農業氣象災害綜合評價中權重確定方法的研究與應用

黃肖寒 毛宜川 莫惠晴

摘 要 采用層次分析法、灰色關聯法和組合賦權法，分別對影響廣西壯族自治區農業生產的主要氣象災害進行評價，得到各災種對農業生產影響權重：澇災>旱災>風雹災>低溫冷害災。運用建立的農業災情評價模型對近12年的農業氣象災害進行定量的綜合評估，得知2004年是重災年。通過Kendalls協調系數W檢驗，結果表明：三種方法均通過一致性檢驗，且組合賦權法計算的各災害指標權重更合理和可靠。

關鍵詞 農業氣象；層次分析法；灰色關聯法；組合賦權法；權重

引言

廣西地處低緯度，境內地形復雜，氣象災害頻發，氣象災害事件在一定程度上影響了當地經濟發展和社會安定。國內學者關于旱澇災害的研究較多，且在方法上側重于定量描述與分災種的分析，缺乏各種災害對農業生產影響程度的對比研究。目前，按照確定指標權重的方式，賦權方法分為主觀賦權法和客觀賦權法兩類。本文嘗試分別運用層次分析法、灰色關聯法和組合法三種方法對各氣象災種對農業的影響程度進行分析，并通過建立的農業災情評價模型對近12年的農業氣象災害進行定量的評估，以期為當地農業氣象災害防治工作提供一定的理論基礎。

1 資料與方法

1.1 資料來源

廣西農業氣象災害主要有洪澇、冰雹、大風、干旱、低溫冷害。本文選取廣西2000-2011年的旱災、水災、風雹災（風災和雹災合并）、低溫冷害的受災面積和農業產值的數據進行分析，資料來源于廣西壯族自治區農村統計年鑒和國家統計局官方網站上公開發布的數據。

1.2 分析方法

層次分析法基本原理是將要評價的系統方案分解為若干個層次，同一層次的各個要素按照上一要素為準則進行兩兩判斷比較，并計算各要素的權重，通過層次的單排序和層次總排序，根據最大綜合權重確定最優方案[1]。它屬于主觀賦權法，簡單易行，但賦權結果客觀性差，賦權結果易受群體成員知識、能力、經驗等多方面的影響。

灰色關聯分析法是用來分析系統中母因素與子因素的關系密切程度，從而判斷引起該系統發展的主要和次要因素。它主要根據原始數據之間的關系來確定權重，屬于客觀賦權法，不依賴于人的主觀判斷，容易受指標樣本隨機誤差的影響[2]。針對上述問題，本文在對各種賦權方法研究分析的基礎上，提出利用綜合主客觀賦權結果的組合賦權法為農業氣象災害指標賦權。通過組合，既能充分利用客觀信息，又盡可能地滿足評價者的主觀愿望。

2 應用與分析

2.1 層次分析法的應用

欲對氣象災害進行評價，將危險性、承災體易損度、承災體脆弱性、防災抗災能力四個方面作為衡量災害對農業生產影響程度的準則，即作為層次結構模型的準則層，以干旱、洪澇、風雹、低溫冷害四種主要氣象災害為方案層，構造遞階層次結構模型。運用層次分析法確定權重的步驟如下：①建立權重判斷矩陣。本文采用專家打分法的原則構造權重判斷矩陣。②計算最大特征值和特征向量。本文通過方根法對判斷矩陣進行計算。③一致性檢驗。④計算綜合權重。

根據以上的步驟，在matlab中計算得到的權重如下表1。結果表明：澇災（0.46）>旱災（0.24）>風雹災（0.19）>低溫冷害（0.11）。

2.2 灰色關聯分析法的應用

灰色關聯分析的一般步驟如下：①將參考序列和比較序列分別進行初始化處理，本文采用初值化進行數據的無量綱化、歸一化處理。②求絕對差。③各比較序列與參考序列在各時刻的關聯系數。④計算關聯度。⑤排序，根據關聯度大小順序確定比較序列對參考序列的相關程度大小。本文選取2000-2011年廣西農業生產總值指標作為參考序列，旱災、澇災、風雹災、低溫冷害受災面積作為比較序列。依據灰色關聯分析的原理方法進行關聯分析，建立灰色關聯模型，得到各主要農業氣象災害與農業總產值的關聯系數，再根據關聯系數將各主要農業氣象災害與農業總產值的關聯度并進行排序，計算結果為：澇災的關聯度（0.6726）>旱災（0.6262）>風雹災（0.6287）>低溫冷害受災（0.6141）。

2.3 組合賦權法的應用

在進行組合賦權法時，選用具有代表性的加法集成法[3-4]，，其中：為第個屬性的客觀權重，為第個屬性的主觀權重，為第個屬性的最終組合權重，待定系數

為層次分析法中權重各分量從小到大的重新排序。

經過計算，得到a=0.3507。最后通過組合賦權計算，得到權重：旱災權重=0.231、澇災權重=0.392、風雹災權重=0.215、低溫冷害權重=0.161。

3 效果檢驗

根據學者在農業氣象災害災情等級劃分與年景估計研究發現[5]，表征農業氣象災害影響程度的災情指數等于不同災害的權重與其對應的受災率的乘積的累加。根據災情指數大小對年份進行排序（見表2），1表示災情種種的年份，11表示災情最輕的年份，由重至輕，以此類推。利用Kendalls協調系數W檢驗對層次分析法、灰色關聯法和組合法進行一致性檢驗，檢驗結果見表5。從檢驗結果看，卡方值大于界值，則P<0.05，表明在a=0.05水準上，可以認為三種方法平均排序結果都具有良好的一致性。

4 結束語

在農業氣象災害，應用層次分析法、灰色關聯法和組合法進行農業氣象災害權重的確定，每種方法都有一定的適用性。采用組合賦權法，既可以體現主觀經驗又包含了客觀信息，得到的指標權重值比較符合實際情況。

參考文獻

[1] 張星，陳惠，吳菊薪.層次分析法災福建省農業氣象災害綜合評價中的應用[J].熱帶氣象學報，2009，（8）：508-511.

[2] 許月卿，李秀彬.河北省糧食生產灰色關聯動態分析用[J].地理研究，2002，21（3）：339-346.

[3] 李潔，馬才學.論城市土地定級權重確定方法之一綜合賦權法[J].廣東土地科學，2006，5（6）：36-41.

[4] 劉宏.綜合評價中指標權重確定方法的研究[J].河北工業大學學報，1996，25（4）：75-80.

[5] 張星，鄭有飛，周樂照.農業氣象災害災情等級劃分與年景估計[J].生態學雜志，2007，26（3）：418-421.