(gè)復(fù)雜的戰(zhàn)術(shù)部署問(wèn)題，涉及到不同的戰(zhàn)斗類(lèi)型、不同的后勤部署形式、不同的地形條件，需要針對(duì)不同的情況，結(jié)合部隊(duì)實(shí)際，對(duì)后勤配置地域各要素賦予不同的權(quán)重，因文章篇幅有限，在此僅對(duì)過(guò)程和方法說(shuō)明。本文中后方區(qū)域采用無(wú)重疊區(qū)域劃分，可以采用重疊區(qū)域劃分進(jìn)一步提高掃描精度，為此需進(jìn)一步深入研究。

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