基于粗糙集-云模型的野戰機場選址方案評估

郝旭祥 王育輝

摘 要：以作戰和遠程投送作戰物資、短距起降、快速機動需求為牽引，以戰場前置機場以及無占領機場或占領機場改建重新恢復作用選址和位置決策為實際背景，利用粗糙集理論，從不精確、不一致、不完整等大量不完備信息中求取最小不變集合，求解最小規律集，得出指標權重，同時對指標進行專家打分，應用云模型理論對某海外野戰機場選址建設進行方案評估。經過案例分析，該方法能夠確定選址及建設的優劣程度，對于空軍海外和遠程作戰研究具有一定的參考價值。

關鍵詞：野戰機場;粗糙集;云模型;方案評估

中圖分類號：E824;TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）23-0013-03

Abstract： This paper takes the requirements of combat and long-distance delivery of combat materials， short-range takeoff and landing and rapid mobility as the traction， takes the location and location decision of battlefield front airport and non occupied airport or reconstruction and restoration of occupied airport as the actual background， and uses rough set theory to obtain the minimum invariant set from a large amount of incomplete information such as imprecision， inconsistency and incompleteness， The minimum rule set is solved， the index weight is obtained， the index is scored by experts， and the scheme of site selection and construction of an overseas field airport is evaluated by using cloud model theory. The case analysis shows that this method can determine the advantages and disadvantages of site selection and construction， and has a certain reference value for the overseas and long-range combat research of the air force.

Keywords： field airport;rough set;cloud model;programme evaluation

目前，多種新機型不斷裝配部隊，極大地提高了空軍的戰略打擊能力。在裝備投入使用之前，野戰機場和前方機場的遠程投送和持續保障能力必不可少。野戰機場是具有簡易的飛行保障設施，供航空兵臨時駐用的機場，一般鋪設裝配式金屬板道面或其他簡易道面跑道，配備活動式的保障設備，建筑物較小且多為臨時設施，工程量較小，可在戰爭中臨時修建[1]。野戰機場的鋪設與選址受到國內外的廣泛關注，實行野戰機場選址方案評估，目的是確定方案的優劣程度，為后續施行戰場快速反應、應急機動、戰略物資運輸等任務提供參考，以保證任務的成功性及安全性。

1 基本理論

1.1 粗糙集理論

1.2 云模型理論

1.2.1 云模型定義。云模型[3-5]是一種定性概念與定量表示之間不確定轉換模型，能夠集成定性概念的模糊性與隨機性，實現定性語言值與定量數值之間的轉換，準確直觀地表達模糊信息。

設[U=μ]為論域，關于論域[U]中的模糊集合[A]，是指對于任意元素[μ]都存在一個有穩定傾向的隨機數[ηA]，稱為[μ]對[A]的隸屬度。如果論域中元素是簡單有序的，則[ηA]可以看作是變量[μ]的隸屬度在[U]上的分布，稱為云。

1.2.2 標準云模型確定。云用期望值[Ex]、熵[En]和超熵[He]來表征，記為[U3Ex，En，He]。對于存在雙邊界的概念，可通過式（4）確定評語云各參量大?。?/p>

[Ex=Cmax+Cmin2En=Cmax-Cmin6He=k]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

式中：[k]為云滴粒度控制常數，根據具體案例進行選取，取0.1。

1.2.3 云模型計算。云發生器是一種通過計算機運算實現定性模糊概念與定量確定數值間映射轉化的科學工具，常見類型包括正向云發生器與逆向云發生器兩類。該工具可將云的數值特征轉化為所需云滴，實現定性概念的定量化描述，逆向云發生器則與其互逆。

2 野戰機場選址指標權重確定

2.1 確定評價指標

野戰機場選址的主要目的是檢驗和考核選址位置、選址環境的相關戰技指標及性能，根據野戰機場建設要求，通過查閱文獻資料、調查問卷、專家咨詢等方式，選取場務保障裝備的展開情況、系統可靠性、地方通用物資籌措、基礎設施（水、電等）情況、運輸條件、召集地方相關人員作為前線野戰機場選址風險評估關鍵評價指標。

2.2 評價權重計算

2.2.1 建立關系數據模型。通過搜集，找到16個野戰機場的相關選址方案，獲取信息如表1所示。設定條件屬性C={c1場務保障裝備的展開情況;c2系統可靠性;c3地方通用物資籌措;c4基礎設施配套情況（水、電等）;c5地方參與度;c6前期資金準備;c7保衛工作}。

2.2.2 屬性量化。對表1中的各指標屬性進行離散化處理，優、良、中、差分別對應1、2、3、4，得到知識表達系統如表2所示。

2.2.3 確定指標權重。由式（1）、式（3）可以得到c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7的重要度qci（0.312 5，0.375，0.125，0.187 5，0.250，0.375），經過歸一化處理，可得到各指標權重為[ωi=0.161，0.194，0.161，0.064，0.097，0.129，0.194]。

3 野戰機場選址方案評估模型建立

3.1 標準云評估模型

采用4個優劣等級進行區間劃分，劃分結果為優（7.5～10.0）、良（5.0～7.5）、中（2.5～5.0）、差（0～2.5）。利用式（4）將優劣等級轉換為標準評語云模型，其數字特征分別為優（8.75，0.42，0.10）、良（6.25，0.42，0.10）、中（3.75，0.42，0.10）、差（1.25，0.42，0.10）。

3.2 評估模型生成

通過逆向云發生器將定性評分及定量區間標準化結果轉化為云數字特征參數。設專家評語集為[P1，P2，…，Pn]，表示對第[n]個評價指標的主觀評分值。具體步驟如下。

①采用式（5）計算出該指標的云數字特征參數[Exi，Eni，Hei]：

[Exi=1nk=1nPkS2i=1n-1k=1nPk-Exi2Eni=π2×1nk=1nPk-ExiHei=S2i-Eni2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

②利用式（6）加權平均算術法將各指標評語云（子云）轉化為綜合云（父云）。

[Ex=i=1nExiEniωii=1nEniωiEn=i=1nEniωiHe=i=1nHeiEniωii=1nEniωi]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

式中：[n]為評價指標個數;[ωi]表示各評價指標對應的權重值。得到的父云即為野戰機場選址方案評估綜合云，利用云正向發生器可生成各云滴。

4 案例分析

假設在某次試驗中，專家對各評價指標的優劣等級進行打分，同時由式（5）可得[Exi，Eni，Hei]如表3所示。

同時，父云的數字特征[R=5.68，0.60，0.22]，生成云圖與評價標準云圖比較見圖1。由圖1可得，選址方案優劣等級處于中與良之間，主要偏向于良。通常來說，選址前，所在地民族特征民情、周圍限高建筑物山川、構建機場的最大長度以及保障設備展開條件等所得結論符合實際情況，說明基于粗糙集-云模型的野戰機場選址安全狀態評估方法有效。

5 結語

以野戰機場選址的影響條件為研究對象，給出野戰機場選址點評價指標，基于粗糙集對野戰機場選址實行方案優劣評估，取得了良好的評估效果。對選址過程進行了詳細分析，目的是確定評價指標的可信性，為部隊野戰機場選址提供參考，保證相應的適應性。

參考文獻：

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