基于熵權-TOPSIS模型的大風浪條件下引航員登船水域選址

周寧 范中洲 趙羿

摘要：為保障大風浪條件下引航員登船安全、周邊船和被引船的安全以及港口的安全高效運營，選取合理的引航員登船水域至關重要。綜合考慮熵權法和TOPSIS法的優點，基于熵權-TOPSIS模型對大風浪條件下引航員登船水域進行優選研究。以大風浪條件下廣州港引航員登船水域選址為例，運用該模型對3個備選方案進行評價，求得方案2的相對貼近度最大。該方案所述的引航員登船水域為大風浪條件下最優登船水域，且與實際選址一致。經實例驗證，該模型較為可靠，實用性強。

關鍵詞： 引航員登船水域; 大風浪天氣; 熵權; TOPSIS法; 選址模型; 相對貼近度

中圖分類號： U698 ? ?文獻標志碼： A

Abstract： In order to ensure the safety of pilot boarding， the safety of surrounding ships and the piloted ship， and the safe and efficient operation of ports， it is of vital importance to select reasonable pilot boarding waters. Considering the advantages of the entropy weight method and TOPSIS method， the optimal selection of pilot boarding waters under rough weather is studied based on the entropy weight and TOPSIS model. Taking the location of pilot boarding wasters of Guangzhou Port under rough weather as an example， the model is used to evaluate the three alternative schemes， and the second scheme is the closest to the best. The second scheme is the optimal boarding waters under rough weather and consistent with the actual location. The model is proved to be reliable and practical through a real example.

Key words： pilot boarding waters; rough weather; entropy weight; TOPSIS method; location model; relative closeness

0 引 言

在大風浪條件下，引航員登船安全受到威脅，情況嚴重時會造成船舶大量積壓從而導致船期延誤和碼頭空置，影響港口運營。設置大風浪條件下引航員登船水域可減少對引航員的人身損害，彌補惡劣天氣給船方和港方帶來的損失。我國對外籍船實行強制引航制度，對本國籍船提供引航服務，因此引航員登船水域相對接近外海，但為確保大風浪期間引航員安全，允許引航員登離船點往內海方向移動。交通運輸部于2007年頒布第46號文件《關于公布全國主要港口引航員登輪點的公告》對全國引航員登離船點進行調整和劃定，并在2012、2013年以及近3年增設和調整了引航員登離船水域[1]。雖逐漸將惡劣天氣因素考慮進來，但部分登船水域存在遮蔽性差、大風浪對引航接送影響較大的情況，因此大風浪條件下引航員登船水域的選取很重要。引航員登船水域的選址通常有兩種：一種是在錨地登船，這可能涉及錨地的選址;一種是在船舶航行中登船。本文主要研究在大風浪條件下在船舶航行中引航員登船水域的選址問題。

當前我國對此還在進行不斷的研究。崔曉鳴[2]介紹了上海海事局增設的長江口深水航道和南槽航道大風浪引航作業區的航道情況和潮汐氣象特點，并提出了引航員登離船注意事項及航法。陳信華等[3]分析了福州港各港區的水域概況，發現原有登船水域存在的不足并提出了相關建議。梁葉根[4]對廣州港桂山西位置的引航員登離船水域的設置提出了相關建議。汪競峰等[5]引入了云模型，通過與引航員登船水域相關影響因素的結合對初選水域進行云發生器計算，得到相應的風險等級排序。王群朋等[6]采用遺傳算法從安全性、經濟性、效率性3個方面進行分析，得出登船水域的最優選址方案。

熵權法[7-8]是一種客觀的賦權方法，能夠對原始數據進行充分利用，信息損失少，能在很大程度上減少人的因素的影響。利用它對多個評價對象賦權時，計算過程簡單，一次計算就能得出適應各評價對象的指標權重，且綜合考慮多個評價對象來確定指標權重，減少偶然情況的發生，得到的權重更加合理和客觀。逼近理想解排序法[9-11]（technique for order preference by similarity to an ideal solution， TOPSIS）是一種在多方案多層性決策分析和風險評價研究中行之有效的方法，可用于多評價單元，應用靈活，數學計算比較簡單，且能夠充分利用原始數據，信息損失較少。大風浪條件下引航員登船水域的選址研究需要對多種影響因素進行考慮，因此可將TOPSIS引入到引航員登船水域選址研究中。結合目前國內對登船水域和大風浪條件下船舶引航和引航員登船安全方面的相關研究，識別大風浪條件下影響引航員登船安全的因素，構建選址評價指標體系，并采用熵權法[12-14]確定指標權重，得到熵權-TOPSIS模型[15-17]。運用該模型計算各選址方案的相對貼近度，選出最優選址方案，并與實際結果相比以驗證該模型的實用性。

1 模型的建立

大風浪條件下引航員登船水域的選取主要是為了保障引航員登船安全，選取自然條件、水域條件、交通條件和船舶條件4個量化指標，使用熵權-TOPSIS模型計算各選址方案的相對貼近度，并進行優劣排序。基于熵權-TOPSIS模型的引航員登船水域最優選址求解過程見圖1。

由表3可知，F2>F1>F3，即方案2的相對貼近度最大，這是因為方案2所選水域位于廣州港第五分道通航水域，遮蔽性好，風力影響較小，水流緩慢，浪高較低，附近礙航物相對較少，交通流復雜程度相對較低。方案1和方案3附近水域交通流相對復雜，以往交通事故量相對較多且通航環境相對較差，計算出來的相對貼近度較小。單從影響指標因素方面考慮[19]，方案2為最優登船方案，且實際選址結果與計算結果相符，從而驗證了該模型的有效性和正確性。

3 結 論

大風浪條件下引航員登離船水域的合理選址是引航員人身安全和港口運營的重要保障。本文從引航員登船安全入手，結合引航員登船水域的選址原則構建大風浪條件下引航員登船水域選址評價指標體系，有助于更加全面系統地衡量引航員登船安全。采用熵權-TOPSIS模型對廣州港引航員登船水域的3個備選方案進行評價，得到的最優選址方案與實際選址方案一致，為后續港口建設中大風浪條件下引航員登船水域的選址決策提供指導，具有一定的現實意義。

由于影響引航員登船水域選址的因素較為復雜，并且在用熵權法確定權重時，所需的指標值因各水域情況不同而有一定的偏差，且不同水域同一指標因素的影響程度可能不同，因此在確定其權重時運用組合權重會更好。后續將考慮組合運用模糊層次分析法與熵權法來確定權重。

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（編輯 趙勉）