基于熵權TOPSIS法的航空兵保障基地選址研究*

王滄海 李 斌 肖宇辰 張燕賓

（1.陸軍勤務學院 重慶 401331）（2.中國人民解放軍93161部隊 沈陽 110015）

1 引言

近年來，空軍航空兵部隊緊盯戰略轉型，全面建強保障體系，加快裝備更新步伐，探索新的保障模式、打造新的保障力量。建設航空兵保障基地是服從國家戰略布局、聚焦空軍戰略轉型、聚力聯戰聯訓保障的必然選擇。以作戰需求為牽引，以聯合保障為導向，高標準規劃建設保障基地，正逐漸成為左右戰爭勝負天平的關鍵因素。依托現有軍用機場改建、擴建航空兵保障基地，對于形成全面實現全域成網、強點支撐、一體聯動的戰場保障格局，具有十分重要的現實意義。

國內外學者們對補給基地、機場、倉庫等規劃選址進行了廣泛的研究，提出了很多可以供航空兵保障基地規劃選址的方法和模型，為進一步保障基地規劃選址積累了大量寶貴經驗。前沿補給基地選址具有的長時效性和低敏捷性特點，考慮由于戰時不確定環境可能造成前沿補給基地中斷失效，張巍等建立基于備用覆蓋模型的前沿補給基地二次交叉模型選址模型，以貪婪搜索算法加強拉格朗日松弛算法的上界解［1］。宋花玉在對民航機場服務地區航空客運量進行預測的基礎上，以最大限度縮短旅客到達機場的總時間為機場選址決定因素，時間最短的機場選址數學模型［2］。此外還有基于遺傳算法的航材倉庫選址［3］、快遞物流配送中心選址［4］，基于猴群算法的物流中心選址［5］，基于免疫優化算法的軍用中心倉庫選址［6］，基于粒子群算法的海外倉選址［7］，基于改進的混合免疫算法的物流配送中心選址［8］，油氣物資倉庫重心法選址［9］，基于DHGF的交通戰備器材儲備倉庫選址［10］，基于飛行時間的機場選址［11］，帶時間窗同時送取貨選址路徑問題及其煙花算法求解［12］。

本文中保障基地建設的選址更傾向于評價類選址，研究定位為選取評價指標，建立評價體系，選擇場道、基礎設施條件較好、容量大的最優備選機場進行建設。采用基于熵權的TOPSIS法應用于保障基地選址的綜合決策，以定量的方法對選定的指標進行分別賦權，確定綜合評價各指標的權重，并構造正理想解與負理想解，以各備選方案的指標向量靠近正理想解、遠離負理想解來判斷其優劣，從而科學、客觀地建立了基于熵權的TOPSIS法航空兵保障基地選址綜合評價過程。

2 問題分析

本文依托現有機場進行改建、擴建，則無需更多考慮水文地質、地形地貌和地下礦藏、文物等建設條件，以及空域條件、凈空條件等運行條件［13］，保障基地建設期間會對部分外部保障資源進行內置，比如水井、發電機等給排水、供電設施裝備建設在場區，所以也暫不考慮納入選址指標體系。世界上大型航空貨運機場周邊都具有發達的綜合交通體系，以實現機場的多式聯運［14］。軸輻式戰備物資儲備網絡樞紐儲存點的選址必須遵循軍事性原則、快速響應原則、交通便利原則、全局性原則等［15］。保障基地對于周邊機場的輻射保障形式類似于軸輻式，因此本文主要考慮機場所在地等級、飛行區等級、距離部隊、最近鐵路、海港距離等地面綜合交通條件，以各機場間距離為評估重點，建立基于可靠性的評價體系。

2.1 選址原則

保障基地的選址必須要考慮到其軍事價值，首先應當滿足自身的飛行保障、物資供應保障，其次要能夠輻射保障周邊機場，履行物流中心的物資供應樞紐功能定位，再次應當滿足轉場、駐訓部隊進駐需求。這就需要保障基地能夠停放更多的作戰飛機，儲存更多的戰備物資，提供多種運輸方式，具備更好的地方優勢資源。因此，應當重點立足于場區開闊、交通便利、快速響應等原則對選址問題進行規劃，確?；鼐哂凶銐虻谋Ｕ闲埽瑧饌湮镔Y能夠在輻射保障網絡內高效流轉。

2.2 指標選取

基于上述邏輯，構建了包括保障能力、地理位置、交通條件社會資源4個因素、11個評價指標的航空兵保障基地選址的綜合評價指標體系。保障能力因素決定了保障基地建設的起步平臺；地理位置是衡量保障基地輻射保障能力的核心標準；交通條件是保障基地物資流轉、裝設備運輸的基礎支撐；社會資源是保障基地建設、戰時動員、后送醫療的重要依托。

表1 航空兵保障基地選址評價指標體系

2.3 量化標準

機場飛行區等級II指標A-F的6個等級分別轉換為1～6分；機場所在地等級指標航空兵旅、空軍基地、戰區空軍、戰區聯指的4個等級分別轉換為分1～4分；交通方式中，公路、鐵路、水路運輸，具備1種、2種、3種分別轉換為1～3分。機場機場飛行區等級I、與所在地部隊距離、與其他各機場距離之和、所在市公路總里程、所在市公路貨運量、所在點位具備交通種數、所在地常住人口、所在市生產總值、所在市醫院床位數直接使用本身數值進行量化。遇到需要水路擺渡的機場，假設公路機動平均行駛速度為80km/h，海上機動平均航速為20節，約為37km/h，將水路距離折算為公路距離后進行公路距離算數相加。

3 規劃選址方法

本文采用熵權TOPSIS法對航空兵保障基地選址各方案進行評估優選。在對各方案所有指標進行標準化處理的基礎上，首先利用熵權法確定各指標權重值，然后利用TOPSIS法對各方案進行量化排序。這種方法將熵權法和TOPSISI法二者結合，降低了指標賦權的主觀干擾，測算結果相對客觀。

3.1 利用熵權法確定各指標權重

1）設有m個評價對象（機場方案），n個評價指標，各機場的評價指標值組成矩陣Xij，xij表示第i個機場的第j個指標值，則原始評估指標體系矩陣為

2）使用極差法對矩陣Xij進行標準化處理，消除數量級和量綱上的不一致性，得到矩陣Yij為

3.2 利用TOPSIS法對各目標優劣性進行排序

1）使用熵權法得到的權重值Wj對矩陣Xij進行加權處理，得到Zij為

2）由加權矩陣Zij確定正理想值Zj+和負理想值Zj-為

3）使用歐里幾得距離公式，分別計算各評價對象指標值與正負理想值的距離di+和di-為

4）根據正負值的距離di+和di-計算各評價對象指標值與理想值間的相對貼近度Ci為

4 實例驗證

軍用機場由于其自身參數的保密性，不便于進行具體分析，但民航機場與軍用機場大部分指標相互通用，因此選擇遼寧省地區9家民航機場進行實例驗證。其中航空兵保障基地選址的機場所在地等級、與機場所在地部隊距離，置換為所在地行政區等級、機場與市中心距離。機場名單、機場飛行區等級、所在地行政區等級、常住人口、所在市公路總里程、公路貨運量、生產總值、醫院床位數以及部分機場與市中心距離來自于《遼寧統計年鑒——2020》《長海年鑒（2020）》以及民航東北地區管理局、遼寧省各市政府官方網站，其他數據來源于導航軟件測算。

4.1 匯總實例基礎數據

基礎數據如表2～表4所示。

表2 各機場間公路距離（*不含長海大長山島水路距離）

4.2 量化實例指標

其中大連金州灣機場為在建狀態，僅使用作為實例分析；長海大長山島機場位于海島，其公路總里程、貨運量無法考證，因此統一使用所在市指標，其往返對岸需通過滾裝船擺渡，按照本文“量化標準”規則，單程16km海上距離，約折合35km公路距離求和，并入表3最終得到表4。

表3 機場備選點數據表

表4 機場備選點指標表

4.3 確定評價指標的熵權

根據熵權法計算公式得到備選機場指標體系各權重值，如表5所示。

表5 各機場指標權重計算結果

4.4 進行TOPSIS評價

根據TOPSIS法計算公式得到備選機場評價得分值與排名，如表6。

表6 機場備選點評價得分值與排名

利用相對貼近度進行評價對象排序，貼近度越高備選機場越優，反之越劣。優劣排序為：大連周水子＞沈陽桃仙＞大連金州灣＞鞍山騰鰲＞營口蘭旗＞朝陽＞丹東浪頭＞錦州錦州灣＞長海大長山島。

4.5 結果討論

因民航機場吞吐量與航空兵保障基地保障能力指標相對接近，選取民航局公布的《2020年機場吞吐量排名》中遼寧省機場數據，如表7所示。

表7 2020年機場吞吐量排名

對熵權TOPSIS法排序與旅客吞吐量、貨郵吞吐量、起降架次排序對比，如表8所示。

表8 不同排序方式對比

從對比結果來看，因為選擇評估樣本有限，加之個別機場存在特殊情況，其個別數據不能真實反映出實際情況，原因包括但不限于：1）機場未開通貨運業務，或幾乎不承擔貨運業務；2）機場所在城市為沿海旅游城市，一些評價指標與實際存在差異，使之與情況相近的機場排序結果不一致；3）機場所在城市受到2020年新冠疫情影響，吞吐量減少；4）朝陽機場因承擔中國民航大學朝陽飛行學院的訓練飛行任務，起降架次較高。吞吐量作為一種單一衡量維度，用于對比同體量機場效果較好，但對一個省的不同機場排序，會造成較大偏差，也是本文未使用該指標的重要原因。排除以上原因后，4種排序順序基本吻合，其中大連周水子、沈陽桃仙、鞍山騰鰲基本穩定在前3名，具有一定的參考意義。

5 結語

本文將基于熵權的TOPSIS分析法應用于航空兵保障基地選址的綜合決策問題上，在評價體系建立時考慮較多的軍事相關因素，并將評價結果與選取的一組現實數據進行對比。該方法能有效減少以往選址決策中的主觀性和不確定性，是一種相對科學、客觀決策的方式，對未來的選址具有一定的借鑒意義。