基于熵权-云模型的环渤海邮轮港口竞争力评价

刘翠莲，庄海林，张群淑

(大连海事大学 交通运输工程学院，辽宁 大连 116026)

0 引 言

邮轮港口作为邮轮产业链上的中心环节，是邮轮运输网络不可或缺的一部分。随着邮轮产业的发展，邮轮港口之间竞争日益激烈，因而，建立一种科学、客观的邮轮港口竞争力评价体系尤为重要。

国外学者C.PAOLI等[1]利用能值分析模型比较了波尔托菲诺、圣玛格丽塔利古尔和拉帕洛3个沿海城市的旅游业和邮轮业的环境成本，制定了邮轮产业的长期发展攻略；U.A.L.RODRIGUEZ等[2]用社会网络分析了邮轮港口互连及其对整个加勒比港口网络运作的影响。国内学者吴慧等[3]构建了云模型国际邮轮港口竞争力评价体系，对欧洲与中国的港口的竞争力进行了竞争力评价和比较；王振等[4]运用模糊层次分析法构建了港口竞争力评价模型；施桦等[5]采用AHP和TOPSIS方法建立模型，分析了舟山港域的竞争力现状，发现船舶维修和燃料供应两方面比较薄弱；钱学凤等[6]、张菁菁[7]、蔡二兵等[8]利用因子分析法对我国港口竞争力进行了评价，并提出了发展建议；孙晓东等[9]构建了邮轮母港的游客满意度指标体系，测评了上海母港的游客满意度，提出了邮轮母港提升满意度的对策和措施；邱羚等[10]构建了邮轮产业价值链分析模型，分析了邮轮产业价值链增值效应；孙妍[11]研究了三亚凤凰岛国际邮轮母港所产生的区域经济带动效应，分析了邮轮经济推动海南地区经济发展的实现路径；聂莉等[12]建立了基于熵权-TOPSIS法的城市邮轮旅游竞争力评价模型，对全国9大港口城市进行了实证分析，比较了邮轮旅游的差异性；陈继红等[13]建立了基于灰关联的邮轮港口竞争力评价指标体系，对上海、天津等6个主要沿海典型邮轮港口的竞争力进行了评价和比较，揭示了影响邮轮港口竞争力的主要因素。以上研究，大多采用定性、定量或者定性与定量相结合的港口评价方法，这些研究方法较为单一，受主观因素和数据样本影响较大，很难全面且准确地反映港口发展的真实情况。

笔者采用熵权-云模型来构建邮轮港口的竞争力评价体系。首先，从样本数据的角度，利用熵权法对指标进行客观赋权，使权重的分配有科学依据；其次，结合云模型实现定性语言与定量数值之间的转变，以更好地描述样本数据的模糊性和随机性，得出综合评价；最后，以环渤海邮轮港口为例验证了模型的可行性和可操作性。

1 邮轮港口竞争力评价指标体系构建

笔者选取“经济条件”“交通条件”“旅游条件”“港口条件”“服务水平”和“发展潜力”等6个一级指标B，下分22个二级指标C，构建邮轮港口竞争力评价指标体系，见表1。

表1 邮轮港口竞争力评价指标体系

2 熵权-云模型的基本理论

2.1 熵权法

熵是系统无序程度的度量。熵权法是一种客观赋权方法，是根据指标值的变化程度，计算指标提供的有效信息量，尽可能消除主观因素的影响，从而确定各指标的权重的方法[14]。

2.1.1 数据标准化

根据a个评价数列b个评价指标数据，可构建矩阵X=[xij]a×b，并按式(1)进行标准化处理，得到标准化的矩阵M=[mij]a×b：

(1)

式中：xmax、xmin分别为不同评价数列同一指标的最大、最小值。

2.1.2 信息熵计算

由熵的定义，可根据a个评价数列、b个评价指标确定评价指标的熵Ej：

(2)

式中：pij为第j个评价指标下、第i个评价数据所占的比重，pij=mij/∑mij。

2.1.3 权重确定

根据熵值可得权重值wj：

(3)

2.2 云模型

2.2.1 云模型的基本概念

设U为包含精确数值的定量论域，x为定量论域U内定值[15]。论域U对于定性概念C都存在具有稳定倾向的随机数μ(x)∈[0,1]，则x在论域U上的分布称为云，每个x称为一个云滴。云滴是定性概念在数量上的一次实现，它将定性概念转化为一个定量值，反映自然语言中概念的不确定性，从而构成定性和定量之间的映射。

2.2.2 云模型的数字特征及运算

云的整体特征可以由云的数字特征来反映[16]，包括：期望Ex，熵En和超熵He。Ex为定性概念的点，En为定性概念的随机性与模糊性之间的关联程度，He为熵的不确定性的度量。云模型的基本计算主要分为正向云发生器计算和逆向云发生器计算。

1)正向云发生器计算是将定性的文字概念转化为具体数值，从而产生云滴。将数字特征Ex、En、He输入正向云发生器中：

Step 1生成以En为期望值、He2为方差的一个正态随机数En,i=NORM(En,He2)。

Step 2生成以期望值En,i为方差的一个正态随机数xi=NORM(Ex,En,i)。

Step 4使具有确信度μi的xi成为数域中的一个云滴。

2.3 熵权-云模型

2.3.1 评语集建立

设评语集合为U，U={U1，U2，…，Un}。

2.3.2 评价指标权重确定

利用熵权法构建邮轮港口竞争力评价体系判断矩阵X，X=[xij]a×b，用客观赋权法对评价体系内的每个指标进行客观赋权。

2.3.3 二级指标云模型

邀请多位从事港航和邮轮经济发展相关领域的专家，依据表2 邮轮港口竞争力评价标准，对邮轮港口的二级指标进行打分，做出最大值与最小值的评估。经过2～3轮修正后，云图达到稳定。将打分数据输入逆向云发生器，生成最大值与最小值云模型。根据多层次综合云模型(4)～(6)计算二级指标的实际云模型[17]：

表2 邮轮港口竞争力评价标准

(4)

(5)

(6)

2.3.4 一级指标云模型

二级指标相互独立，指标间的关联程度相对较低。将二级指标实际云模型与评价指标权重相结合，可得到更准确的一级指标云模型(7)～(9)：

(7)

(8)

(9)

2.3.5 合成评价云模型

邮轮港口竞争力的合成评价云模型如式(10)～(12)：

(10)

(11)

(12)

2.3.6 合成评价云结果分析

将各邮轮港口竞争力合成评价云模型与表3基准云模型等级进行相似度分析，从而确定各邮轮港口竞争力等级。

表3 基准云模型等级

根据式(13)、(14)[18]计算出合成评价云与基准云的相似度值，并进行分析比较：

δi=[WEx‴(Ex-Ex,i)2+WEn‴(En-En,i)2+

WHe‴(He-He,i)2]-1/2

(13)

(14)

式中：Ex,i、En,i、He,i分别为基准云模型特征参数，WEx‴、WEn‴、WHe‴分别为合成评价云模型特征参数的权重；δi为第i基准云模型与合成评价云模型的相似程度；Li为第i个基准云模型与合成评价云模型的相似程度占全部基准云相似程度的比重。

3 实例分析

3.1 大连邮轮港口竞争力评价

3.1.1 二级评价指标云模型的确定

邀请港口及邮轮经济相关领域的10位专家，对大连市第三产业增加值C11、人均生产总值C12、人均可支配收入C13进行打分，最大、最小分值见表4。

表4 专家打分最大、最小分值

将表4中打分结果输入逆向云发生器生成打分结果优化云图，如图1。

图1 专家打分优化云图

由图1可见：图1(d)较为稳定，表明专家的意见较为集中，从而可确定评价指标C11～C13的最大云模型和最小云模型，见表5。

表5 指标的最大云模型和最小云模型

根据综合云模型(4)～(6)可以计算得到指标C11、C12、C13的实际云模型：

C11=(0.586，0.133，0.019)，

C12=(0.729，0.091，0.015)，

C13=(0.789，0.114，0.020)。

同理，可得C21～C64指标的实际云模型，见表6。

表6 C21～C64指标的实际云模型

3.1.2 指标权重

利用熵权法计算式(1)～(3)确定指标权重，结果见表7。

表7 指标权重

3.1.3 一级指标云模型

结合表7的指标权重，按照式(7)～(9)计算一级指标B的云模型，结果见表8。

表8 一级指标云模型

3.1.4 合成评价云模型

根据表8中一级指标B云数值特征，按照式(10)～(12)计算出合成评价云的数值特征值Ex=0.716，En=0.082，He=0.028，进而得到大连邮轮港口竞争力云图，如图2。

图2 合成云模型

3.1.5 相似度计算

运用云模型相似度算法计算出合成评价云与基准云的相似度，结果见表9；同时进一步运用相似度算法得出各一级指标云与竞争力“强”的基准云相似度，结果见表10。

表9 合成评价云与基准云的相似度

表10 一级指标云与基准云相似度

由表9、表10可见：

1)大连邮轮港口竞争力评估等级为“竞争力强”，与基准云相似度为74.56%。

2)“旅游条件”相似度最高，相似度为72.15%；“服务水平”及“发展潜力”与“竞争力强”的基准云相似度最低，分别为37.30%和30.82%。

综上，大连邮轮港口在“服务水平”和“发展潜力”上处于竞争的劣势。

3.2 天津和青岛邮轮港口竞争力评价

采用熵权-云模型分别对天津邮轮港和青岛邮轮港进行评价，得到两个港口一级指标B的云模型和合成评价云模型，见表11。

表11 天津邮轮港和青岛邮轮港云模型

运用云模型相似度的算法分别对两港口合成评价云、一级指标云与基准云进行相似度运算，结果见表12、表13。

表12 合成评价云与基准云相似度

表13 一级指标云与基准云相似度

由表12、表13可知：

1)天津邮轮港口及青岛邮轮港口的竞争力评估等级均为“竞争力强”，它们与基准云相似度分别为59.80%、89.49%。

2)天津邮轮港口各一级指标云与“竞争力强”的基准云比较，“港口条件”的相似度最高，相似度为65.25%，而“经济条件”和“服务水平”的相似度最低，分别为35.98%和38.21%，表明天津邮轮港口在“经济条件”和“服务水平”这两方面竞争力不足。

3)青岛邮轮港口各一级指标云与“竞争力强”基准云比较，“旅游条件”的相似度最高，相似度为81.04%，而“交通条件”和“发展潜力”的相似度最低，分别为54.50%和53.04%，表明青岛邮轮港在“交通条件”和“发展潜力”这两方面还处于劣势地位。

4 结 语

通过熵权法客观赋权及其云模型实现了对环渤海邮轮港口竞争力评价。云模型可以有效结合模糊性与不确定性，用云图来修正打分的结果；采用熵权法确定指标权重，从客观的角度出发赋予各个指标相应的权值。这两种方法的结合使用，降低了主客观对评价结果精确度的影响。对大连、天津和青岛3个邮轮港的实例分析表明：云模型可以充分评估指标的随机性，云模型的相似度可以计算综合评价云的水平；分析结果与客观事实一致，从而验证了熵权-云模型在邮轮港口竞争力评价上的客观性与准确性。