, 孙奇 2 , 乔伟 2 1. 清华大学 建设管理系, 北京 100084;
2. 陆军军事交通学院 国防交通系, 天津 300161
收稿日期：2017-10-24
作者简介：张静(1977-), 女, 讲师
通信作者：李小冬, 副教授, E-mail:eastdawn@tsinghua.edu.cn
摘要：港口具有经济与国防双重属性，可同时为两者服务，但是目前对港口的评估多侧重于经济属性评估，而对港口国防属性的定量评估几乎没有。该文基于熵权的逼近理想解排序（TOPSIS）法评估港口的军事运输能力。指标体系的选取是依据现场调研、文献综述及参考美军的战略港口需求指标，同时综合国内军事运输特点等构建而成。采用基于熵权的TOPSIS法对全国范围内不同区域的27个不同规模的港口进行军事运输能力评估，得出27个港口军事运输能力评估排名，发现现有的港口建设以经济建设为主，较少考虑国防要求，只有少数港口涉及了军民融合式建设内容，如大连港等，相应地，其军事运输能力也领先。
关键词：军事运输能力港口熵权逼近理想解排序(TOPSIS)
Military transport capacity evaluation of ports using entropy weight and TOPSIS
ZHANG Jing1,2, ZHANG Zhihui1, LI Xiaodong1
, SUN Qi2, QIAO Wei21.Department of Construction Management, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2.Department of National Defense Transportation, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China
Abstract: There were few quantitative studies of port capacities for military transport with most focusing on the economic efficiency and civilian capacity although the ports often provide military sealift transport services. This study used a quantitative assessment method using entropy weight and the technique for order preference by similarity to an ideal solution (TOPSIS) to assess the military transport capacity. Indicators were defined to evaluate the port capacity from literature data and the Chinese military transport features. The methodology was then used to rank the military transport capacity of 27 coastal ports in China. The findings show that most Chinese ports pay little attention to military transportation. Only a few ports integrate military and civilian transport, such as Dalian which has the greatest military transport capacity.
Key words: military transport capacityportentropy weighttechnique for order preference by similarity to an ideal solution (TOPSIS)
港口作为海陆运输节点，可为经济建设服务，同时也可为国防提供服务，承担军事运输任务。由于海上运输具有安全、稳定，并可提供长、大特殊装备的运输等特性，海上军事运输是海外军事战略投送力量的重要组成部分。以美国为例，美国平时的海外军力布署90%通过港口完成，战时这一数据可达95%。美国本土有17个港口被指定为战略港口，用于保障军事运输任务。中国近年来逐步重视港口等水路关键基础设施的军民融合发展，将国防属性注入基础设施发展建设中，先后在沿海多个港口的发展建设中进行了国防属性配套的相关建设。但由于港口建设机制尚不健全、缺乏统一规划、缺少资金保障、触及地方政府及相关企业利益等因素，导致无法判断港口国防建设中是否存在浪费、质量可否保证、港口军事运输能力可否满足需求等问题，急需对港口军事运输能力进行评估，以指导下一步的发展规划。
有关港口军事运输能力的研究，国外文献中很少能查到，而国内研究较少，且多为定性研究。张鸿彦等[1]根据现场操作实际，提出计算军事运输装卸能力的基本思路；王春颖等[2]对港口战时运输安全保障能力进行网络层次分析法评价研究，但选用评价指标大多是定性指标；董虎峰等[3]提出了港口对海军舰艇编队保障能力弱等问题；侯远达等[4]对港口的部队输送能力进行公式推导计算，但其计算偏于理想通过能力；周济晓等[5]对港口的军事运输需求指标进行了研究综述。
本文为定量评估港口军事运输能力，参考美国战略港口的评估指标，综合国内军事运输特点，构建了评估指标体系。在总结对比现有评估方法的基础上，选取对样本容量没有限制且避免权重主观性的基于熵权的逼近理想解排序(the technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS)法进行评估, 对全国范围内不同区域主要港口的军事运输能力进行比较。
1 港口军事运输能力构建1.1 港口军事运输任务区分通过调研某战区所属航务军代处，了解目前商业港口承担的主要军事运输任务，如表 1所示。不同的军事运输任务依托不同的港口基础设施，其中滚装作业以其快速装卸轮式、履带式装备等特点，适应建制部队快速机动要求[6]。但由于滚装码头民用受用面窄，难有经济效益，现有数量不多。建制部队的输送是港口军事运输任务的重点与瓶颈，港口军事运输能力的关键也是建制部队输送能力，鉴于此，本文对港口军事运输能力的评估主要评估港口输送建制部队的能力。
表 1 中国港口军事运输任务类型区分
| 任务类型 | 物资类型 | 运输船型 | 码头类型 |
| 建制部队 | 人员及相应轮式、履带式装备 | 客滚船或其他船型 | 首选滚装码头 |
| 弹药及危险物资类 | 含有爆炸物质、压缩液化或加压溶解气体、放射性物质、腐蚀性物质等 | 危险品运输船 | 危险品码头 |
| 军事援建 | 基础建设材料，例如水泥、砂、石等 | 散货船 | 散货码头 |
| 给养补给 | 生活给养、军用被装、个人防护用品、武器装备耗材、各种器材工具等 | 杂货船等 | 杂货码头、通用码头 |
| 油料及淡水 | 军用汽油、煤油、柴油、润滑油等油料以及食用淡水等 | 油轮或补给船 | 油码头、液货码头 |
| 超大器材 | 不能自驱动或被牵引行驶及集装运输，但尺寸较大的装备及型材，下舱困难，只能在露天甲板等地，如专用方舱、制式桥梁、天线装置等 | 集装箱船 | 集装箱码头 |
表选项
1.2 港口建制部队输送流程建制部队的输送流程通常是从部队驻地经陆路交通到达港口，再经水路到达指定地域，或反向路径，完成部队换防或训练任务等。输送过程包括陆路集疏运、港口集结装卸、水路集疏运等环节，每个环节都必须有相应的交通设施进行保障，涉及到这几个环节的交通设施均应纳入评估范围。具体涉及的交通基础设施如图 1所示。陆路集疏运体系包括铁路集疏运体系、公路集疏运体系及必要的航空集疏运体系。港口集结装卸设施体系包括集结、装、运、卸等环节必备的基础设施，如集结场地、装卸机械、码头泊位、港池、锚地等。水路集疏运体系包括航道及各种助航设施等。
 |
| 图 1 建制部队水路输送流程 |
| 图选项 |
建制部队的港内作业则根据港口的实际情况选择方案，进行装卸载，通常以滚装码头作为装卸载泊位首选，在没有滚装码头的情况下，会选择可供滚装船靠泊的码头，如果在两者皆无法保证的情况下，只能选择吊装作业，具体方案及流程如图 2所示。
 |
| 图 2 港内建制部队输送方案选择与流程 |
| 图选项 |
1.3 军事运输对港口基础设施的需求分析建制部队的输送，其关键点在于主战装备的集结与装卸，根据主战装备的尺寸、质量、机动性能，以及运输时限等要求，港口基础设施必须具备相应的运输能力。美国对战略港口的要求非常明确，其基本要求是具有深水航道、现代化港口设施，以及足够的陆路、水路联合交通网络，具体指标见表 2。
表 2 美国战略港口主要军事运输要求及中国港口国防要求
| 基础设施 | 美国战略港口军事运输要求 | 中国港口国防要求 |
| 航道 | 主航道水深大于等于10.7 m | 60 m(宽)×10 m(深)进出港航道 |
| 泊位 | 每304.8 m直线岸线有3个泊位，最小水深11 m | 具有一定数量的可满足客滚船靠泊的泊位与前沿水深 |
| 码头 | 2个集装箱处理点 | 具有可升降平台的滚装码头或战备码头 |
| 堆场或集结场地 | 12万~18万m2的开敞式存储空间或集结场地；2万m2适合直升机起降的服务面积 | 陆域集结与水域集结的场地面积大于12万m2 |
| 集疏运道路、铁路 | 足够的港内道路；每304.8 m的直线轨道有4个卸载点；4个公路与铁路斜坡道卸载点；港内支持2列车的转换；10 min到达州际公路系统；至少1条主要的商业铁路；港内设施不够情况下，到商业铁路编组站的可达性 | 与各铁路、公路主干线快速通达性 |
| 其他 | 30辆卡车的维修养护面积 | 配备一定数量的30 t以上装卸载吊机 |
| 注：表中美国数据来自www.sddc.army.mil | ||
表选项
中国港口基础设施建设所需贯彻的国防要求的相关标准尚未出台，本文参照美国的战略港口要求，结合中国的军事运输特点[5]，拟定中国的港口军事需求相应指标，如表 2所示。
2 评估指标体系构建2.1 评估指标体系构建方法港口运输能力评估相关研究可体现在3类研究文献中：港口的物流能力评估、港口竞争力评估、港口绩效评估等。这3类文献的评估指标均可借鉴。这3类文献数量很多，评估指标各有侧重，总结起来，评估指标的选取通常有4类：1)利用平衡计分卡法对评估指标进行选取[7]；2)从港口内因与外因角度进行指标选取[8]；3)根据投入与产出进行指标选取，如Wanke等[9]设定投入指标为港内基础设施，产出指标为船舶等待时间与效率等，还将水路、陆路通达性等指标设置为情景变量。4)通过文献综述，选取评估指标[10-11]，即以已有文献的指标选取为依据，选择评估指标。
2.2 指标体系构建本文综合图 1所示建制部队输送流程与表 2所述军事运输性能指标要求，选取评估指标如图 3所示。
 |
| 图 3 港口基础设施军事运输能力评估指标 |
| 图选项 |
3 评估模型的构建3.1 评估方法确定港口绩效评估方法[11]包括数据包络分析(DEA)法、层次分析法、模糊评判法、因素分析法、生产指数动态评估法、平衡计分卡法、多元回归法[8]、TOPSIS法[12, 14]等。其中使用最多的是DEA法，但该方法需要“投入-产出”数据的对比，较适合港口效率的对比分析，而港口的军事运输评估由于缺乏针对性战例数据，其战时军事运输时间、效率等“产出”指标很难获取，因此DEA法不适用于本文分析；因素分析法、多元回归法等方法适合于大样本空间，且样本数量原则上应是评估指标数量的3倍以上，而中国港口总体样本数量有限，这类方法也不适用。
3.2 基于熵权的TOPSIS评估方法本文选取基于熵权的TOPSIS评估方法，既避免了权重选取的主观性，也充分利用了其对样本数据无过多要求的优势。评估步骤为[12-14]：
步骤1????构建初始矩阵。构建评估指标矩阵A，由图 3指标A1—A12数据得到：
| $\begin{array}{*{20}{c}}{\mathit{\boldsymbol{A}} = {{\left( {{a_{ij}}} \right)}_{m \times n}} = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{a_{11}}}&{{a_{12}}}& \cdots &{{a_{1n}}}\\{{a_{21}}}&{{a_{22}}}& \cdots &{{a_{2n}}}\\ \vdots&\vdots&\vdots&\vdots \\{{a_{m1}}}&{{a_{m2}}}& \cdots &{{a_{mn}}}\end{array}} \right],}\\{i = 1,2, \cdots ,m,\;\;\;\;j = 1,2, \cdots ,n.}\end{array}$ | (1) |
步骤2????将A转化为标准矩阵。本文所选评估指标均为高优指标，即属性值越高越好。因此，将A标准化处理得到：
| $\begin{array}{*{20}{c}}{\mathit{\boldsymbol{P}} = {{\left( {{p_{ij}}} \right)}_{m \times n}} = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{p_{11}}}&{{p_{12}}}& \cdots &{{p_{1n}}}\\{{p_{21}}}&{{p_{22}}}& \cdots &{{p_{2n}}}\\ \vdots&\vdots&\vdots&\vdots \\{{p_{m1}}}&{{p_{m2}}}& \cdots &{{p_{mn}}}\end{array}} \right],}\\{{p_{ij}} = {a_{ij}}/\sqrt {\sum\limits_{i = 1}^m {{{\left( {{a_{ij}}} \right)}^2}} } .}\end{array}$ | (2) |
| ${e_j} = \left( { - 1/\ln m} \right) \cdot \left( {\sum\limits_{i = 1}^m {{f_{ij}} \cdot \ln {f_{ij}}} } \right).$ | (3) |
如果fij=0，则定义
步骤4????权重的确定。将权重系数标准化：
| ${w_j} = \frac{{1 - {e_j}}}{{n - \sum\limits_{i = 1}^m {{e_j}} }},j = 1,2, \cdots ,n.$ | (4) |
| $\mathit{\boldsymbol{T}} = {\left( {{T_{ij}}} \right)_{m \times n}} = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{w_1}{p_{11}}}&{{w_2}{p_{12}}}& \cdots &{{w_n}{p_{1n}}}\\{{w_1}{p_{21}}}&{{w_2}{p_{22}}}& \cdots &{{w_n}{p_{2n}}}\\ \vdots&\vdots&\vdots&\vdots \\{{w_1}{p_{m1}}}&{{w_1}{p_{m2}}}& \cdots &{{w_n}{p_{mn}}}\end{array}} \right].$ | (5) |
a) 正理想解，是一个设想的最优解，由T中每列的最大值构成：
| $\begin{array}{*{20}{c}}{{\mathit{\boldsymbol{R}}^ + } = \left( {R_1^ + ,R_2^ + , \cdots ,R_n^ + } \right) = }\\{\left( {\max {T_{i1}},\max {T_{i2}}, \cdots ,\max {T_{in}}} \right),\;i = 1,2, \cdots ,m.}\end{array}$ | (6) |
| $\begin{array}{*{20}{c}}{{\mathit{\boldsymbol{R}}^ - } = \left( {R_1^ - ,R_2^ - , \cdots ,R_n^ - } \right) = }\\{\left( {\min {T_{i1}},\min {T_{i2}}, \cdots ,\min {T_{in}}} \right),\;i = 1,2, \cdots ,m.}\end{array}$ | (7) |
a) 到正理想解的距离为：
| $d_i^ + = \sqrt {\sum\limits_{j = 1}^n {{{\left( {{T_{ij}} - R_j^ + } \right)}^2}} } ,i = 1,2, \cdots ,m.$ | (8) |
| $d_i^ - = \sqrt {\sum\limits_{j = 1}^n {{{\left( {{T_{ij}} - R_j^ - } \right)}^2}} } ,i = 1,2, \cdots ,m.$ | (9) |
| ${k_i} = d_i^ - /\left( {d_i^ - + d_i^ + } \right),\;\;\;i = 1,2, \cdots ,m.$ | (10) |
将相对接近度转换成10分制进行计分。最大得分的相对接近度定为10，其他得分依此折算并取整，如式(11)所示。根据得分进行排序，评价各港口的分项能力与综合能力，并依据得分进行等级划分，具体划分标准如表 3所示。
| ${z_i} = {\mathop{\rm int}} \left( {\frac{{10}}{{{k_{i\max }}}}{k_i}} \right),\;\;\;i = 1,2, \cdots ,m.$ | (11) |
| 得分 | 能力水平 | 能力等级 |
| 0 < zi≤2 | 能力差 | 五级 |
| 2 < zi≤4 | 能力比较差 | 四级 |
| 4 < zi≤6 | 能力一般 | 三级 |
| 6 < zi≤8 | 能力比较强 | 二级 |
| 8 < zi≤10 | 能力非常强 | 一级 |
表选项
4 全国主要港口军事运输能力评估选取全国范围内不同地区、不同规模的27个港口进行军事运输能力评估，数据来源于《中国港口年鉴》、各港口网站等。
4.1 计算各评估指标权重根据式(1)—(5)计算出各指标权重如表 4所示。由基于熵权的TOPSIS法得到的指标权重可知，第1类指标包括滚装码头数量、滚装作业线条数、适合装备运输的泊位数量3个指标，其权重最大，这也充分显示了港口军事运输中，滚装泊位及适合装备运输的泊位的重要性，具有军事特色，与现实推理基本符合；第2类指标包括港口年设计通过能力、集结场地和锚地面积、适合装备运输的码头配备的吊机数量、吊装作业线条数，这类指标权重值介于0.03~0.04之间，充分反映港口的基本集结作业能力；而港口的陆路、水路集疏运体系指标权重等属于第3类指标，权重值最小。3类指标分别反映港口军事运输能力的3个层次：军事运输特殊要求、港口内部作业能力、港口集疏运能力。
表 4 各评价指标权重
| 序号 | 评估指标名称 | 指标符号/单位 | 指标权重 |
| 1 | 铁路网密度 | A1/(km·km-2) | 0.006 |
| 2 | 公路网密度 | A2/(km·km-2) | 0.006 |
| 3 | 腹地机场密度 | A3/(个·km-2) | 0.016 |
| 4 | 港口年设计通过能力 | A4/亿t | 0.036 |
| 5 | 泊位个数 | A5 | 0.030 |
| 6 | 万t级泊位个数 | A6 | 0.022 |
| 7 | 集结场地总面积 | A7/(万m2) | 0.037 |
| 8 | 锚地总面积 | A8/(万m2) | 0.033 |
| 9 | 5 000 t级及以上滚装码头数量 | A9 | 0.239 |
| 10 | 滚装作业线条数 | A10 | 0.239 |
| 11 | 适合装备运输的泊位个数 | A11 | 0.239 |
| 12 | 适合装备运输的码头配备的吊机数 | A12 | 0.038 |
| 13 | 吊装作业线条数 | A13 | 0.043 |
| 14 | 大于60 m(宽)×10 m(深)的进出港航道数 | A14 | 0.016 |
表选项
4.2 各港口能力评估结果根据式(6)—(12)计算出各港口军事运输能力排名如表 5所示。
表 5 各港口军事运输综合能力评估结果
| 序号 | 港口 | 综合能力 | |||
| 相对接近度ki | 排名 | zi | 能力等级 | ||
| 1 | 丹东 | 0.24 | 14 | 3 | 四级 |
| 2 | 大连 | 0.94 | 1 | 10 | 一级 |
| 3 | 营口 | 0.35 | 11 | 4 | 三级 |
| 4 | 秦皇岛 | 0.21 | 16 | 2 | 五级 |
| 5 | 天津 | 0.45 | 7 | 5 | 三级 |
| 6 | 烟台 | 0.68 | 4 | 7 | 二级 |
| 7 | 威海 | 0.40 | 9 | 4 | 四级 |
| 8 | 青岛 | 0.37 | 10 | 4 | 四级 |
| 9 | 日照 | 0.25 | 13 | 3 | 四级 |
| 10 | 连云港 | 0.30 | 12 | 3 | 四级 |
| 11 | 上海 | 0.52 | 6 | 6 | 三级 |
| 12 | 宁波-舟山 | 0.41 | 8 | 4 | 四级 |
| 13 | 台州 | 0.08 | 21 | 1 | 五级 |
| 14 | 温州 | 0.13 | 19 | 1 | 五级 |
| 15 | 福州 | 0.37 | 10 | 4 | 四级 |
| 16 | 泉州 | 0.24 | 14 | 3 | 四级 |
| 17 | 厦门 | 0.76 | 2 | 8 | 二级 |
| 18 | 汕头 | 0.12 | 20 | 1 | 五级 |
| 19 | 深圳 | 0.74 | 3 | 8 | 二级 |
| 20 | 广州 | 0.52 | 6 | 6 | 三级 |
| 21 | 湛江 | 0.18 | 17 | 2 | 五级 |
| 22 | 北海 | 0.30 | 12 | 3 | 四级 |
| 23 | 钦州 | 0.22 | 15 | 2 | 五级 |
| 24 | 防城 | 0.21 | 16 | 2 | 五级 |
| 25 | 海口 | 0.65 | 5 | 7 | 二级 |
| 26 | 洋浦 | 0.17 | 18 | 2 | 五级 |
| 27 | 八所 | 0.05 | 22 | 1 | 五级 |
表选项
4.3 结果分析1) 由表 5可知，一级能力港口只有大连；二级港口有4个，分别是烟台、厦门、深圳、海口；三级港口有4个，分别是营口、天津、上海、广州，其余均为四级、五级港口，军事运输能力均低于一般水平；可以看出，全国各主要港口中军事运输能力具备一般水平以上的港口数量不多。这说明已往港口建设中较少考虑国防效用，实际调研中也发现，大连、天津、烟台等港口较为注重军民融合式建设，因此其军事运输能力也较好。
2) 从港口分布来看，北部区域有1个一级港(大连)、1个二级港(烟台)、1个三级港(天津)；南部区域的港口军事综合运输能力较强，有2个二级港(深圳、海口)和1个三级港(广州)；中部区域有1个二级港口(厦门)和1个三级港(上海)，其余均为四级、五级港口，因此中部地区港口军事运输能力稍弱一点。
5 结论本文选用基于熵权的TOPSIS法进行港口的军事运输能力的定量评估，相较之前的定性研究，结果更加具体；根据相对接近度进行10分制打分，对各港口进行评级，并得到不同区域港口军事运输能力。通过评估结果分析发现，现有港口的建设大多未考虑其军事地位的重要性，部分军事地位突出的港口，其军事运输能力并不高。
本文的军事运输能力评估并未涉及港口的保障能力，即战时或特殊情况下港口的脆弱性、弹性等，后续研究会围绕这些能力的评估展开，以综合反映港口的军事运输保障能力；基于熵权的TOPSIS法确定指标权重可能会缺少主观的一些限定，下一步研究中会选用综合的权重确定方法。
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