改進(jìn)的PCA-LINMAP法在水利現(xiàn)代化后評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

代思龍，伊紫函

(1.吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.吉林水投水業(yè)發(fā)展有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130021)

項(xiàng)目后評(píng)價(jià)(簡(jiǎn)稱EPE-Post Evaluaion)是指項(xiàng)目在建成投產(chǎn)并運(yùn)行一段時(shí)期后，針對(duì)項(xiàng)目目的、前期準(zhǔn)備、立項(xiàng)決策、可行性研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、具體實(shí)施以及投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)所帶來的效益及影響等一系列全過程活動(dòng)所進(jìn)行的科學(xué)的、客觀的系統(tǒng)性評(píng)價(jià)[1]。其目的在于評(píng)價(jià)水利項(xiàng)目的實(shí)際完成情況、運(yùn)行狀況，確定項(xiàng)目是否達(dá)到了規(guī)劃的目標(biāo)和預(yù)期的效益，評(píng)價(jià)建設(shè)決策是否正確，實(shí)施過程是否成功，以此指導(dǎo)未來類似的水利工程建設(shè)[2]。本文利用項(xiàng)目后評(píng)價(jià)及水利項(xiàng)目后評(píng)價(jià)的成功經(jīng)驗(yàn)和理論，結(jié)合水利現(xiàn)代化規(guī)劃的特點(diǎn)，采用目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和PCA-LINMAP模型相結(jié)合的方法，綜合評(píng)價(jià)淮安水利現(xiàn)代化規(guī)劃中期的項(xiàng)目目標(biāo)水平。

1 PCA-LINMAP耦合模型

PCA-LINMAP耦合模型是基于主成分分析法(簡(jiǎn)稱PCA法)和多維偏好分析的線性規(guī)劃法(簡(jiǎn)稱LINMAP法)的一種組合模型[3]。其基本思想是根據(jù)樣本數(shù)據(jù)，先用PCA法求出能反映樣本差異的主成分和優(yōu)劣序?qū)Γ賹颖緝?yōu)劣序?qū)斎隠INMAP模型，得出各指標(biāo)的權(quán)重[4]。

1.1 PCA模型原理

主成分分析法是將多個(gè)研究變量化簡(jiǎn)為少數(shù)幾個(gè)彼此獨(dú)立的指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法[5]。對(duì)于n個(gè)樣本的p維隨機(jī)變量，可構(gòu)造為矩陣形式如下：

(1)

式中，xij—第i組樣本數(shù)據(jù)在第j個(gè)變量的值(i=1,2,|,n)。對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z，計(jì)算Z樣本的相關(guān)系數(shù)陣，由式，可得p個(gè)特征值(λ1，λ2…λp)，各特征值對(duì)應(yīng)的正交特征向量為γ1,γ2,|,γp，貢獻(xiàn)率，定義貢獻(xiàn)率85%以上的成分為主成分，則第i個(gè)主成分為Y=γ1iZ1+γ2iZ2+|+γpiZp，其中，i=1,2,|,p。

1.2 LINMAP模型原理

式中，wj—第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重平方。

指標(biāo)權(quán)重的平方wj可通過求解如下約束極值問題得到，即為L(zhǎng)INMAP模型。

s.t.

(2)

式中，h—正數(shù)，λkl—有序?qū)?k,l)的不一致度。

2 實(shí)例應(yīng)用

淮安市為基本建成水利現(xiàn)代化綜合保障體系，編制了《淮安市水利現(xiàn)代化規(guī)劃(2011～2020)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)。自實(shí)施起，《規(guī)劃》便發(fā)揮著巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。但淮安水情市情的變化，對(duì)原規(guī)劃提出了更高要求。為了科學(xué)評(píng)價(jià)2011～2015年淮安水利現(xiàn)代化建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，淮安市按照《2015年江蘇省水利規(guī)劃工作安排意見》的要求，對(duì)《規(guī)劃》進(jìn)行中期評(píng)估。

2.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

《規(guī)劃》目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建以《淮安市水利現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》為依據(jù)，通過整合分析，確定了6大類22個(gè)指標(biāo)，詳見表1。目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度用“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”4個(gè)等級(jí)表示，當(dāng)?shù)梅衷赱85，100]時(shí)，將目標(biāo)評(píng)定為優(yōu)，得分在[85，70]時(shí)，將目標(biāo)評(píng)定為良，得分在[70，60]時(shí)，將目標(biāo)評(píng)定為中，得分在[60，0]時(shí)，將目標(biāo)評(píng)定為差。

表1 《規(guī)劃》目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

注：“*”代表關(guān)鍵性指標(biāo)，其他為一般指標(biāo)，下同。

2.2 確定指標(biāo)權(quán)重

2.2.1 主觀權(quán)重

考慮到目標(biāo)評(píng)價(jià)體系是基于江蘇省及淮安市水利發(fā)展要求構(gòu)建的，與《規(guī)劃》總體目標(biāo)和發(fā)展布局相對(duì)應(yīng)，具有一定的前瞻性和主觀性。為此，參照《淮安市水利現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，結(jié)合專家打分法的結(jié)果，歸納出指標(biāo)的主觀權(quán)重，見表2。

表2 目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重

2.2.2 客觀權(quán)重

為客觀評(píng)價(jià)淮安水利發(fā)展現(xiàn)狀，通過PCALINMAP法對(duì)淮安市2011～2015年水利現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，計(jì)算指標(biāo)的客觀權(quán)重。以水資源供給與效率水平體系為實(shí)例，計(jì)算供水保證率、萬元GDP用水量、萬元工業(yè)增加值用水量3個(gè)二級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重。樣本數(shù)據(jù)如見表3。

(1)由表3可知，x5、x6為成本性指標(biāo)，應(yīng)先將這兩個(gè)指標(biāo)正向化，再標(biāo)準(zhǔn)化，得到初始決策矩陣R。

表3 2011～2015年淮安市水資源供給與效率水平體系指標(biāo)數(shù)值

(2)利用SPSS19.0軟件算得的特征值、貢獻(xiàn)率見表4。不難發(fā)現(xiàn)，第一主成分特征值為2.736，解釋了總變異的91.211%，因此第一主成分可作為水資源供給與效率水平的描述指標(biāo)。

表4 特征值及貢獻(xiàn)率

(3)利用決策矩陣和表5中的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣本的有序?qū)c原始數(shù)據(jù)基本符合。

表5 主成分分析結(jié)果

(4)將有序?qū)?biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)帶入LINMAP模型，運(yùn)用LINGO11.0軟件求解最大最小化問題，指標(biāo)權(quán)重結(jié)果見表6。

表6 水資源估計(jì)與效率平衡二級(jí)指標(biāo)權(quán)重

同樣地，運(yùn)用PCA-LINMAP法可獲得指標(biāo)的客觀權(quán)重集，見表7(注：水域面積率、水資源管理達(dá)標(biāo)率2個(gè)指標(biāo)連續(xù)5年沒有變化，分別保持在100%、90%，不適合做主成分分析)。因此保留這兩項(xiàng)指標(biāo)的原始權(quán)重，作為客觀權(quán)重。

表7 規(guī)劃目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重 單位：%

2.2.3 綜合權(quán)重

由于《淮安市水利現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》得到的權(quán)重是按照發(fā)展要求得到的，具有一定的前瞻性、系統(tǒng)性；而PCA-LINMAP法計(jì)算的權(quán)重在實(shí)際現(xiàn)狀基礎(chǔ)上獲得的，具有較強(qiáng)的客觀性。因此，應(yīng)將指導(dǎo)作用的主觀權(quán)重和體現(xiàn)實(shí)際現(xiàn)狀的客觀權(quán)重相綜合，以期新權(quán)重下的指標(biāo)體系能切實(shí)評(píng)價(jià)和指導(dǎo)淮安市水利現(xiàn)代化的建設(shè)工作。考慮防洪減災(zāi)工程能力至關(guān)重要，取主觀權(quán)重70%、客觀權(quán)重30%；考慮水資源供給與效率水平現(xiàn)狀良好，取主觀權(quán)重50%、客觀權(quán)重50%；考慮河湖健康、水生態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)，取主觀權(quán)重70%、客觀權(quán)重30%；考慮農(nóng)田水利保障能力需滿足可持續(xù)的發(fā)展要求，力爭(zhēng)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，取主觀權(quán)重50%、客觀權(quán)重50%；考慮淮安市經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，水管理能力及發(fā)展保障能力的實(shí)施受到限制，取主觀權(quán)重60%、客觀權(quán)重40%；并對(duì)各指標(biāo)權(quán)重做適當(dāng)調(diào)整。詳見表8。

表8 評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重 單位：%

2.3 目標(biāo)評(píng)價(jià)得分

根據(jù)淮安市2015年水利基本現(xiàn)代化各指標(biāo)現(xiàn)狀的測(cè)算結(jié)果，以及上面計(jì)算的綜合權(quán)重，進(jìn)行《規(guī)劃》中期目標(biāo)評(píng)價(jià)，具體見表9和表10。

3 結(jié)論

《規(guī)劃》中期目標(biāo)評(píng)價(jià)得分為88.59分，大于目標(biāo)值85.00分，這表明規(guī)劃項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)程度相對(duì)較高，發(fā)揮了應(yīng)有的效果，基本實(shí)現(xiàn)中期目標(biāo)。

但通過評(píng)價(jià)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)效果與預(yù)期的偏差，可以發(fā)現(xiàn)：

(1)區(qū)域防洪除澇治理滯后，應(yīng)加大區(qū)域防洪除澇建設(shè)的投入力度，加快治理險(xiǎn)工患段，確保區(qū)域防洪除澇安全。

(2)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、水土流失治理率、農(nóng)村河道有效治理率有待提高，需在確保防洪安全的基礎(chǔ)上，注重生態(tài)措施，科學(xué)制定整治方案。

(3)基層管理服務(wù)水平、投入政策到位率、人才結(jié)構(gòu)達(dá)標(biāo)率仍有不足，要確保高質(zhì)量的設(shè)計(jì)、科學(xué)化的項(xiàng)目管理，以避免項(xiàng)目出現(xiàn)大量工程變更而使投資難以控制。

表9 目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)得分值

表10 規(guī)劃目標(biāo)六大指標(biāo)體系得分

(4)水利規(guī)劃思路的轉(zhuǎn)變，使得傳統(tǒng)水利與新時(shí)期的城市發(fā)展不相適應(yīng)，需進(jìn)一步豐富設(shè)計(jì)理念，與社會(huì)發(fā)展相協(xié)調(diào)。