基于熵權-TOPSIS法的應急物資儲備庫選址評價研究

舒智慧

摘 要：應急物資儲備庫選址決策是關系整個救援效率的重要因素，是突發自然災害事件應急管理中的重要決策之一。考慮應急物資儲備庫的特征、功能以及影響其選址的各方因素，全面系統構建應急儲備庫選址評價體系，使用熵權法對指標進行客觀賦權，然后運用TOPSIS決策方法對選址方案進行綜合評價及排序，最后通過實例分析驗證該方法的有效性。

關鍵詞：應急物資儲備庫；選址；熵權-TOPSIS法

中圖分類號：F274文獻標志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.08.040

Abstract： The decision on the location of emergency material storages is an important factor affecting the overall rescue efficiency and is one of the important decisions in emergency management of sudden natural disasters. Considering the characteristics， functions， and various factors that affect the location of emergency material storages， this paper comprehensively and systematically constructs an evaluation system for the location of emergency reserve storages， and uses the entropy weight method to objectively weight the indicators. Then， the paper uses the TOPSIS decision-making method to comprehensively evaluate and rank the site selection schemes， and finally verifies the effectiveness of this method through case analysis.

Key words： emergency material storages; site selection; entropy weight-TOPSIS method

0 ? ?引 ? ?言

我國是自然災害頻繁發生的國家之一，以洪澇、干旱、地震和地質災害為主，臺風、低溫冷凍和森林草原火災等也不同程度地發生。2022年，我國各種自然災害共造成1.12億人次受災，直接經濟損失2 386.5億元。當面臨大規模自然災害事件時，做好應急物資準備是提高應急能力的重要保障，而救災物資類儲備庫用于救助受災緊急轉移安置人口，對滿足其基本生存需要具有重要作用。所以，科學合理的救災物資儲備庫選址，可以在災害發生之前為應急救援工作提供強有力的物資保障，在災害發生后提高應急救援的效率。因此，研究救災物資類應急儲備庫選址理論與方法具有重要的現實意義和理論價值。

當前，眾多學者從多個方面對應急物資儲備問題進行探討，其中大部分學者認為解決設施選址問題主要有兩種方法：其一，采用綜合因素評價法，對選址方案進行定性與定量分析，主要研究方法有因子分析法[1]、層次分析法（AHP）[2]、數據包絡分析法（DEA）[3]、模糊綜合評價法[4]、熵權法[5]、TOPSIS方法[6]；其二，采用運籌學理論方法，研究構建設施選址的組合優化模型，如p-中值模型、p-中心模型、覆蓋選址模型、多目標選址模型以及基于上述模型的優化模型等。周娟娟等[7]采用AHP模糊綜合評價法，建立了京東物流南陽中轉場選址數學模型，進行選址研究。蔡世遠[8]從物流綜合能力、應急供給能力、物流環境和應急需求方面構建綜合指標體系，通過熵權法初步選取儲備庫備選點，然后構建帶容量及時間窗約束的選址-分配模型，最終確定選址方案。劉成龍[9]通過熵權法和TOPSIS法測算山東省各地市應急物資儲備能力，在此基礎上從物資流通能力、應急物資儲備能力和應急救援及物資供應三個方面構建引力模型，優化山東省應急儲備庫的布局。王滄海等[10]將熵權TOPSIS法應用于航空兵保障基地優選的實例中，構建包括保障能力、地理位置、交通條件和社會資源四個方面的選址評價指標體系。

以上研究廣泛運用不同構建選址體系和決策的方法，但有些方法，如層次分析法、模糊綜合評價法需主觀賦權，因此得出的結果存在較大的主觀性。不同學者對應急儲備庫選址評價體系的構建各不相同，大多圍繞經濟、交通、環境、自然等層面。本文在已有的研究基礎上，首先針對應急儲備庫的特殊性，構建應急物資儲備庫選址評價指標體系，然后搜集指標相關數據并采用熵權法確定各指標權重，最后用TOPSIS決策法對選址方案進行綜合排序。

1 ? ?應急物資儲備庫選址評價模型

1.1 ? ?指標體系構建

從指標體系選取原則和目的出發，考慮應急物資儲備庫的特點、功能以及應急儲備庫選址影響因素，再綜合《中國物流統計年鑒》中的部分指標以及李忠強等[11]、劉成龍等學者的研究成果，最終確定評價指標，構建由5個一級指標和14個二級指標組成的應急物資儲備庫選址評價體系，如表1所示。

在確定評價指標時，需考慮各種因素的影響、指標所提供的信息量以及其是否具有代表性，以確保評估結果的準確性和可靠性。本文將指標層分為五級，分別是經濟條件、交通條件、服務水平、災害情況與潛在風險。

1.1.1 ? ?經濟條件

經濟條件是影響選址的重要指標，密切關系到應急物資儲備庫的建設規模、設施配置的完備程度、災害時的抗壓能力以及災后的恢復速度。地區生產總值是評估地區經濟實力的主要參考指標。同時，本文以全市居民可支配收入為評估指標，以反映地區居民的經濟狀況和購買能力。

1.1.2 ? ?交通條件

交通條件是影響應急物資運輸效率的關鍵因素。高速公路運營里程在一定程度上反映公路建設發展水平。面對突發自然災害事件，公路運輸靈活性強，對中短距離運輸能發揮較強的作用。在應急救援過程中，貨車可作為應急資源使用，貨運汽車擁有量則可以反映該地區在應急狀態下的公路運輸能力。旅客周轉量反映突發自然災害事件后的人員轉移能力，從而影響應急物資的需求和分配。貨物周轉量則反映應急物資的調撥和配送能力，對保障應急物資的供給發揮重要作用。

1.1.3 ? ?服務水平

服務水平的高低是保障應急救援的重要因素。衛生事業床位數是指一個地區醫院、衛生院、社區衛生服務中心等機構的床位數總和，該指標能夠反映地區的醫療保障能力。一般公共預算支出是包括地方一般公共服務、醫療衛生、交通運輸等預算支出，這些支出能夠保障公共基礎設施的建設完善，進而提高地區的應急供給能力。而郵政業務總量可以近似估計一個地區的救援能力可覆蓋的最大區域。

1.1.4 ? ?災害情況

以經濟損失和受災人數為主要參考指標，指標越大，表示該地區對突發災害事件后的應急需求越大。同時，考慮到不同的地區經濟水平和人口存在差異，選取受災人數占總人數比反映災害情況。

1.1.5 ? ?潛在風險

歷史自然災害發生次數指一個地區洪澇、暴雨、臺風、地震等自然災害的發生次數。一個地區歷史自然災害發生次數越多，那么它對應急救援的需求越迫切。人口和基礎設施一方面有利于應急物資儲備中心的建設，另一方面也可能遭受更大的損失。因此，本文以農作物播種面積和人口近似反映潛在的風險。

1.2 ? ?熵權法確定權重

熵權法是一種客觀賦權方法，其中熵可以衡量數據所傳遞的信息量大小，依據信息量的大小來確定各指標權重[12]。通常情況下，指標的信息熵越小，表示該指標數據包含信息越多，指標所占的權重就越大；反之，信息熵越大，指標權重就越小。本文用熵權法根據熵值所承載的信息量求出各個指標的權重，具體步驟如下。

構造初始矩陣。建立評估矩陣R，i表示評價對象，j表示評價指標。

其中i=1，2…m，j=1，2…n。

數據標準化。將R轉化為標準化矩陣Y，其中yij為rij標準化后的值。

求各指標的信息熵Ej，以及效用值dj。

根據得到的熵值Ej確定熵權Wj。

其中j=1，2，…，n。

1.3 ? ?TOPSIS法綜合評價

TOPSIS法是1981年提出的一種多目標決策方法，其原理是通過比較評價對象與最優解、最劣解的相對接近程度，以此作為方案優劣排序的依據。若評價對象離最優解最近且又離最劣解最遠，則為最好；否則不為最優。具體測算步驟如下。

1.3.1 ? ?構造加權決策矩陣

將各指標的權重乘以標準化矩陣中相對應的元素，就得出加權矩陣Z。

1.3.2 ? ?計算指標的正理想解和負理想解

通過加權決策矩陣Z得出第j個評價指標的最大值和最小值，以此作為該指標的正理想解和負理想解，其公式為：

1.3.3 ? ?計算評價對象的歐式距離

sepj+、sepj-分別是第i個評價對象與正、負理想解的歐式距離。

1.3.4 ? ?計算各指標的綜合指數

Cj表示相對接近度，在0～1之間，Cj數值越大，表示被評價對象離理想解越近，效果越好。

2 ? ?實例分析

為了應對突發自然災害事件，經過前期對某地區的實地查看、分析和研究，有11個較為理想的位置可作為應急物資儲備庫的備選地。因此本文使用上述方法對11個備選地址進行分析，得出各備選地址的綜合指數和排名。

2.1 ? ?應急物資儲備庫選址評價

2.1.1 ? ?數據標準化

依據上文建立的地區應急物資儲備庫選址評價體系，收集11個地區各自的14個指標數據。先將原始數據根據式（2）進行標準化，得到標準化矩陣Y，如表2、3所示。

2.1.2 ? ? 確定各級指標的權重

使用熵權法公式（3）和（4）對去量綱后的指標計算出信息熵值和信息效用值，再結合公式（5）計算各指標的權重系數。結果如表4所示。

2.2 ? ?計算各樣本相對接近度及排名

根據表3計算的各指標權重，運用公式（6）構造加權矩陣Y。之后根據公式（7）和（8），求出各評價方案的正負理想解。將結果帶入公式（9）和（10）得到正、負理想解的距離sepj+、sepj-，最后根據公式（11）算出相對接近度Cj，并對其結果進行排序，如表5所示。

2.3 ? ?評價結果分析

根據表5可看出，各備選地的應急物流能力與需求評價結果因受城市經濟、交通等各種因素的影響，不同地區之間的評價結果差異較大，備選地2的相對接近度僅為0.123，但備選地7的接近度高達0.553。11個地區的平均相對接近程度為0.34，只有備選地7、備選地1、備選地9、備選地11和備選地8這5個地區超過這個平均值，優勢資源聚集明顯。

綜上分析，各備選地的應急物資儲備庫選址評價結果從高到低的順序為：備選地7>備選地1>備選地9>備選地11>備選地8>備選地4>備選地10>備選地5>備選地3>備選地6>備選地2。因此，備選地7、備選地1、備選地9、備選地11和備選地8可作為應急儲備庫選址的候選點考慮。

3 ? ?結 ? ?論

建立科學合理的應急物資儲備庫是確保在自然災害發生時可以快速響應和有效救援的重要措施。熵權法與TOPSIS法相結合的選址方法實現了客觀賦權，提高了決策結果的準確性和可靠性，較為科學。本文在現有研究的基礎上，首先，從經濟條件、交通條件、服務條件、災害情況和潛在風險方面設置5個準則層和14個二級指標，構建了應急物資儲備庫選址評價指標體系。其次，采用熵權法對各評價指標進行賦權，再使用TOPSIS方法計算出相對貼近度，以此作為各評價方案的綜合得分，并進行排序。最后，進行實例驗證，證明該方法的可行性。

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