基于熵权-TOPSIS法的应急物资储备库选址评价研究

摘要：应急物资储备库选址决策是关系整个救援效率的重要因素，是突发自然灾害事件应急管理中的重要决策之一。考虑应急物资储备库的特征、功能以及影响其选址的各方因素，全面系统构建应急储备库选址评价体系，使用熵权法对指标进行客观赋权，然后运用TOPSIS决策方法对选址方案进行综合评价及排序，最后通过实例分析验证该方法的有效性。关键词：应急物资储备库；选址；熵权-TOPSIS法0

引

言我國是自然灾害频繁发生的国家之一，以洪涝、干旱、地震和地质灾害为主，台风、低温冷冻和森林草原火灾等也不同程度地发生。2022年，我国各种自然灾害共造成1.12亿人次受灾，直接经济损失2386.5亿元。当面临大规模自然灾害事件时，做好应急物资准备是提高应急能力的重要保障，而救灾物资类储备库用于救助受灾紧急转移安置人口，对满足其基本生存需要具有重要作用。所以，科学合理的救灾物资储备库选址，可以在灾害发生之前为应急救援工作提供强有力的物资保障，在灾害发生后提高应急救援的效率。因此，研究救灾物资类应急储备库选址理论与方法具有重要的现实意义和理论价值。当前，众多学者从多个方面对应急物资储备问题进行探讨，其中大部分学者认为解决设施选址问题主要有两种方法：其一，采用综合因素评价法，对选址方案进行定性与定量分析，主要研究方法有因子分析法[1]、层次分析法（AHP）[2]、数据包络分析法（DEA）[3]、模糊综合评价法[4]、熵权法[5]、TOPSIS方法[6]；其二，采用运筹学理论方法，研究构建设施选址的组合优化模型，如p-中值模型、p-中心模型、覆盖选址模型、多目标选址模型以及基于上述模型的优化模型等。周娟娟等[7]采用AHP模糊综合评价法，建立了京东物流南阳中转场选址数学模型，进行选址研究。蔡世远[8]从物流综合能力、应急供给能力、物流环境和应急需求方面构建综合指标体系，通过熵权法初步选取储备库备选点，然后构建带容量及时间窗约束的选址-分配模型，最终确定选址方案。刘成龙[9]通过熵权法和TOPSIS法测算山东省各地市应急物资储备能力，在此基础上从物资流通能力、应急物资储备能力和应急救援及物资供应三个方面构建引力模型，优化山东省应急储备库的布局。王沧海等[10]将熵权TOPSIS法应用于航空兵保障基地优选的实例中，构建包括保障能力、地理位置、交通条件和社会资源四个方面的选址评价指标体系。以上研究广泛运用不同构建选址体系和决策的方法，但有些方法，如层次分析法、模糊综合评价法需主观赋权，因此得出的结果存在较大的主观性。不同学者对应急储备库选址评价体系的构建各不相同，大多围绕经济、交通、环境、自然等层面。本文在已有的研究基础上，首先针对应急储备库的特殊性，构建应急物资储备库选址评价指标体系，然后搜集指标相关数据并采用熵权法确定各指标权重，最后用TOPSIS决策法对选址方案进行综合排序。1

应急物资储备库选址评价模型1.1

指标体系构建从指标体系选取原则和目的出发，考虑应急物资储备库的特点、功能以及应急储备库选址影响因素，再综合《中国物流统计年鉴》中的部分指标以及李忠强等[11]、刘成龙等学者的研究成果，最终确定评价指标，构建由5个一级指标和14个二级指标组成的应急物资储备库选址评价体系，如表1所示。在确定评价指标时，需考虑各种因素的影响、指标所提供的信息量以及其是否具有代表性，以确保评估结果的准确性和可靠性。本文将指标层分为五级，分别是经济条件、交通条件、服务水平、灾害情况与潜在风险。1.1.1

经济条件经济条件是影响选址的重要指标，密切关系到应急物资储备库的建设规模、设施配置的完备程度、灾害时的抗压能力以及灾后的恢复速度。地区生产总值是评估地区经济实力的主要参考指标。同时，本文以全市居民可支配收入为评估指标，以反映地区居民的经济状况和购买能力。1.1.2

交通条件交通条件是影响应急物资运输效率的关键因素。高速公路运营里程在一定程度上反映公路建设发展水平。面对突发自然灾害事件，公路运输灵活性强，对中短距离运输能发挥较强的作用。在应急救援过程中，货车可作为应急资源使用，货运汽车拥有量则可以反映该地区在应急状态下的公路运输能力。旅客周转量反映突发自然灾害事件后的人员转移能力，从而影响应急物资的需求和分配。货物周转量则反映应急物资的调拨和配送能力，对保障应急物资的供给发挥重要作用。1.1.3

服务水平服务水平的高低是保障应急救援的重要因素。卫生事业床位数是指一个地区医院、卫生院、社区卫生服务中心等机构的床位数总和，该指标能够反映地区的医疗保障能力。一般公共预算支出是包括地方一般公共服务、医疗卫生、交通运输等预算支出，这些支出能够保障公共基础设施的建设完善，进而提高地区的应急供给能力。而邮政业务总量可以近似估计一个地区的救援能力可覆盖的最大区域。1.1.4

灾害情况以经济损失和受灾人数为主要参考指标，指标越大，表示该地区对突发灾害事件后的应急需求越大。同时，考虑到不同的地区经济水平和人口存在差异，选取受灾人数占总人数比反映灾害情况。1.1.5

潜在风险历史自然灾害发生次数指一个地区洪涝、暴雨、台风、地震等自然灾害的发生次数。一个地区历史自然灾害发生次数越多，那么它对应急救援的需求越迫切。人口和基础设施一方面有利于应急物资储备中心的建设，另一方面也可能遭受更大的损失。因此，本文以农作物播种面积和人口近似反映潜在的风险。1.2

熵权法确定权重熵权法是一种客观赋权方法，其中熵可以衡量数据所传递的信息量大小，依据信息量的大小来确定各指标权重[12]。通常情况下，指标的信息熵越小，表示该指标数据包含信息越多，指标所占的权重就越大；反之，信息熵越大，指标权重就越小。本文用熵权法根据熵值所承载的信息量求出各个指标的权重，具体步骤如下。构造初始矩阵。建立评估矩阵R，i表示评价对象，j表示评价指标。其中i=1，2…m，j=1，2…n。数据标准化。将R转化为标准化矩阵Y，其中yij为rij标准化后的值。求各指标的信息熵Ej，以及效用值dj。根据得到的熵值Ej确定熵权Wj。其中j=1，2，…，n。1.3

TOPSIS法综合评价TOPSIS法是1981年提出的一种多目标决策方法，其原理是通过比较评价对象与最优解、最劣解的相对接近程度，以此作为方案优劣排序的依据。若评价对象离最优解最近且又离最劣解最远，则为最好；否则不为最优。具体测算步骤如下。1.3.1

构造加权决策矩阵将各指标的权重乘以标准化矩阵中相对应的元素，就得出加权矩阵Z。1.3.2

计算指标的正理想解和负理想解通过加权决策矩阵Z得出第j个评价指标的最大值和最小值，以此作为该指标的正理想解和负理想解，其公式为：1.3.3

计算评价对象的欧式距离sepj+、sepj-分别是第i个评价对象与正、负理想解的欧式距离。1.3.4

计算各指标的综合指数Cj表示相对接近度，在0～1之间，Cj数值越大，表示被评价对象离理想解越近，效果越好。2

實例分析为了应对突发自然灾害事件，经过前期对某地区的实地查看、分析和研究，有11个较为理想的位置可作为应急物资储备库的备选地。因此本文使用上述方法对11个备选地址进行分析，得出各备选地址的综合指数和排名。2.1

应急物资储备库选址评价2.1.1

数据标准化依据上文建立的地区应急物资储备库选址评价体系，收集11个地区各自的14个指标数据。先将原始数据根据式（2）进行标准化，得到标准化矩阵Y，如表2、3所示。2.1.2

确定各级指标的权重使用熵权法公式（3）和（4）对去量纲后的指标计算出信息熵值和信息效用值，再结合公式（5）计算各指标的权重系数。结果如表4所示。2.2

计算各样本相对接近度及排名根据表3计算的各指标权重，运用公式（6）构造加权矩阵Y。之后根据公式（7）和（8），求出各评价方案的正负理想解。将结果带入公式（9）和（10）得到正、负理想解的距离sepj+、sepj-，最后根据公式（11）算出相对接近度Cj，并对其结果进行排序，如表5所示。2.3

评价结果分析根据表5可看出，各备选地的应急物流能力与需求评价结果因受城市经济、交通等各种因素的影响，不同地区之间的评价结果差异较大，备选地2的相对接近度仅为0.123，但备选地7的接近度高达0.553。11个地区的平均相对接近程度为0.34，只有备选地7、备选地1、备选地9、备选地11和备选地8这5个地区超过这个平均值，优势资源聚集明显。综上分析，各备选地的应急物资储备库选址评价结果从高到低的顺序为：备选地7>备选地1>备选地9>备选地11>备选地8>备选地4>备选地10>备选地5>备选地3>备选地6>备选地2。因此，备选地7、备选地1、备选地9、备选地11和备选地8可作为应急储备库选址的候选点考虑。3

结

论建立科学合理的应急物资储备库是确保在自然灾害发生时可以快速响应和有效救援的重要措施。熵权法与TOPSIS