评估选用社会调查资料中公众对评估指标的得票支持率初始化AHP模型准则层的底层指标权重系数,避免执行AHP方法中繁琐的多指标权重计算,然后以AHP模型为基准对气象服务产品的社会经济效益进行定量化评估。评估以“现有常规气象服务产品”及“FDP产品”为AHP方案层的备选方案,评估权重适当向体现奥运气象服务需求的指标项倾斜。评估结果表明FDP产品在满足现有用户气象服务及奥运气象服务需求上享有绝对的优势。研究得出:现有天气预报产品需要进一步提高预报结果的时间和空间分辨率;需要丰富FDP等短时临近预报产品的信息传递方式;需要提高信息传递的及时性,改进气象服务的质量。
A method to fill the weight coefficient of the index on criterion layer of the AHP model with voting by the public questionnaire is presented, and this could avoid complicated matrix calculating, purposed for the evaluating socioeconomic benefit of meteorological service with quantitative analysis. The evaluating model takes products of the routine meteorological service and that of the Forecasting Demonstration Projects (FDP) as candidate on the AHP scheme layer, and the weight coefficient is slightly apt to the requirement of the meteorological service of Beijing 2008 Olympic Games. However, the result indicates that the FDP is much more satisfactory than the routine in the needs of the public and that of Olympic Game. It can be concluded that the spatial and temporal resolution of the present forecasting products should be promoted relatively according to the public's wish, and it should enrich the way to transfer the information provided by short-time forecasting products, enhance the timeliness of information transfer, and improve the meteorological service quality.
天气预报技术在大气科学及相关学科进步的推动下得到迅猛发展,各种气象服务产品的功能和性能不断增强和提高,产品的空间分辨率逐渐精细化,高时间分辨率的短时临近预报产品也层出不穷。社会公众对气象服务的需求也随着国民经济的发展而变化。Kelly认为“公众如不能及时、有效地获得预报信息,即使是最完善的天气预报技术也只能是学术练习”[
层次分析模型(AHP)将评估过程中相关因子分解成目标、准则、方案等层次(如
气象服务社会经济效益评估层次结构图
假设要比较某一层
表示,由于式(1)给出的
根据评估的目的和要求,确定制约气象服务产品准则层、准则层-方案层面上各指标的比较尺度。
层次分析中诸指标
因为成对比较阵是通过定性比较得到的比较粗糙的量化结果,可以采用简便的近似方法计算其特征根和特征向量,这里选用根法计算,方法如下:将
成对比矩阵需要一致性检验。
定义1(随机一致指标
定义2(一致性比率
当
AHP方法在准则层指标较多、指标间有多层嵌套关系的情况下,很难保证成对比矩阵的一致性,这就需要反复修改指标之间的对比值,反复进行一致性检验。在指标较多的情况下,创建合理、有效、一致性检验合格的成对比矩阵极不容易,而且涉及指标越多难度越大,这时单纯采用层次分析方法非常缺乏可操作性及实用性。结合社会调查资料的AHP模型的优势在于准则层低层次上的指标权重根据社会调查资料来确立,即由该指标得到公众的支持率来确定,避免因为一致性检验所引起的指标权重计算较复杂的问题,这样的权重系数更能真实反映公众实际需求情况。当然,“准则层”较高层次上的指标从定性到定量转变仍用成对比矩阵求取。AHP中较高层次的指标数量一般较少,比较容易掌握,比如“准则层1”(
气象服务社会经济效益评估指标体系结构及权重系数图
Delphi及其变种方法[
计算的权重系数值见
步骤1:设置方案层备选方案:P1:常规气象服务产品;P2:充当奥运气象服务主力的FDP产品。
步骤2:计算方案层P1、P2对应准则层2各项指标的相对权重(层次单排列),因为只求解两个方案对应单个指标的2×2成对比矩阵的特征根和特征向量,计算简便,比如P1、P2满足C11的权重值计算就用
P1、P2满足C11判断矩阵
C11 | P1 | P2 | W |
P1 | 1 | 2 | 0.667 |
P2 | 1/2 | 1 | 0.333 |
权重越大表明方案越能满足准则层2的各项指标要求,采用上述方法,P1、P2对应准则层2指标的权重计算结果如
P1、P2对应准则层2指标权重表(
功能需求指标( |
气象服务侧重度指标( |
|||||||||||||
C11 | C12 | C13 | C14 | C15 | C16 | C17 | C21 | C22 | C23 | C24 | C25 | C26 | C27 | |
P1 | 0.667 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.75 | 0.5 | 0.333 | 0.25 | 0.5 | 0.25 | 0.667 | 0.183 | 0.25 |
P2 | 0.333 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.25 | 0.5 | 0.667 | 0.75 | 0.5 | 0.75 | 0.333 | 0.817 | 0.75 |
灾害性天气信息服务需求指标( |
气象服务时间分辨率需求指标( |
|||||||||||||
C31 | C32 | C33 | C34 | C35 | C41 | C42 | C43 | C44 | C45 | C46 | C47 | |||
P1 | 0.2 | 0.333 | 0.25 | 0.25 | 0.143 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.25 | 0.333 | 0.5 | 0.75 | ||
P2 | 0.8 | 0.667 | 0.75 | 0.75 | 0.857 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.75 | 0.667 | 0.5 | 0.25 |
步骤3:利用专家打分方法,以层次分析模型的比较尺度为度量基准,建立准则层1各项指标的成对比矩阵(
T—C判断矩阵及层次排序结果表
T | C1 | C2 | C3 | C4 | 排序 | |
最大特征值 |
||||||
C1 | 1 | 2 | 1/2 | 2 | 0.269 | 2 |
C2 | 1/2 | 1 | 1/3 | 1/2 | 0.121 | 4 |
C3 | 2 | 3 | 1 | 2 | 0.42 | 1 |
C4 | 1/2 | 2 | 1/2 | 1 | 0.19 | 3 |
步骤4:在步骤2的基础上计算方案层P1、P2对应准则层1的组合权重,如
P1、P2对应准则层1指标组合权重值表
组合权重向量( |
||||
注: | ||||
P1 | 0.396595 | 0.35004 | 0.236215 | 0.286399 |
P2 | 0.7178 | 0.699251 | 0.825146 | 0.712601 |
步骤5:P1和P2的社会经济效益评估值分别等于
计算结果表
P1 | 0.269,0.121, | (0.396595,0.35004,0. 236215,0. 286399) | 0.302665005 |
P2 | 0.42,0.19) | (0.7178,0. 699251,0. 825146,0. 712601) | 0.759653081 |
(1) 个例应用中AHP的准则层为二层结构,底层(准则层2)权重系数
(2) 准则层1—4项指标的权重系数是经由专家打分后所形成的正互反矩阵的特征向量确定。AHP方法计算后的特征向量
(3) AHP方案层拟定常规气象服务和FDP产品两个备选方案,它们在准则层1和准则层2两层指标的逐层分析中所计算出的权重值是对其服务功能满足用户需求程度的定量评估结果。评估表明:(a)有中长期天气预报服务特点的现有气象服务比较容易满足生产、生活及娱乐计划制订等系列的用户需求,但在短时、临近事务性质的需求上,比如上下班出行需求、接送小孩需求等,中长期天气预报就显得无能为力。而FDP产品时间分辨率较高,基本能满足这类需求。常规天气预报产品要在短时临近预报需求指标上拿较高分值,应结合短时临近预报技术,提供多样化、高时间分辨率的预报产品。(b)在气象服务的侧重度指标上,用户对准确、详细的预报地点指标有一定的要求,尽管现有数值预报模式能提供3km格点大小的数值预报产品,但这个标准恐怕还不能完全满足公众的需求。采用新一代雷达技术的FDP产品在空间分辨率、信息更新频次及预报信息量上有一定的优势,只是其预报时间间隔短,无法像中长期预报那样有较长的信息传递准备周期。因此,丰富FDP等短时临近预报的信息传递方式,提供及时、有效的天气预报信息是现有短时临近预报产品需要重点改进的地方。
(4) FDP产品以灾害监测为首要目标,能提供0~3小时的预报。在灾害性天气信息服务需求指标、气象服务时间分辨率需求指标上,有得天独厚的优势,这也说明FDP等短时临近预报产品是奥运气象服务的主力军,是奥运气象安全的重要保障。
(1) 采用社会调查所获取的用户需求信息对AHP准则层2的诸指标权重赋值,既体现气象服务用户需求驱动的观点,又简化了操作流程;采用层次分析(AHP)模型,用专家打分法对准则层1指标进行重要性对比,建立一致性(一致性检验合格)成对比矩阵,计算矩阵的特征向量即为指标的权重向量。为充分体现安全奥运及奥运气象服务的要求,专家打分适当向灾害性天气信息服务需求指标和气象服务时间分辨率需求指标倾斜。
(2) 选用常规气象服务产品及FDP产品作为方案层的两个备选方案。AHP逐层收敛计算成对比矩阵的特征向量及组合权重,结果表明FDP产品比常规气象服务产品更能满足公众对气象服务的要求。并得出如下结论:现有天气预报需要吸纳短时临近预报技术,提供多样化、高时间分辨率的气象服务产品;丰富FDP等短时临近预报的信息传递方式,提高信息传递的及时性和有效性是现有短时临近预报产品需要强化的内容。
(3) AHP结合公众反馈信息的评估方法科学合理,将定性指标定量化,即克服AHP方法在多指标情况下需要反复检验指标对比一致性的弊端,又能将多层次、多结构的指标按权重逐级收敛,组合换算成可比的统一量纲结果值。
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