低碳视角下熵权-TOPSIS法的航空货运枢纽选址研究

摘 要：文章以低碳为目标研究航空货运网络枢纽机场的选择，构建航空货运枢纽机场评价指标，涵盖货运规模、运营成效、经济支撑和低碳发展4个一级评价指标，旅客吞吐量、货邮吞吐量、飞机起降架次、机场投诉情况、航班出港准点率、所在城市GDP和货运规模以及碳排放情况8个二级指标。文章从全国各大机场中选取具有一定规模和代表性的25家机场，运用熵权-TOPSIS方法对航空货运机场数据进行处理分析，得出机场的综合排名情况，为航空货运枢纽机场的选址提供参考。

关键词：低碳；熵权-TOPSIS法；航空货运枢纽

中图分类号：F124.50；V353 文献标志码：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.22.038

Abstract： Considering the low-carbon goal， the paper studies the selection of hub airports for air cargo network， and constructs the evaluation indicators of air cargo hub airports， which covers four first-level evaluation indicators， including freight scale， operational effectiveness， economic support and low-carbon development， and eight two-level indicators， including passenger throughput， cargo throughput， number of aircraft take-offs and landings， airport complaints， on-time departure rate， the city's GDP， cargo size and carbon emissions. This paper selects 25 airports with certain scale and representativeness from the major airports in China， analyzes the data of air cargo airports by using the entropy weight-TOPSIS method， and obtains the comprehensive ranking of airports. It provides references for the location of air cargo hub airports.

Key words： low-carbon; entropy weight-TOPSIS method; air cargo hub

收稿日期：2024-07-02

基金项目：2023年度横向课题资助项目“绿色发展背景下物流管理优化研究”（2023321101000319）；2022年度江苏航空职业技术学院院级重点课题资助项目“构建基于现代学徒制的航空物流管理专业人才培养路径”（JATC22020103）；镇江市第六期“169工程”学术技术新秀培养对象项目

作者简介：刘晓丽（1988—），女，山东临沂人，江苏航空职业技术学院，讲师，硕士，研究方向：航空物流管理、航空物流职业教育。

引文格式：刘晓丽．低碳视角下熵权-TOPSIS法的航空货运枢纽选址研究[J]．物流科技，2024，47（22）：150-154.

0 引 言

近年来，随着市场需求的持续扩大和民航的快速发展，航空货物运输量呈快速增长态势。为提高运输效率，降低运输成本，需要对航空货运网络进行合理设计与规划，而航空货运枢纽选址的确定作为航空货运网络规划中重要的一环，涉及航空货运枢纽的数量、位置、类别，以及枢纽节点与非枢纽节点的构建关系等。对航空货运枢纽选择的研究，目前有学者通过构建目标函数，以网络总成本最低为目标，设置模型参数，运用遗传算法、神经网络算法等确定枢纽的数量和位置[1]；也有学者通过熵权-TOPSIS法和聚类分析法对货运航线的网络设计进行研究，根据航线评价指标对各大机场进行排序，从而确定机场在航线网络中是否需要被设为枢纽机场[2]。

航空货运在为社会提供方便、高效的运输服务的同时，也会产生大量碳排放。目前，全球民航运输业碳排放量已超过ICAO预测值的70%，为控制碳排放，实现节能减排，国际上提出航空业要在2050年前后实现碳中和；中国也明确提出了“碳达峰”和“碳中和”目标，民航业也先后发布《“十四五”民用航空发展规划》《“十四五”民航绿色发展专项规划》《2022中国民航绿色发展政策与行动》等专项文件，强调中国民航要实现绿色、低碳发展；专家学者也相继开展对航空货运的绿色发展研究[3-4]，推动枢纽机场、航空公司优化设计，减少碳排放，实现绿色可持续发展。因此，考虑在低碳背景下，运用熵权-TOPSIS法对航空货运网络机场进行评价分析，以为枢纽节点的选择提供参考。

1 航空货运枢纽选址评价指标

1.1 指标选取原则

航空货运枢纽选址评价指标体系的构建要能客观、全面、科学地反映机场的综合情况，构建指标时应遵循以下原则[5]。

指标应能客观代表航空货运机场枢纽的特征。所选择的评价指标和指标数据来源要具有一定的客观性，能够通过客观数据或等级得出机场航空货运的差异，呈现航空货运枢纽机场的特点和需求。

指标应能全面综合地反映航空货运机场的实力。在低碳绿色发展的视角下，构建指标体系应当既考虑机场的运营能力、服务质量和地方经济发展，又融入碳排放因素，具有全面综合性。

指标应具有一定的科学性。评价指标数量的确定和内涵的解释要符合科学规律，航空货运枢纽选址评价指标体系数量既不能过多，要具有一定的代表性和归纳性，也不能过少，以免对机场的评价不够完整；同时，指标数据的统计分析和最终的评价结果也要具有科学性。

1.2 指标构建

航空货运枢纽机场的选择要全面考虑机场的综合实力、地理位置、机场所在地区的政策与经济支撑以及低碳绿色发展背景，遵循评价指标选取原则，借鉴对枢纽机场选址评价的研究。本文从货运规模、运营成效、经济支撑和低碳发展4个一级指标，构建旅客吞吐量、货邮吞吐量、飞机起降架次、机场投诉情况、航班出港准点率、所在城市GDP、所在城市货运规模、碳排放情况8个二级指标，并给每个指标的含义进行解释，不同指标值对于评价机场的价值方向性不同，有的指标数值越高，说明其越符合枢纽机场的要求，即属于正向指标，反之则为逆向指标。具体内容如表1所示。

指标数据主要来源于中国民用航空局官网、机场官网、《2022从统计看民航》和地方城市统计年鉴等。

2 熵权-TOPSIS模型

2.1 熵权法

熵权法最初由Shannon开始将熵引入，以度量系统的不确定性，用信息熵来说明一条信息中所包含的信息量，进而采用熵权法测评指标的权重。熵权法是一种基于评价指标的实际数据来判断权重的客观方法。通常来讲，评价指标的信息熵越大，说明指标值的变异程度越小，为我们提供的信息量越小，在评价指标中的重要性越低，即权重越小；反之，如果评价指标的信息熵越小，表明指标值的变异程度越大，所提供的信息量就越多，在评价指标中的重要性越高，即权重越大。

熵权法的具体步骤如下。

2.1.1 建立初始指标矩阵

梳理各项评价指标原始数据，建立指标初始矩阵如下：

从矩阵可得出共有m个评价对象，选择了n个评价指标。其中，X为初始指标矩阵，xij为第i个评价对象的第j个评价指标的基础数据。数据为某一段时间的统计结果。

2.1.2 指标矩阵标准化

初始指标矩阵中，各项评价指标的评价方向性不同，如有的指标数值越大越好，为正向指标；有的则指标数值越小，说明评价指标越好，为逆向指标。这就需要对初始指标进行标准化处理，消除评价指标的正逆性。

针对正向指标进行正向化处理：

针对逆向指标进行逆向化处理：

得到新的标准化的矩阵：

2.1.3 标准化矩阵归一化

由于评价指标中不同指标的数据单位有所不同，为去除数据单位的影响，还需要对指标矩阵进行归一化处理。归一化处理方法为：

得到归一化矩阵：

2.1.4 确定指标权重值

计算评价指标信息熵ej：

确定评价指标权重wj：

因此，得到如下评价指标权重矩阵：

2.2 熵权- TOPSIS模型

熵权- TOPSIS评价法是一种综合应用熵权法和TOPSIS评价的多属性决策方法。模型的基本构建过程为：首先，依据熵权法确定评价指标的权重；其次，对经过标准化处理的评价指标数据进行赋权处理；然后分别计算评价指标中的“正理想解”和“负理想解”；再次，确定各评价对象指标与“正理想解”和“负理想解”的距离；最后，计算各对象评价指标的“正负理想解”中垂线，并对此进行排序，确定评价对象的优劣[7]。具体过程如下。

2.2.1 构建加权标准判断矩阵

其中：W为评价指标权重矩阵；wj为各指标的权重；Z为标准化处理后的评价指标矩阵，T为加权后的标准化指标矩阵。

2.2.2 确定“正理想解T +”“负理想解T -”

2.2.3 确定评价对象到“正理想解T +”和“负理想解T -”的距离，在此采用欧式空间距离

2.2.4 计算相对接近度

3 低碳视角下熵权-TOPSIS法的航空货运网络设计研究

3.1 数据选取

从中国民用航空局官网信息的公开统计数据中查看机场各项指标的数据情况，在综合考虑机场运营情况和地方经济发展等因素下选取25个机场作为评价对象，结合2023—2024年各项指标数据进行熵权-TOPSIS 分析，机场各项指标数据具体见表2和表3。

表2数据主要为各机场2023年吞吐量情况以及机场所在城市的GDP和货物运输总量。

表3数据主要选取了2023年第一季度机场投诉受理数量和2024年2月份机场出港准时率，碳排放情况使用了中国民用运输机场2022年度和2023年度“双碳机场”评价结果，评价结果从一星到五星分为5个等级。

3.2 计算结果

采用SPSSAU软件进行熵权-TOPSIS分析运算，得各到机场综合排名结果，如表4和表5所示。

可以看出，在8个评价指标中，碳排放情况权重最高，表明目前各机场在碳排放方面差异较大，有的机场已经被评为三星级“双碳机场”，有的还没有入选；其次，货邮吞吐量也存在明显的差距，广州白云机场的货邮吞吐量为三亚/凤凰机场的20多倍。各指标权重能够较好地反映低碳发展背景下的航空货运机场情况，得出排名前五的机场为上海浦东机场、深圳宝安机场、北京首都机场、上海虹桥机场和杭州萧山机场，可考虑为碳排放背景下航空货运枢纽机场的选址提供参考和指导。

4 结 论

本文通过构建低碳背景下航空货运枢纽机场选址评价指标体系，运用熵权-TOPSIS方法得出25家机场的综合排名情况。由于各机场在低碳发展情况方面差距较大，因而得出的排名情况同传统以客、货邮运量得出的排名存在一定的区别，为考虑碳排放情况的航空货运机场枢纽选址提供了参考。这也反映了机场要加强碳排放控制的重要性，如广州白云机场作为客运和货运排名前列的机场，要进一步减少碳排放，达到“双碳机场”评价要求，助力民航绿色可持续发展。本文也存在一定的局限性，指标体系建设，可以随着机场的发展进一步优化，在数据的获取和选择方面还可以进行再挖掘，以全面、及时反映机场的综合情况。

参考文献：

[1] 王超峰，王宵琪．考虑碳排放的航空货运网络优化[J]．科技和产业，2023，23（21）：79-83.

[2] 朱学松，陈肯．基于熵权-TOPSIS法的货运航线网络设计研究[J]．中国民航飞行学院学报，2024，35（1）：5-8，24.

[3] 林晨，徐宁，金骁．枢纽机场企业绿色低碳发展路径研究[J]．绿色建筑，2024，16（3）：74-79，141.

[4] 尤倩，李洪枚，伯鑫，等．中国民用航空机场大气污染物及碳排放清单[J]．中国环境科学，2022，42（10）：4517-4524.

[5] 郭书娟，许亚东，黄进勇．基于熵权TOPSIS模型的农业绿色发展水平评价——以河南省为例[J]．浙江大学学报（农业与 生命科学版），2024，50（2）：221-230.

[6] 胡杰，鲍帆．基于组合赋权-TOPSIS模型的机场运行效率评价[J]．系统仿真学报，2023，35（12）：2570-2581.

[7] 郝丽，裴雪莹．基于熵权-TOPSIS法的生鲜农产品供应链韧性能力测度[J]．物流技术，2023，42（11）：129-136.