海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià)研究

王巖峰,于文舉,寧春林,劉芳明,丁軍航,官晟

(1.自然資源部第一海洋研究所 青島 266061;2.青島大學(xué) 青島 266071)

0 引言

隨著“一帶一路”倡議的提出和實(shí)施,我國(guó)與相關(guān)國(guó)家之間的海洋科技合作迎來良好發(fā)展機(jī)遇,使我國(guó)與國(guó)際海洋經(jīng)濟(jì)、文化和政治等的合作關(guān)系更具建設(shè)性和豐富性[1-4]。促進(jìn)海洋領(lǐng)域技術(shù)合作,推動(dòng)我國(guó)自主海洋科學(xué)技術(shù)的輸出和國(guó)際推廣,是“一帶一路”倡議的重要合作方向[5]。海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)包括海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、區(qū)域海洋環(huán)境預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)以及海洋環(huán)境災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急系統(tǒng)三大類。經(jīng)過多年發(fā)展,我國(guó)海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)的發(fā)展取得顯著成果,多項(xiàng)技術(shù)得到泰國(guó)、印度尼西亞、馬來西亞和斯里蘭卡等“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線國(guó)家的政府或應(yīng)用單位的認(rèn)可。

與此同時(shí),在技術(shù)合作實(shí)踐方面,考慮到“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線國(guó)家與我國(guó)在自然環(huán)境、技術(shù)基礎(chǔ)和社會(huì)制度等方面存在差異,須針對(duì)各國(guó)的實(shí)際需求和應(yīng)用情況開展海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià),從而更加客觀地評(píng)價(jià)技術(shù)推廣效果和科學(xué)合理地聚焦技術(shù)攻關(guān)目標(biāo),提升我國(guó)自主海洋科學(xué)技術(shù)在相關(guān)國(guó)家的影響力[6-8]。本研究設(shè)計(jì)海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià)模型和相應(yīng)評(píng)價(jià)方法,并以白龍浮標(biāo)為例探索開展技術(shù)適應(yīng)性評(píng)價(jià),以期為我國(guó)自主海洋科學(xué)技術(shù)的國(guó)際應(yīng)用提供科學(xué)評(píng)價(jià)方法。

1 評(píng)價(jià)模型

參照已有研究成果[9],本研究將海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià)定義為:建立科學(xué)、全面和實(shí)用的評(píng)價(jià)系統(tǒng),在“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線國(guó)家不同的自然環(huán)境、技術(shù)基礎(chǔ)和社會(huì)制度等的條件下,對(duì)保持我國(guó)自主海洋科學(xué)技術(shù)的規(guī)定特性和滿足當(dāng)?shù)丶夹g(shù)應(yīng)用能力的偏移程度進(jìn)行評(píng)定,并得到量化的適用程度的結(jié)論。

參照已有研究成果[10],構(gòu)建海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià)模型。模型共分為4層結(jié)構(gòu):①目標(biāo)層為海洋環(huán)境安全保障技術(shù)的評(píng)價(jià)目標(biāo),即適用性;②準(zhǔn)則層是技術(shù)指向的3個(gè)利益攸關(guān)方,包括直接用戶、技術(shù)輸出方和管理方,其中直接用戶指技術(shù)輸入國(guó)中技術(shù)的直接使用者,技術(shù)輸出方指本國(guó)科研機(jī)構(gòu)和人員,管理方指技術(shù)輸入國(guó)相對(duì)應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)和人員;③指標(biāo)層是3個(gè)利益攸關(guān)方角度的不同指標(biāo),包括社會(huì)性評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、環(huán)境評(píng)價(jià)、合規(guī)性評(píng)價(jià)、人員知識(shí)技能評(píng)價(jià)和技術(shù)性評(píng)價(jià)6個(gè)維度;④方案層為綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(圖1)。

圖1 海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià)模型

2 評(píng)價(jià)方法

在各類系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)中,已有多種評(píng)價(jià)方法得到廣泛應(yīng)用,包括層次分析法[11-12]、網(wǎng)絡(luò)分析法[13]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[14-15]和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[16]等。層次分析法可將復(fù)雜的評(píng)價(jià)系統(tǒng)按照分解、比較判斷和綜合的思路進(jìn)行決策分析,思路清晰,但定量數(shù)據(jù)較少,定性成分居多,難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)系統(tǒng);模糊綜合評(píng)價(jià)法可通過精確的數(shù)據(jù),對(duì)模糊的系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的量化評(píng)價(jià),有助于解決決策的模糊性和不確定性。

基于海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)的特點(diǎn),本研究將層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合,建立海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià)方法。運(yùn)用層次分析法衡量專家對(duì)某項(xiàng)指標(biāo)的偏移程度并建立量化判斷矩陣,計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)重要度向量,通過數(shù)據(jù)歸一化得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重;運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法選擇合適的隸屬度函數(shù),對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化分析處理,最終得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 獨(dú)立評(píng)價(jià)

2.1.1 權(quán)重向量

運(yùn)用層次分析法[12]確定準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的要素權(quán)重。利用九級(jí)標(biāo)度法確定各要素的重要性偏移程度,構(gòu)造判斷矩陣(W),并計(jì)算各要素的相對(duì)重要度向量:

式中:wij為各要素的相對(duì)重要度;n為要素?cái)?shù)量。

對(duì)其進(jìn)行歸一化,可得到一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量:

權(quán)重向量的合理性須通過計(jì)算判斷矩陣的一致性指標(biāo)(CI)來檢驗(yàn)。當(dāng)CI≤0.1時(shí),即通過一致性檢驗(yàn)。

2.1.2 獨(dú)立評(píng)價(jià)值

每個(gè)利益攸關(guān)方對(duì)6個(gè)方面指標(biāo)的評(píng)價(jià)側(cè)重點(diǎn)不同,須單獨(dú)進(jìn)行權(quán)重分配工作,因此引入獨(dú)立評(píng)價(jià)值,即在每個(gè)準(zhǔn)則層下分別對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),且每個(gè)準(zhǔn)則層下的評(píng)價(jià)值相互獨(dú)立、互不影響。

求取獨(dú)立評(píng)價(jià)值包括4個(gè)步驟。

(1)確定評(píng)價(jià)等級(jí)集合S=(S1,S2,…,Sn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)集U=(U1,U2,…,Un),建立五級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí)及其評(píng)分細(xì)則。

(2)統(tǒng)計(jì)并確定各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度向量[15],構(gòu)造隸屬度矩陣:

式中:Ti為指標(biāo)i的單因素評(píng)價(jià)值;tin為指標(biāo)i在評(píng)價(jià)等級(jí)n下的頻率,通常將其歸一化,使

(3)計(jì)算第n個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的綜合隸屬度:

式中:×為模糊合成算子[17]。

(4)計(jì)算獨(dú)立評(píng)價(jià)值:

式中:X為評(píng)分區(qū)間的中值。

2.2 綜合評(píng)價(jià)

所有準(zhǔn)則層下的獨(dú)立評(píng)價(jià)結(jié)果為K=[K1,K2,K3,…,Ki],準(zhǔn)則層的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果由獨(dú)立評(píng)價(jià)值和權(quán)重向量得到:

根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),80≤J＜100為“適用”;60≤J＜80為“基本適用”;J＜60為“不適用”。

2.3 評(píng)價(jià)流程

結(jié)合海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)用戶群體廣泛和評(píng)價(jià)指標(biāo)眾多的特點(diǎn),制定適用性評(píng)價(jià)流程(圖2)。

3 案例分析

白龍浮標(biāo)是我國(guó)在印度洋投放的首個(gè)深海浮標(biāo),也是首個(gè)上傳數(shù)據(jù)至全球電信系統(tǒng)(GTS)從而實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)共享的浮標(biāo)[18]。近年來,隨著我國(guó)海洋觀測(cè)事業(yè)的發(fā)展和國(guó)際海洋觀測(cè)合作的加強(qiáng),白龍浮標(biāo)得到更加廣泛的應(yīng)用。開展白龍浮標(biāo)在“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線國(guó)家的適用性評(píng)價(jià),有助于了解該項(xiàng)技術(shù)在不同環(huán)境下的通用性和兼容性,為科學(xué)合理的技術(shù)改進(jìn)提供參考依據(jù)。

采用專家打分法確定準(zhǔn)則層中直接用戶、技術(shù)輸出方和管理方的權(quán)重,得到評(píng)價(jià)矩陣。經(jīng)數(shù)據(jù)處理后,求得一致性指標(biāo)CI=0.004 6,表明評(píng)價(jià)矩陣通過一致性檢驗(yàn),進(jìn)而得到3個(gè)利益攸關(guān)方各自的權(quán)重ωW=[0.457 9,0.126 0,0.416 1]。

邀請(qǐng)多位從事白龍浮標(biāo)研發(fā)和應(yīng)用工作的專家填寫調(diào)查問卷并評(píng)分。為確保數(shù)據(jù)的客觀性和準(zhǔn)確性,對(duì)3個(gè)利益攸關(guān)方分別進(jìn)行調(diào)查,并對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重(表1)。

表1 指標(biāo)權(quán)重

隸屬度矩陣如表2至表4所示。

表2 隸屬度矩陣(直接用戶)

表3 隸屬度矩陣(技術(shù)輸出方)

表4 隸屬度矩陣(管理方)

將隸屬度矩陣導(dǎo)入評(píng)價(jià)模型,得到模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣和各方的獨(dú)立評(píng)價(jià)權(quán)重矩陣:

3個(gè)利益攸關(guān)方的獨(dú)立評(píng)價(jià)值為[88.35,91.72,89.52]。

根據(jù)3個(gè)利益攸關(guān)方的權(quán)重,白龍浮標(biāo)技術(shù)的適用性評(píng)價(jià)值為89.26,評(píng)價(jià)結(jié)果為“適用”,表明該項(xiàng)技術(shù)不僅得到相關(guān)國(guó)家和單位的認(rèn)可,并且在技術(shù)合作實(shí)踐方面能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、技術(shù)基礎(chǔ)和社會(huì)制度等條件以及滿足當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需求。

4 結(jié)語

隨著“一帶一路”海上合作的持續(xù)推進(jìn),我國(guó)將有越來越多的自主海洋科學(xué)技術(shù)在沿線國(guó)家應(yīng)用,因此構(gòu)建評(píng)價(jià)相關(guān)技術(shù)適用性的方法體系至關(guān)重要。本研究首次將我國(guó)自主海洋科學(xué)技術(shù)與適用性評(píng)價(jià)相結(jié)合,以評(píng)價(jià)海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)在“21世紀(jì)海上絲綢之路”沿線國(guó)家應(yīng)用的適應(yīng)程度。由于海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)的用戶群體廣泛,其適用性評(píng)價(jià)體系指標(biāo)眾多且受多種因素制約,采用基于層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)法,不僅使評(píng)價(jià)模型的層次結(jié)構(gòu)和求解過程更加清晰,而且將對(duì)模糊系統(tǒng)的定性分析轉(zhuǎn)為定量評(píng)價(jià)。白龍浮標(biāo)的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果初步驗(yàn)證本研究構(gòu)建的海洋環(huán)境安全保障通用技術(shù)適用性評(píng)價(jià)模型的有效性,下一步將陸續(xù)對(duì)其他自主海洋科學(xué)技術(shù)的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià),從而為“一帶一路”海上合作提供參考。