基于粗糙集-云模型的野战机场选址方案评估

郝旭祥 王育辉

摘 要：以作战和远程投送作战物资、短距起降、快速机动需求为牵引，以战场前置机场以及无占领机场或占领机场改建重新恢复作用选址和位置决策为实际背景，利用粗糙集理论，从不精确、不一致、不完整等大量不完备信息中求取最小不变集合，求解最小规律集，得出指标权重，同时对指标进行专家打分，应用云模型理论对某海外野战机场选址建设进行方案评估。经过案例分析，该方法能够确定选址及建设的优劣程度，对于空军海外和远程作战研究具有一定的参考价值。

关键词：野战机场;粗糙集;云模型;方案评估

中图分类号：E824;TP18 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）23-0013-03

Abstract： This paper takes the requirements of combat and long-distance delivery of combat materials， short-range takeoff and landing and rapid mobility as the traction， takes the location and location decision of battlefield front airport and non occupied airport or reconstruction and restoration of occupied airport as the actual background， and uses rough set theory to obtain the minimum invariant set from a large amount of incomplete information such as imprecision， inconsistency and incompleteness， The minimum rule set is solved， the index weight is obtained， the index is scored by experts， and the scheme of site selection and construction of an overseas field airport is evaluated by using cloud model theory. The case analysis shows that this method can determine the advantages and disadvantages of site selection and construction， and has a certain reference value for the overseas and long-range combat research of the air force.

Keywords： field airport;rough set;cloud model;programme evaluation

目前，多種新机型不断装配部队，极大地提高了空军的战略打击能力。在装备投入使用之前，野战机场和前方机场的远程投送和持续保障能力必不可少。野战机场是具有简易的飞行保障设施，供航空兵临时驻用的机场，一般铺设装配式金属板道面或其他简易道面跑道，配备活动式的保障设备，建筑物较小且多为临时设施，工程量较小，可在战争中临时修建[1]。野战机场的铺设与选址受到国内外的广泛关注，实行野战机场选址方案评估，目的是确定方案的优劣程度，为后续施行战场快速反应、应急机动、战略物资运输等任务提供参考，以保证任务的成功性及安全性。

1 基本理论

1.1 粗糙集理论

1.2 云模型理论

1.2.1 云模型定义。云模型[3-5]是一种定性概念与定量表示之间不确定转换模型，能够集成定性概念的模糊性与随机性，实现定性语言值与定量数值之间的转换，准确直观地表达模糊信息。

设[U=μ]为论域，关于论域[U]中的模糊集合[A]，是指对于任意元素[μ]都存在一个有稳定倾向的随机数[ηA]，称为[μ]对[A]的隶属度。如果论域中元素是简单有序的，则[ηA]可以看作是变量[μ]的隶属度在[U]上的分布，称为云。

1.2.2 标准云模型确定。云用期望值[Ex]、熵[En]和超熵[He]来表征，记为[U3Ex，En，He]。对于存在双边界的概念，可通过式（4）确定评语云各参量大小：

[Ex=Cmax+Cmin2En=Cmax-Cmin6He=k]                          （4）

式中：[k]为云滴粒度控制常数，根据具体案例进行选取，取0.1。

1.2.3 云模型计算。云发生器是一种通过计算机运算实现定性模糊概念与定量确定数值间映射转化的科学工具，常见类型包括正向云发生器与逆向云发生器两类。该工具可将云的数值特征转化为所需云滴，实现定性概念的定量化描述，逆向云发生器则与其互逆。

2 野战机场选址指标权重确定

2.1 确定评价指标

野战机场选址的主要目的是检验和考核选址位置、选址环境的相关战技指标及性能，根据野战机场建设要求，通过查阅文献资料、调查问卷、专家咨询等方式，选取场务保障装备的展开情况、系统可靠性、地方通用物资筹措、基础设施（水、电等）情况、运输条件、召集地方相关人员作为前线野战机场选址风险评估关键评价指标。

2.2 评价权重计算

2.2.1 建立关系数据模型。通过搜集，找到16个野战机场的相关选址方案，获取信息如表1所示。设定条件属性C={c1场务保障装备的展开情况;c2系统可靠性;c3地方通用物资筹措;c4基础设施配套情况（水、电等）;c5地方参与度;c6前期资金准备;c7保卫工作}。

2.2.2 属性量化。对表1中的各指标属性进行离散化处理，优、良、中、差分别对应1、2、3、4，得到知识表达系统如表2所示。

2.2.3 确定指标权重。由式（1）、式（3）可以得到c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7的重要度qci（0.312 5，0.375，0.125，0.187 5，0.250，0.375），经过归一化处理，可得到各指标权重为[ωi=0.161，0.194，0.161，0.064，0.097，0.129，0.194]。

3 野战机场选址方案评估模型建立

3.1 标准云评估模型

采用4个优劣等级进行区间划分，划分结果为优（7.5～10.0）、良（5.0～7.5）、中（2.5～5.0）、差（0～2.5）。利用式（4）将优劣等级转换为标准评语云模型，其数字特征分别为优（8.75，0.42，0.10）、良（6.25，0.42，0.10）、中（3.75，0.42，0.10）、差（1.25，0.42，0.10）。

3.2 评估模型生成

通过逆向云发生器将定性评分及定量区间标准化结果转化为云数字特征参数。设专家评语集为[P1，P2，…，Pn]，表示对第[n]个评价指标的主观评分值。具体步骤如下。

①采用式（5）计算出该指标的云数字特征参数[Exi，Eni，Hei]：

[Exi=1nk=1nPkS2i=1n-1k=1nPk-Exi2Eni=π2×1nk=1nPk-ExiHei=S2i-Eni2]                    （5）

②利用式（6）加权平均算术法将各指标评语云（子云）转化为综合云（父云）。

[Ex=i=1nExiEniωii=1nEniωiEn=i=1nEniωiHe=i=1nHeiEniωii=1nEniωi]                        （6）

式中：[n]為评价指标个数;[ωi]表示各评价指标对应的权重值。得到的父云即为野战机场选址方案评估综合云，利用云正向发生器可生成各云滴。

4 案例分析

假设在某次试验中，专家对各评价指标的优劣等级进行打分，同时由式（5）可得[Exi，Eni，Hei]如表3所示。

同时，父云的数字特征[R=5.68，0.60，0.22]，生成云图与评价标准云图比较见图1。由图1可得，选址方案优劣等级处于中与良之间，主要偏向于良。通常来说，选址前，所在地民族特征民情、周围限高建筑物山川、构建机场的最大长度以及保障设备展开条件等所得结论符合实际情况，说明基于粗糙集-云模型的野战机场选址安全状态评估方法有效。

5 结语

以野战机场选址的影响条件为研究对象，给出野战机场选址点评价指标，基于粗糙集对野战机场选址实行方案优劣评估，取得了良好的评估效果。对选址过程进行了详细分析，目的是确定评价指标的可信性，为部队野战机场选址提供参考，保证相应的适应性。

参考文献：

[1]熊武一，周家法，卓名信，等.军事大辞海·下[M].北京：长城出版社，2000：2707.

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