基于物元開拓-灰色理論的隧洞工程對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)影響研究

吳蘊(yùn)洲

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們對(duì)生活水平要求的提高，社會(huì)對(duì)交通設(shè)施的要求日益提高，為滿足居民日常交通要求，一些跨海大橋工程和隧洞工程已逐漸成為了城市交通建設(shè)的重點(diǎn)。目前國內(nèi)關(guān)于隧洞工程的建設(shè)已達(dá)到了世界頂級(jí)水平，上海長江隧道、南京長江隧道、武漢長江隧道等工程的建立為我國交通便利和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著很大的影響。隧洞工程的日常排水、施工震動(dòng)等對(duì)當(dāng)?shù)亟煌?、水源及土壤影響顯著，地下隧洞的建立極大程度破壞了原有的土壤結(jié)構(gòu)，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)同樣有著顯著影響。因此找出合適的方法研究隧洞工程對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響十分重要。

目前關(guān)于隧洞工程對(duì)經(jīng)濟(jì)影響的研究，其方法多為層次分析法，該方法通過專家打分確定指標(biāo)權(quán)重，從而對(duì)經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。王世軍等基于不確定性層次分析法對(duì)南水北調(diào)中線工程對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行了研究，南水北調(diào)中線工程對(duì)于河南水源區(qū)第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響效應(yīng)最大，其次是第一產(chǎn)業(yè)，最后是第三產(chǎn)業(yè)。但層次分析法主觀性強(qiáng)，往往忽略了指標(biāo)存在的客觀規(guī)律，存在一定的應(yīng)用局限性。本文基于物元開拓模型，引入灰色關(guān)聯(lián)理論，建立隧洞工程對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)影響評(píng)價(jià)模型，最終計(jì)算不同產(chǎn)業(yè)影響的關(guān)聯(lián)系數(shù)，得出最終結(jié)論。

1 研究方法

1.1 物元開拓模型建立

1.1.1 物元確定

確定評(píng)價(jià)的指標(biāo)，將待評(píng)價(jià)對(duì)象定義為N，相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)將評(píng)價(jià)對(duì)象定義為具有特征C，特征值為V，待評(píng)價(jià)對(duì)象最終可定義為矩陣R，而R可由N、C、V計(jì)算取得，計(jì)算公式如下：

R=(N，C，V)

(1)

其次確定物元的經(jīng)典域，經(jīng)典域是由待評(píng)價(jià)物元的特征及其特征值的取值范圍所確定的，因此需確定該待評(píng)價(jià)物元所劃分的級(jí)別及其相應(yīng)范圍。

(2)

式中，Nj—代表第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)；C—第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，Vji—代表Nj的取值范圍，即為經(jīng)典域。

最終確定節(jié)域，節(jié)域?yàn)楦魈卣髦翟诓煌燃?jí)下的取值范圍，可用下式表示：

(3)

式中，p—待評(píng)價(jià)對(duì)象全體；Vpi—代表節(jié)域。

1.1.2 權(quán)重確定

本文根據(jù)層次分析法和熵權(quán)法計(jì)算權(quán)重，最終確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重。其中層次分析法計(jì)算步驟見參考文獻(xiàn)[9]，計(jì)算出的權(quán)重記為ωa，熵權(quán)法計(jì)算步驟見參考文獻(xiàn)[10]，計(jì)算出的權(quán)重記為ωb，而綜合權(quán)重則由下式進(jìn)行計(jì)算：

(4)

式中，ωj—所求的綜合權(quán)重；ωaj—通過層次分析法所得的主觀權(quán)重；ωbj—熵權(quán)法所得的客觀權(quán)重。

1.1.3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

待評(píng)價(jià)對(duì)象各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)函數(shù)可通過下式計(jì)算：

(5)

式中，Kj(vi)—第i個(gè)指標(biāo)第j個(gè)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度值；ρ(vi，Vji)，ρ(vi，Vpi)—分別表示待評(píng)物元值與其經(jīng)典域和節(jié)域的距。

1.2 灰色理論計(jì)算關(guān)聯(lián)度

灰色理論是近代新型綜合評(píng)價(jià)方法。由于其對(duì)樣本量的要求較低，計(jì)算簡單，通俗易懂，結(jié)果可較強(qiáng)反映樣本之間的客觀關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)已逐漸被廣泛應(yīng)用。其具體步驟如下：

對(duì)于一個(gè)最優(yōu)數(shù)列x0有若干個(gè)比較數(shù)列x1，x2，，xn，關(guān)聯(lián)系數(shù)ξxj：

(6)

式中，ρ—分辨系數(shù)，一般在0～1之間，通常取0.5；Δmin—兩級(jí)最小差；Δmax—兩級(jí)最大差；Δoj(k)—各值與最優(yōu)值之差。

由計(jì)算得到的ξxj，計(jì)算關(guān)聯(lián)度，并以關(guān)聯(lián)度的大小排序。

1.3 綜合關(guān)聯(lián)度計(jì)算

綜合關(guān)聯(lián)度則由下式進(jìn)行計(jì)算：

(7)

式中,ξj—所求的綜合關(guān)聯(lián)度；Kj—物元開拓模型計(jì)算關(guān)聯(lián)度；ξxj—灰色理論計(jì)算的關(guān)聯(lián)度。

2 研究結(jié)果與分析

首先建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以便更形象地反映隧洞工程對(duì)工程經(jīng)濟(jì)的影響。將對(duì)工程經(jīng)濟(jì)的影響分為第一產(chǎn)業(yè)影響B(tài)1、第二產(chǎn)業(yè)影響B(tài)2、第三產(chǎn)業(yè)影響B(tài)3共3個(gè)層面，每個(gè)層面選擇不同的3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成的評(píng)價(jià)體系見表1。

表1 隧洞工程對(duì)工程經(jīng)濟(jì)的影響評(píng)價(jià)

首先通過層次分析法計(jì)算不同指標(biāo)的主觀權(quán)重，然后根據(jù)熵權(quán)法計(jì)算不同指標(biāo)的客觀權(quán)重，最終獲得綜合權(quán)重。以第一層指標(biāo)為例，首先根據(jù)專家打分，確定3個(gè)產(chǎn)業(yè)層次分析法的判斷矩陣，結(jié)果見表2。由表2可以看出，根據(jù)專家打分情況，普遍認(rèn)為隧洞工程對(duì)工程經(jīng)濟(jì)影響最大的是第一產(chǎn)業(yè)，權(quán)重達(dá)到了0.635，第二產(chǎn)業(yè)次之，影響最低的為第三產(chǎn)業(yè)。

表2 第一層指標(biāo)相對(duì)隸屬度矩陣

同理，通過層次分析法分別計(jì)算第二層各指標(biāo)的權(quán)重，由熵權(quán)法計(jì)算權(quán)重，最終得出綜合權(quán)重結(jié)果見表3。由表3可以看出，在專家角度，每個(gè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比例的變化是占最主要的部分，第一產(chǎn)業(yè)中隧洞工程對(duì)林業(yè)和農(nóng)業(yè)的影響較明顯，第二產(chǎn)業(yè)中對(duì)建筑業(yè)和輕工業(yè)的影響較明顯，第三產(chǎn)業(yè)4個(gè)方面之間的區(qū)別不大，影響最高的為旅游產(chǎn)業(yè)。最終可求得層次分析法第二層指標(biāo)的最終權(quán)重，結(jié)果見表4。

表3 第二層指標(biāo)權(quán)重

表4 第二層指標(biāo)最終綜合權(quán)重

根據(jù)物元開拓模型和灰色理論的計(jì)算方法，可求出2種方法的關(guān)聯(lián)度，最終根據(jù)公式(7)可求得第二層指標(biāo)最終綜合關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表5。由表3計(jì)算的權(quán)重，可得出三大產(chǎn)業(yè)的最終關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表6。

表5 第二層指標(biāo)最終綜合關(guān)聯(lián)度

表6 第一層指標(biāo)最終關(guān)聯(lián)度

由表5—6中的計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，12個(gè)指標(biāo)中隧洞工程影響最高的為第一產(chǎn)業(yè)占總GDP的比例指標(biāo)，其次為農(nóng)業(yè)和林業(yè)產(chǎn)業(yè)，影響最低的為第三產(chǎn)業(yè)的醫(yī)療業(yè)，表6可以看出，影響程度由高到低依次為第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。

3 結(jié)語

隧洞工程的建立對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著顯著的影響，尤其對(duì)第一產(chǎn)業(yè)的影響最為顯著，本文通過建立物元開拓模型-灰色理論，綜合評(píng)定了隧洞工程對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，得出的結(jié)論與實(shí)際情況基本吻合。在今后的研究中，可基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型快速評(píng)價(jià)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響，同時(shí)在建立指標(biāo)過程中，可再考慮對(duì)交通業(yè)、金融業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等多方面因素，更加全面地分析隧洞工程對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響。