雷達圖法在烤煙感官質(zhì)量評價上的應(yīng)用分析

張強+孫渭

摘要 為了更直觀地評價烤煙的感官質(zhì)量，提出了基于雷達圖的烤煙感官質(zhì)量綜合評價方法，并通過2011年陜西省烤煙試驗結(jié)果對該方法進行了驗證。結(jié)果表明，在2011年陜西省洛南煙草主栽品種調(diào)查試驗中，云煙87的感官質(zhì)量最優(yōu)，評價結(jié)果與實際結(jié)果相吻合。

關(guān)鍵詞 烤煙；感官質(zhì)量評價；雷達圖法

中圖分類號 TS207.7；S572 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）10-0250-02

任何系統(tǒng)的性能優(yōu)劣都不是由某個單一的因素決定，而是由多個因素共同決定的。因此，對一個系統(tǒng)的評價是結(jié)合多因素的綜合評價，也就是對由多個指標(biāo)體系構(gòu)成的系統(tǒng)做出整體性、全面性評價，只有這樣評價才更為客觀、準(zhǔn)確[1]。煙草作為一種重要的經(jīng)濟作物，感官質(zhì)量的好壞對其品質(zhì)和經(jīng)濟性狀有重要的影響[2]。煙草的感官質(zhì)量主要包括香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味和雜氣5個指標(biāo)[3]，對煙草感官質(zhì)量的評價就需對以上5個指標(biāo)進行綜合性評價。在以往煙草感官質(zhì)量綜合評價中，多采用指數(shù)和法[3]，即對感官質(zhì)量的每個指標(biāo)賦予權(quán)重，之后將感官質(zhì)量表示為各指標(biāo)的組合，用各指標(biāo)的權(quán)重與指標(biāo)值的乘積之和來衡量其優(yōu)劣。指數(shù)和法雖可以對煙草感官質(zhì)量進行綜合評價，但由于其只是進行數(shù)據(jù)運算，很難使人們對其各個指標(biāo)的優(yōu)劣有清楚直觀的認(rèn)識。

雷達圖法是一種基于圖形進行綜合評價的方法，其圖形類似于雷達上的圖表[4]。該方法可將高維空間上的指標(biāo)折射到一個二維平面上，進而來綜合評價整體的優(yōu)劣性[4]；其早期被用于經(jīng)濟領(lǐng)域[5]，后因其直觀、簡潔、形象、精確等特點而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)等多個領(lǐng)域[6-9]。在煙草上，關(guān)于雷達圖法的研究還較少，且主要集中在煙草外觀質(zhì)量、化學(xué)成分等的綜合評價上[10-13]，對感官質(zhì)量的綜合評價還鮮見報道。本研究以2011年陜西省洛南、旬陽、洋縣3個縣的主栽品種調(diào)查試驗數(shù)據(jù)為例，運用雷達圖法對其感官質(zhì)量進行綜合評價，旨在探討雷達圖法在煙草感官質(zhì)量評價上的可行性，也為以后煙草感官質(zhì)量評價提供方法參考。

1 雷達圖法簡介

雷達圖法是同時可以體現(xiàn)多個變量，且具有可視化特點的綜合評價工具。在雷達圖中，每個評價指標(biāo)都有一個唯一獨立的坐標(biāo)數(shù)軸，各個坐標(biāo)軸呈輻射狀圍繞坐標(biāo)原點向四周分散開來，連接每個坐標(biāo)數(shù)軸上代表同一數(shù)據(jù)序列的點，形成多邊形，即為雷達圖[5]。其用來比較基于若干指標(biāo)的整體水平。雷達圖綜合評價方法是基于圖形和數(shù)據(jù)運算的一種評價方法[13]，其通過對評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，非線性變換，建立基礎(chǔ)指標(biāo)向量，之后繪制雷達圖，在雷達圖中提取特征向量，建立評價函數(shù)，最終對評價對象進行基于雷達圖法的定量綜合評價。

2 雷達圖法在煙草感官質(zhì)量綜合評價上的應(yīng)用

2.1 感官質(zhì)量評價指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化

選取賦值量化的香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味、雜氣5項評價指標(biāo)[2]數(shù)據(jù)對煙草感官質(zhì)量進行綜合評價。設(shè)第i個品種為xi，第j個評價指標(biāo)為yj，則可建立基于品種的集合X=（x1，x2，x3，x4，…，xn）和基于評價指標(biāo)的集合Y=（y1，y2，y3，y4，y5），其中y1～y5分別代表感官質(zhì)量評價的5個指標(biāo)，將X和Y集合結(jié)合，建立Z=（zij）n×5的指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣，其中zij=xiyj。計算指標(biāo)yj的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，分別表示為A（yj）和σ（yj）[14]：

其中，i為品種數(shù)；j為指標(biāo)數(shù)，取值為1，2，3，4，5。

對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，則指標(biāo)對應(yīng)值uij為[6]：

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理的各個指標(biāo)均已轉(zhuǎn)化為均值為0、方差為1的數(shù)值，從而消除了不同指標(biāo)之間量的差別。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化處理的指標(biāo)數(shù)據(jù)非線性變換

為將評價煙草感官質(zhì)量的各個評價指標(biāo)在二維圖形上表示，須對標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)進行非線性變換[6]：

其中，wij為uij非線性變換后的值。

該變換的特點為：①將區(qū)間[-∞，+∞]變至[0，2]之間；②將各指標(biāo)uij的均值0變?yōu)閣ij均值為1；③由arctan（u）的幾何特征可以看出，其在平均值附近變換線性較好，與平均值距離越遠對數(shù)據(jù)的壓縮性越強。

2.3 繪制煙葉感官質(zhì)量評價雷達圖

建立雷達圖坐標(biāo)軸，其從坐標(biāo)原點共輻射出5個軸，各為T1、T2、T3、T4和T5，其分別表示香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味、雜氣5個感官質(zhì)量評價指標(biāo)；相鄰兩軸之間的夾角為72°，將每個品種的wij值分別標(biāo)于各坐標(biāo)軸上，之后將各個坐標(biāo)軸上的數(shù)值點連接起來形成多邊形，即為雷達圖。

2.4 依據(jù)雷達圖進行煙葉感官質(zhì)量的綜合評價

綜合評價煙草的感官質(zhì)量，需將雷達圖的面積和周長作為特征量，建立評價向量，并在此基礎(chǔ)上設(shè)立評價函數(shù)來對其進行綜合評價。

為避免因各指標(biāo)軸向順序改變對雷達圖的面積和周長產(chǎn)生影響，進而造成面積和周長的“非唯一”，本評價采用王永瑜[4]所提出的采用平均面積和平均周長來體現(xiàn)其“唯一性”。平均面積和平均周長的計算公式如下：

由該評價向量可看出，ei1為面積的相對值，其反映品種雷達圖相對面積的大小；ei2為雷達圖面積與具有相同雷達圖周長的圓面積的比值，其指代各評價指標(biāo)的均衡協(xié)調(diào)程度。

建立評價函數(shù)[6]為：

計算各個煙草品種的綜合評價值。

依據(jù)各綜合評價值的大小，評價各煙草品種感官質(zhì)量的水平，并對各煙草品種感官質(zhì)量優(yōu)劣進行排序。

3 基于雷達圖法的實例分析

以2011年陜西省洛南縣主栽烤煙品種取樣調(diào)查試驗為例，該試驗共計4個煙草品種，即云煙87、云煙97、秦?zé)?6、K326，以香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味和雜氣5個指標(biāo)對其感官質(zhì)量進行綜合評價。試驗樣品的測定由鄭州煙草研究院完成，評價結(jié)果如表1所示。

依照以上步驟，對試驗數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，之后進行非線性變換，所得數(shù)據(jù)如表2、3所示。

依據(jù)以上數(shù)值，繪制洛南縣各品種感官質(zhì)量綜合評價雷達圖，如圖1 所示。

由雷達圖可以直觀看出，云煙87除香氣量略低于云煙97外，其他指標(biāo)都要優(yōu)于其他品種，表明洛南縣云煙87的感官質(zhì)量要優(yōu)于其他主栽品種；云煙97雖香氣量高于其他品種，但其他指標(biāo)都比較低，感官質(zhì)量一般；K326各指標(biāo)值較為接近，可見其指標(biāo)比較協(xié)調(diào)，但各指標(biāo)都要略差于云煙87；秦?zé)?6各指標(biāo)值較其他品種低，其感官質(zhì)量要差于其他主栽品種。

則通過公式（7）、（8）、（9）建立評價向量，分別為：E云煙87=（1，0.84），E云煙97=（0.35，0.76），E秦?zé)?6=（0.11，0.85），E K326=（0.49，0.85）。

最終由評價函數(shù)（10），得出：f云煙87=0.92，f云煙97=0.51，f秦?zé)?6=0.30，fK326=0.65。

評價函數(shù)值表明，在洛南主栽品種中，云煙87的感官綜合質(zhì)量要優(yōu)于其他主栽品種，其次為K326，再次為云煙97，秦?zé)?6的感官綜合質(zhì)量較差。該感官質(zhì)量綜合評價結(jié)果與常用的指數(shù)和法所得結(jié)果一致。

4 結(jié)語

通過對雷達圖法的結(jié)果進行分析可以得知，在洛南煙草主栽品種取樣調(diào)查試驗中，參試品種的感官質(zhì)量優(yōu)劣排列順序為云煙87>K326>云煙97>秦?zé)?6。

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