基于熵權-云模型的環渤海郵輪港口競爭力評價

劉翠蓮，莊海林，張群淑

(大連海事大學 交通運輸工程學院，遼寧 大連 116026)

0 引 言

郵輪港口作為郵輪產業鏈上的中心環節，是郵輪運輸網絡不可或缺的一部分。隨著郵輪產業的發展，郵輪港口之間競爭日益激烈，因而，建立一種科學、客觀的郵輪港口競爭力評價體系尤為重要。

國外學者C.PAOLI等[1]利用能值分析模型比較了波爾托菲諾、圣瑪格麗塔利古爾和拉帕洛3個沿海城市的旅游業和郵輪業的環境成本，制定了郵輪產業的長期發展攻略；U.A.L.RODRIGUEZ等[2]用社會網絡分析了郵輪港口互連及其對整個加勒比港口網絡運作的影響。國內學者吳慧等[3]構建了云模型國際郵輪港口競爭力評價體系，對歐洲與中國的港口的競爭力進行了競爭力評價和比較；王振等[4]運用模糊層次分析法構建了港口競爭力評價模型；施樺等[5]采用AHP和TOPSIS方法建立模型，分析了舟山港域的競爭力現狀，發現船舶維修和燃料供應兩方面比較薄弱；錢學鳳等[6]、張菁菁[7]、蔡二兵等[8]利用因子分析法對我國港口競爭力進行了評價，并提出了發展建議；孫曉東等[9]構建了郵輪母港的游客滿意度指標體系，測評了上海母港的游客滿意度，提出了郵輪母港提升滿意度的對策和措施；邱羚等[10]構建了郵輪產業價值鏈分析模型，分析了郵輪產業價值鏈增值效應；孫妍[11]研究了三亞鳳凰島國際郵輪母港所產生的區域經濟帶動效應，分析了郵輪經濟推動海南地區經濟發展的實現路徑；聶莉等[12]建立了基于熵權-TOPSIS法的城市郵輪旅游競爭力評價模型，對全國9大港口城市進行了實證分析，比較了郵輪旅游的差異性；陳繼紅等[13]建立了基于灰關聯的郵輪港口競爭力評價指標體系，對上海、天津等6個主要沿海典型郵輪港口的競爭力進行了評價和比較，揭示了影響郵輪港口競爭力的主要因素。以上研究，大多采用定性、定量或者定性與定量相結合的港口評價方法，這些研究方法較為單一，受主觀因素和數據樣本影響較大，很難全面且準確地反映港口發展的真實情況。

筆者采用熵權-云模型來構建郵輪港口的競爭力評價體系。首先，從樣本數據的角度，利用熵權法對指標進行客觀賦權，使權重的分配有科學依據；其次，結合云模型實現定性語言與定量數值之間的轉變，以更好地描述樣本數據的模糊性和隨機性，得出綜合評價；最后，以環渤海郵輪港口為例驗證了模型的可行性和可操作性。

1 郵輪港口競爭力評價指標體系構建

筆者選取“經濟條件”“交通條件”“旅游條件”“港口條件”“服務水平”和“發展潛力”等6個一級指標B，下分22個二級指標C，構建郵輪港口競爭力評價指標體系，見表1。

表1 郵輪港口競爭力評價指標體系

2 熵權-云模型的基本理論

2.1 熵權法

熵是系統無序程度的度量。熵權法是一種客觀賦權方法，是根據指標值的變化程度，計算指標提供的有效信息量，盡可能消除主觀因素的影響，從而確定各指標的權重的方法[14]。

2.1.1 數據標準化

根據a個評價數列b個評價指標數據，可構建矩陣X=[xij]a×b，并按式(1)進行標準化處理，得到標準化的矩陣M=[mij]a×b：

(1)

式中：xmax、xmin分別為不同評價數列同一指標的最大、最小值。

2.1.2 信息熵計算

由熵的定義，可根據a個評價數列、b個評價指標確定評價指標的熵Ej：

(2)

式中：pij為第j個評價指標下、第i個評價數據所占的比重，pij=mij/∑mij。

2.1.3 權重確定

根據熵值可得權重值wj：

(3)

2.2 云模型

2.2.1 云模型的基本概念

設U為包含精確數值的定量論域，x為定量論域U內定值[15]。論域U對于定性概念C都存在具有穩定傾向的隨機數μ(x)∈[0,1]，則x在論域U上的分布稱為云，每個x稱為一個云滴。云滴是定性概念在數量上的一次實現，它將定性概念轉化為一個定量值，反映自然語言中概念的不確定性，從而構成定性和定量之間的映射。

2.2.2 云模型的數字特征及運算

云的整體特征可以由云的數字特征來反映[16]，包括：期望Ex，熵En和超熵He。Ex為定性概念的點，En為定性概念的隨機性與模糊性之間的關聯程度，He為熵的不確定性的度量。云模型的基本計算主要分為正向云發生器計算和逆向云發生器計算。

1)正向云發生器計算是將定性的文字概念轉化為具體數值，從而產生云滴。將數字特征Ex、En、He輸入正向云發生器中：

Step 1生成以En為期望值、He2為方差的一個正態隨機數En,i=NORM(En,He2)。

Step 2生成以期望值En,i為方差的一個正態隨機數xi=NORM(Ex,En,i)。

Step 4使具有確信度μi的xi成為數域中的一個云滴。

2.3 熵權-云模型

2.3.1 評語集建立

設評語集合為U，U={U1，U2，…，Un}。

2.3.2 評價指標權重確定

利用熵權法構建郵輪港口競爭力評價體系判斷矩陣X，X=[xij]a×b，用客觀賦權法對評價體系內的每個指標進行客觀賦權。

2.3.3 二級指標云模型

邀請多位從事港航和郵輪經濟發展相關領域的專家，依據表2 郵輪港口競爭力評價標準，對郵輪港口的二級指標進行打分，做出最大值與最小值的評估。經過2～3輪修正后，云圖達到穩定。將打分數據輸入逆向云發生器，生成最大值與最小值云模型。根據多層次綜合云模型(4)～(6)計算二級指標的實際云模型[17]：

表2 郵輪港口競爭力評價標準

(4)

(5)

(6)

2.3.4 一級指標云模型

二級指標相互獨立，指標間的關聯程度相對較低。將二級指標實際云模型與評價指標權重相結合，可得到更準確的一級指標云模型(7)～(9)：

(7)

(8)

(9)

2.3.5 合成評價云模型

郵輪港口競爭力的合成評價云模型如式(10)～(12)：

(10)

(11)

(12)

2.3.6 合成評價云結果分析

將各郵輪港口競爭力合成評價云模型與表3基準云模型等級進行相似度分析，從而確定各郵輪港口競爭力等級。

表3 基準云模型等級

根據式(13)、(14)[18]計算出合成評價云與基準云的相似度值，并進行分析比較：

δi=[WEx?(Ex-Ex,i)2+WEn?(En-En,i)2+

WHe?(He-He,i)2]-1/2

(13)

(14)

式中：Ex,i、En,i、He,i分別為基準云模型特征參數，WEx?、WEn?、WHe?分別為合成評價云模型特征參數的權重；δi為第i基準云模型與合成評價云模型的相似程度；Li為第i個基準云模型與合成評價云模型的相似程度占全部基準云相似程度的比重。

3 實例分析

3.1 大連郵輪港口競爭力評價

3.1.1 二級評價指標云模型的確定

邀請港口及郵輪經濟相關領域的10位專家，對大連市第三產業增加值C11、人均生產總值C12、人均可支配收入C13進行打分，最大、最小分值見表4。

表4 專家打分最大、最小分值

將表4中打分結果輸入逆向云發生器生成打分結果優化云圖，如圖1。

圖1 專家打分優化云圖

由圖1可見：圖1(d)較為穩定，表明專家的意見較為集中，從而可確定評價指標C11～C13的最大云模型和最小云模型，見表5。

表5 指標的最大云模型和最小云模型

根據綜合云模型(4)～(6)可以計算得到指標C11、C12、C13的實際云模型：

C11=(0.586，0.133，0.019)，

C12=(0.729，0.091，0.015)，

C13=(0.789，0.114，0.020)。

同理，可得C21～C64指標的實際云模型，見表6。

表6 C21～C64指標的實際云模型

3.1.2 指標權重

利用熵權法計算式(1)～(3)確定指標權重，結果見表7。

表7 指標權重

3.1.3 一級指標云模型

結合表7的指標權重，按照式(7)～(9)計算一級指標B的云模型，結果見表8。

表8 一級指標云模型

3.1.4 合成評價云模型

根據表8中一級指標B云數值特征，按照式(10)～(12)計算出合成評價云的數值特征值Ex=0.716，En=0.082，He=0.028，進而得到大連郵輪港口競爭力云圖，如圖2。

圖2 合成云模型

3.1.5 相似度計算

運用云模型相似度算法計算出合成評價云與基準云的相似度，結果見表9；同時進一步運用相似度算法得出各一級指標云與競爭力“強”的基準云相似度，結果見表10。

表9 合成評價云與基準云的相似度

表10 一級指標云與基準云相似度

由表9、表10可見：

1)大連郵輪港口競爭力評估等級為“競爭力強”，與基準云相似度為74.56%。

2)“旅游條件”相似度最高，相似度為72.15%；“服務水平”及“發展潛力”與“競爭力強”的基準云相似度最低，分別為37.30%和30.82%。

綜上，大連郵輪港口在“服務水平”和“發展潛力”上處于競爭的劣勢。

3.2 天津和青島郵輪港口競爭力評價

采用熵權-云模型分別對天津郵輪港和青島郵輪港進行評價，得到兩個港口一級指標B的云模型和合成評價云模型，見表11。

表11 天津郵輪港和青島郵輪港云模型

運用云模型相似度的算法分別對兩港口合成評價云、一級指標云與基準云進行相似度運算，結果見表12、表13。

表12 合成評價云與基準云相似度

表13 一級指標云與基準云相似度

由表12、表13可知：

1)天津郵輪港口及青島郵輪港口的競爭力評估等級均為“競爭力強”，它們與基準云相似度分別為59.80%、89.49%。

2)天津郵輪港口各一級指標云與“競爭力強”的基準云比較，“港口條件”的相似度最高，相似度為65.25%，而“經濟條件”和“服務水平”的相似度最低，分別為35.98%和38.21%，表明天津郵輪港口在“經濟條件”和“服務水平”這兩方面競爭力不足。

3)青島郵輪港口各一級指標云與“競爭力強”基準云比較，“旅游條件”的相似度最高，相似度為81.04%，而“交通條件”和“發展潛力”的相似度最低，分別為54.50%和53.04%，表明青島郵輪港在“交通條件”和“發展潛力”這兩方面還處于劣勢地位。

4 結 語

通過熵權法客觀賦權及其云模型實現了對環渤海郵輪港口競爭力評價。云模型可以有效結合模糊性與不確定性，用云圖來修正打分的結果；采用熵權法確定指標權重，從客觀的角度出發賦予各個指標相應的權值。這兩種方法的結合使用，降低了主客觀對評價結果精確度的影響。對大連、天津和青島3個郵輪港的實例分析表明：云模型可以充分評估指標的隨機性，云模型的相似度可以計算綜合評價云的水平；分析結果與客觀事實一致，從而驗證了熵權-云模型在郵輪港口競爭力評價上的客觀性與準確性。