胶园风害灾害评估的多指标物元分析法

胶园风害灾害评估的多指标物元分析法

胶园坍塌的综合评价是一项复杂而困难的工作。首先，灾情数据的准确性难以保证。灾情数据由基层统计上报，而基层人员对统计标准的掌握程度不一，统计数据的准确性和可比性差。其次，不同灾种间灾情的统计指标不统一。没有统一的标准，不利于不同灾种间灾情的比较。最后，国内尚无对现行的胶园灾情统计指标成灾等级的划分标准。目前，胶园灾情统计数据一般通过抽样调查方法得到，根据行政区划、环境区划、品种和经纬度等因素选择调查地点，每个调查地点在一个林段内调查100株，记录各级别受害株数。《橡胶树栽培技术规程(NY/T221-2006)》中对橡胶树的寒、风害以及白粉病、炭疽病等分级标准有着明确的规定。以风害为例，在灾情调查中，先对抽样调查区域中的每株树进行定级，然后计算风害断倒株数、断倒率、风害百分率、风害平均级别等指标来评估不同胶园的受灾程度。通常，胶园的受害程度是通过橡胶树的受害百分率和平均受害等级来表示，指标比较单一，灾情评估结果相容性较差。如余伟等在研究“达维”台风对海南农垦橡胶产业的损害时，选取开割树受灾率和受灾经济损失两项指标，运用聚类分析分别对每个指标分类，按开割树受灾率分为受灾程度严重、受灾程度次严重和受灾程度相对较小三类；按受灾经济损失分为损失严重、损失次严重、损失一般和损失相对较小四类，得出的结果不具有一致性。覃姜薇等使用综合评价方法，以2007/2008年寒害中海南农垦各农场橡胶树的受灾面积、受灾株数、各级别受害株数、受害率、三级以上受害率、平均寒害级数据，利用聚类分析将海南农垦分为重寒害区、次重寒害区、中寒害区和轻寒害区等4个类型区域。随着各种理论和技术手段的发展、完善和应用，许多学者在自然灾害灾情综合评估方面提出了多种评估方法，如物元分析法、神经网络、区间数模糊综合评判法等。物元模型是由我国学者蔡文教授提出的，它以物元理论和可拓集合理论为基础，根据物元要素的发散性、可扩性、相关性和共轭性研究现实世界中广泛存在的矛盾问题，从而探索处理矛盾问题的规律和方法，已在自然灾害灾情评估、水质等级评价、土壤质量评价、生态环境脆弱性评价、城市可持续发展评价等多个领域中得到应用，取得了可喜的成果。本研究将物元分析方法应用于胶园灾情评估研究，首先建立胶园灾害灾情综合评估指标体系，再构造隶属函数以确定各指标成灾等级化的划分标准，然后通过关联函数刻画指标与成灾等级的关联程度，从而对各个胶园的灾害损失进行评估，最后以2005年“达维”台风对海南农垦胶园造成的破坏为例，对该灾情综合评估方法进行实证分析。1胶园损失评估指标体系数据资料来源于海南农垦总局编制的《18号（达维）台风损失情况调查表》（以下简称《调查表》），该表中东昌、桂林洋、东路、南阳、文昌所、东岭、金鸡岭、热作所、金安、南田、南新、南岛、五指山茶场等13个橡胶农场的统计资料不完整或风害损失很小，因此，不计入在损失评估的范围内。为便于说明问题，将桂林洋、文昌所、五指山茶场等3个损失小的橡胶农场直接定为0级（微灾）。针对《调查表》的统计指标，遵循代表性、综合性、数据可获得性和绝对量与相对量相结合的原则，选取7项指标，构成胶园损失评估指标体系（图1）。从各指标的描述性统计（表1）可以看出，在损失金额和受害株数两个指标上，开割树的平均值比未开割树高，变异系数前者低于后者，说明海南农垦开割树整体受害程度比未开割树高，各农场的开割树受害程度相对于未开割树来说，受害程度差异较小，数据集中度相对比较高。2元有序组的计算在物元分析中，给定事物M，其关于特征（即指标）c的量值为x，则三元有序组R=（M,c,x）称为物元。待评估橡胶农场用物元表示为式中，Mi为待评橡胶农场，xk为Mi关于指标ck的值，即各特征的实际数据。2.1．参数1k值及最高允许值对每项评估指标，设计如下形式的隶属函数：式中，xk是灾害损失的第k项指标的数据；xk,max是灾害损失样本中第k项指标的最大值；xk,min是灾害损失样本中第项指标的最小值；ak,bk,Kk是第k项指标隶属函数中的待定参数，其值由下列条件确定：式中，x軃k为第k项指标的算术平均值。由式（1）得到待估参数a,b,K值（表2）。对第k项指标，取定以下等级划分标准参照表2中参数ak,bk,Kk的值，再根据式（2）计算各项指标的等级划分标准（表3）。在指标值范围不受限的情况下，最高允许值通常为该指标最高等级上限的1.5倍，如巨灾时开割树损失金额的上限为12614万元，则最高允许值为18921万元，其中需要注意的是开割树和未开割树受害率（三级以上）2个指标，最高允许值取100，而不能取最高等级上限的1.5倍。经典域和节域的物元矩阵如下，分别对应以单指标评估成灾等级的小灾、中灾、大灾、巨灾的量值范围和各指标允许的量值范围。经典域物元矩阵：节域物元矩阵：2.2以熵权法确定各指标权重目前，综合评价中赋权方法有数十种，按权重产生方法的不同，可分为主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法是由专家根据经验判断定权的定性赋权法，较常用的有德尔斐法、AHP法；客观赋权法则根据各指标之间的相关关系或变异系数来定量地赋权的方法，如熵权法、TOPSIS法等。文中采用熵权法给出各指标权重，按照信息论基本原理的解释，熵是系统无序程度的一个度量，当各被评估对象在某一指标上熵值较小，则熵权较大，说明该指标提供的有用信息越多，指标越重要。采用熵权法计算各项指标的权重，熵权法是利用各指标反映的信息效用值来判断其重要程度的大小。2.2.1数据的标准化标准化公式为2.2.2信息熵值计算(zk×1nzk），其中，ek为样本的信息熵值，N为样本数。当zk=0时，取0.0001代替进行计算。2.2.3权重计算设wk为第k项指标的权重，则的权重分别为0.1405、0.1592、0.1673、0.1371、0.0979、0.1376、0.1604。2.3成灾等级关联评估关联度的大小表征农场灾情属于某一个成灾等级的程度。待评估农场各指标关于各成灾等级的关联函数为：其中，则待评农场Mi关于成灾等级j的关联函数为：根据最大隶属原则，在Yj(Mi）中寻求最大的关联函数值对应的成灾等级。根据关联函数公式，计算出各个橡胶农场胶园风害灾情对4个成灾等级的关联度，并依据评定规则，得出相应的评估结果（表4、表5）。因参与评估的橡胶农场有80个，数量较多，限于篇幅，表4中仅列出部分农场灾情关联度，汇总结果见表5。从表5可以看出，“达维”台风造成的灾情偏重，巨灾农场有9个，大灾农场有13个，中灾农场有45个，小灾农场有10个。登陆地点附近的几个农场和儋州地区的西联、八一农场成灾等级最高，灾情最为严重，多数农场呈中灾。西联和八一农场规模较严重，造成的绝对损失较大，因此，评估为巨灾农场也比较可信。4模型评估结果在后期灾