基于多目標的道路選線評價研究

廖 斌

（江西省新余市公路管理局渝水分局，江西 新余 338000）

0 引言

道路選線是進行道路建設之前必不可少的環節，亦受諸多因素的影響。結合科學的評價方法，從自然條件、環境因素及工程經濟多目標進行分析，對道路選線方案進行綜合評價，可以有效地得出最優方案，為道路建設提供基礎和依據。

1 道路選線影響因素分析

1．1 自然條件影響

道路建設及使用過程中受自然條件的影響較大，因此在道路選線中應充分考慮自然條件的影響。影響道路選線的自然條件主要包括氣候、地形、地質、水文等，只有對該部分自然條件的實際情況及相互作用進行綜合分析，才能為道路選線及綜合評價提供依據。

首先，氣候條件是道路選線中重點考慮的自然因素。選線地區的氣候狀況直接影響了該地區的地下水位及地表水的狀況，同時氣候條件也能夠直接影響到施工的難易程度及施工進程，并且對建成道路的狀況也會產生重要影響。其次，地形條件對于道路建設的技術標準、難易程度及工程造價等起著決定性作用，在地形起伏較大的山區相比于平原地區而言需要投入更多的人力、物力，且道路建設難度大、周期長。再次，道路選線地區的地質條件不僅影響道路建設的經濟性、穩定性，同時還對道路使用過程中的安全性產生重要影響，因此在選線過程中應充分考慮各區域的地質條件，以選擇最優的道路走向［1］。最后，在道路選線過程中不可避免會遇到橋隧建設地點的選取，而橋隧的建設會影響該地區水文現狀，可能會引起建設區域的滑塌等災害，因此，水文是道路選線過程中不可忽略的因素。

1．2 環境因素影響

道路建設是為了滿足地區交通通行需求，具有一定的政治經濟意義。同時，道路建設能夠帶動沿線經濟的發展。但是，道路建設也會對沿線的自然環境產生一定的破壞，因此自然環境也是道路選線應重點考慮的因素［2］。

道路建設是為道路通行服務的，道路的交通量不僅決定道路的選線，同時也決定著道路建設的技術標準、建設規模等。除此之外，道路選線中也會受到居住點、工業區等的約束，在選線過程中應盡量將人們的聚集點連接起來，使人們在不同的聚集點活動時有路可通。另外還要考慮交通運輸的需求，使道路的建設不僅滿足人們的出行需求，也能為當地的經濟發展服務。環境保護是我國長期堅持的重要國策，而在道路建設過程中不可避免地對沿線環境產生破壞，為了盡可能減少破壞，在道路選線過程中應充分考慮沿線環境的狀況，特別是重點保護的景觀區域、動植物活動區域等，在選線過程中應當盡量避免穿越該類區域，或在道路建設中做好充分的防護措施［3］。

1．3 工程經濟影響

工程經濟對于道路選線而言也是至關重要的。工程經濟對道路選線的影響主要表現在道路長度的確定和沿線土地征用及房屋拆遷的費用。

道路長度對于工程經濟的影響主要體現為兩個方面：（1）道路選線的長度越長，道路的建設成本也就越高，同時，后期的維修養護等成本也會增加；（2）道路的長度也直接決定了道路使用者的出行時間和燃油等經濟消耗，因此道路選線既要考慮建設成本，也要考慮道路使用者的時間經濟消耗［4］。土地征用和房屋拆遷是工程經濟中不可忽略的因素，一方面我國建設不斷完善，但是人均可利用的土地較少；另一方面土地和房屋價值不斷上漲，征用土地和拆遷房屋必然會產生較大的經濟開銷。因此在道路選線中也應盡可能少的占用居民土地和拆遷房屋。

2 評價方法研究

2．1 評價體系構建

根據道路選線的影響因素分析可知，道路選線受自然條件、環境因素及工程經濟的影響，在道路選線評價指標選取的過程中，應充分考慮道路選線的影響因素。綜合分析道路選線影響因素，構建三層評價指標體系，將道路選線合理性作為目標層，將自然條件、環境因素及工程經濟作為道路選線的準則層，將準則層所包含的氣候條件、地形條件、地質條件等作為決策層，道路選線評價指標體系如圖1所示。

圖1 道路選線評價指標體系示意圖

在構建評價指標體系的基礎上，需要對各評價指標進行量化分析。為了得到每個評價指標的量化值，需要咨詢相關專家的意見，專家根據每個評價指標的實際情況，給出一定的評價分值，即采用德爾菲法進行評價指標的量化。在進行評價指標量化之前，需要對評價等級及分值進行界定，現將打分區間界定于0～100之間，在此區間共分為五個評價等級，分值越高表示該指標的條件越好，反之表示條件越差。具體的分值區間劃分及其依據如表1所示。

表1 專家打分依據表

2．2 熵權法確定指標權重

在對道路選線進行綜合評價時，指標權重的確定和評價方法的選取是綜合評價的兩個主要方面。針對多因素影響的指標體系，指標權重的確定直接影響評價的結果。現有指標權重確定的方法多樣，主要以定性分析為主，主觀性較強，因此本文采取熵權法進行指標權重的確定，以提高指標確定的客觀性。

2．2．1 構造判斷矩陣

在構造判斷矩陣的過程中，應對同一層中不同指標的重要度進行對比分析，在此基礎上，按照對比分析的結果進行一定的標定［5］。通過該種方式構造的判斷矩陣具有較強的邏輯性，與實際情況的貼近度較高。按照重要程度對同一層中的不同評價指標進行對比分析，得出的判斷矩陣可表示為：

式（1）中，A表示通過對比分析而得出的判斷矩陣，aij表示同一層不同因素按照重要程度對比得出的結果，同時，以上式中還需符合aij＝1／aji，i≠j；i，j＝1，2，3，…，n，aij≥0，aii＝1。

2．2．2 標準化處理

設判斷矩陣為p′ij，對矩陣中的各元素進行標準化處理為：

對于越大越好的指標：

2．2．3 熵值計算

設第j項指標的熵值為ej，其計算公式為：

2．2．4 差異系數計算

對第j項指標的差異系數進行計算，其計算公式可表示為：

2．2．5 指標權重計算

第j項指標的權重計算公式可表示為：

2．3 綜合評價模型構建

現有評價方法有多種，包含了層次分析法、主成分分析法、模糊綜合評價法、數據包絡法、線性加權綜合法等，不同的方法適用于不同的評價體系［6］。層次分析法將定性與定量進行了有效結合，可用于多目標決策，但對于每層對象較多的情況并不十分適用；主成分分析法能夠有效消除各指標的相關性，但是對于數據的要求較高；模糊綜合評價法具有簡便易行、系統性強的優勢，但是對于求解隸屬度函數的難度較大；數據包絡法主要用于數據較多的系統評價研究，對于數據的要求也較高。

道路選線受諸多方面的影響，本文所選取的評價指標之間相互獨立，選擇線性加權綜合法考慮了各方面的因素。首先，線性加權綜合評價法可以使評價系統的各指標獲得線性補償，評價系統中某一指標值的降低，可以通過增大別的指標值進行彌補，體現了道路選線評價的系統性；然后，該方法對于指標權重值的要求較高，而本文采用較為客觀且科學的熵權法確定指標權重，將所得指標權重值用于線性綜合評價中，提高了評價的科學性；最后，該方法簡便易行，并易于理解［7］。綜合以上分析，本文采用線性加權綜合法對道路選線的合理性進行綜合評價，道路選線合理性評價值設為y，第j項評價指標的打分值為xj，綜合評價模型可表示為：

3 案例分析

本文選取廣西某二級公路的選線方案進行綜合評價研究。現有兩套選線方案，選線總長度為10km，所選區域的地形主要以丘陵為主。結合調研資料，通過專家打分的方式確定各方案中評價指標的量化值，在此基礎上，結合熵權法確定指標權重的計算模型，對各評價指標的權重值進行計算，其結果如表2所示。

表2 廣西某二級公路選線評價指標量化值對比表

經過以上分析，確定了各評價指標的量化值及指標權重，結合線性加權綜合法對各評價指標進行加權分析，可以得出廣西某二級公路的選線方案1評價值為79．63，選線評價為一般；選線方案2評價值為82．59，選線評價為較好。綜合以上分析，建議采用方案2選線方案。

4 結語

道路選線是進行道路建設的必備工作，合理的選線方案不僅能提高道路建設的合理性，而且還能夠有效節省建設成本，提高經濟效益，因此，對道路選線進行綜合評價是十分有必要的。通過對自然條件、環境因素及工程經濟中的各指標進行綜合評價，可以有效地從多個方案中選擇最優方案。