中国指挥与控制学会会刊 
两栖作战是指两栖作战编队采用多种方式,向沿岸(岛礁)投送登陆部队或从中撤离作战力量,以达成预定作战目的的军事行动[1]。两栖作战实兵对抗演习是提高两栖作战能力的手段,而演习场地是否适宜则是两栖作战实兵对抗演习能否达成演习目的的重要客观物质基础。目前,两栖作战实兵对抗演习场地通常是由导演部根据演习课题的性质和要求,通过定性分析而确定的,具有较大的主观随意性。本文根据影响两栖作战实兵对抗演习场地评估指标的因素对指标进行量化,基于AHP法和熵值法构建了定性与定量相结合的两栖作战实兵对抗演习场地评估方法,能够对演习场地进行科学合理的评估。
1 两栖作战实兵对抗演习场地评估指标及量化
1.1 指标选取
两栖作战实兵对抗演习场地由演习地域和演习海域组成。演习地域包括攻方的早期疏散地域、收拢地域、集结地域、装载地域和守方地区等;演习海域包括会合区、航渡区、展开区、冲击区等,其中,展开区和冲击区都在两栖登陆地域海区之内。由于攻方早期疏散地域通常在参演部队驻地周边,收拢地域通常在演习核心场地所在地区,装载地域通常在拥有专门装载码头的港口,并在装载港口外会合开始航渡。因此,选择两栖作战实兵对抗演习场地主要是确定守方地区、攻方集结地域和两栖登陆地域海区。根据两栖作战实兵对抗演习对场地的要求,对其演习场地进行评估可选取如图1 所示的11个指标。
1.2 指标量化
1)攻方集结地域评估指标量化
集结地域是参演部队临时集中并进行战斗准备的地方。两栖作战实兵对抗演习对集结地域的面积、道路情况和隐蔽条件都有一定的要求。集结地域面积大小应满足部队在该地域集结的需要,并受地形影响,故该指标可表示为
C1=
式中,Ssj为集结地域实际面积;Sjj_max为部队集结需要的最大面积;Sjj_min为部队集结需要的最小面积;kd为地形调整系数,平原地区取0.9,丘陵地形取1.1,山地地形取1.3。
集结地域还应具备较为良好的道路系统,以便于部队行动。根据集结地域附近的道路情况,可将道路这一指标值做如下设定:
C2=
茂密的植被能为部队提供良好的隐蔽条件,并且远离居民点也有利于部队行动的保密。因此,隐蔽条件的指标值可表示如下:
C3=kjm·Pzb
式中,Pzb为集结地域植被覆盖率;kjm为居民点距离调整系数,当离集结地域最近居民点的距离为3 km以上时,取值为1;否则取值适当减小。
2)守方地区评估指标量化
守方地区是两栖作战实兵对抗演习的核心场地,必须符合参演部队作战任务和演习课题的要求,有合适的地形和海岸线条件,适合守方构设相关障碍和防御工事,并便于导演部的保障行动。其评估指标中,演习课题契合度、构设障碍和防御工事、导演部保障的便利性都缺少客观数据或数据难以量化,可以采取专家打分的方法确定其指标值,并进行归一化处理。
守方地区海岸正面宽度和纵深都可以用实际值与参演部队需要值的比值度量,如下所示:
C5=
式中,Lsj为海岸正面实际宽度;Lat_min为参演部队需要的最小海岸正面宽度;Lat_max为参演部队需要的最大海岸正面宽度。
C6=
式中,Dsj为实际纵深;Dzs_min为参演部队需要的最小纵深;Dzs_max为参演部队需要的最大纵深。
防守地区的通道是攻守双方在对抗过程中实施机动和战术对抗的客观依托,特别是纵向通道作为攻方进攻轴线,包括水陆交汇岸滩的水际通路和陆上通道,具有更为重要的地位。因此,防守地域的通道指标表示为
C7=0.35 +0.35 +0.3
式中,Nssj、Nslz、Nslh分别为实际水际通道、陆上纵向通道和陆上横向通道数;Nsjd、Nlzd、Nlhd分别为参演部队需要的水际通道、陆上纵向通道和陆上横向通道数。当实际纵(横)向通道数大于参演部队需要的纵(横)向通道数时,两者的比值取1。
3)登陆地域海区评估指标量化
登陆地域海区要求具有良好的水深和底质,风、流、浪、涌等水文气象条件,符合航海要求,便于舰船遂行作战任务。水文气象条件这一指标影响因素多,可采用专家打分的方法予以量化,并进行归一化处理。
参演兵力能否在该海区安全地按战术要求展开,主要取决于海区实际可用面积,故可以用海区实际可用面积与兵力展开需要面积的比值度量这一指标。
C11=
式中,Ssh为海区实际可用面积;Shq_max为兵力展开需要的最小面积;Shq_max为兵力展开需要的最大面积。
2 基于AHP和熵值法的组合赋权方法
2.1 AHP法对评估指标主观赋权
AHP法是用决策者的经验判断各衡量目标能否实现的标准之间的相对重要程度,并合理地给出评价对象的每个标准的重要性系数,即权重。其求解权重具体步骤如下[3]。
第1步,建立判断矩阵A。通过专家对各因素属性的评价,进行两两比较,形成判断矩阵A。
第2步,将判断矩阵每一列元素归一化。
= (i,j=1,2,…,n )
第3步,归一化后的判断矩阵按行相加得向量 ,再将向量 进行归一化,得到各指标的权重值Wi。
= (i=1,2,…,n)
Wi=
第4步,计算最大特征值和一致性指标CI,进行一致性检验。若判断矩阵不具有满意的一致性,需要对判断矩阵进行调整。
λmax=
CI=
2.2 熵值法对评估指标客观赋权
根据香农信息熵的定义,信息熵是表示事件信息不确定性的一种度量[3]。如果某个指标的信息熵越小,就表明该指标的变异程度越大,提供的信息量越大,在综合评价中所起的作用越大,则其权重也应越大。
利用熵来计算各指标客观权重的步骤如下[4]。
第1步,以n个评价指标相对于m个评价对象的取值构造判断矩阵X
X=(xij)m×n (i=1,2,…,m; j=1,2,…,n)
由于影响两栖作战实兵对抗演习场地选择的指标都是[0,1]区间的无量纲数,因此矩阵X为规范化的矩阵。
第2步,计算各指标的信息熵值Hj
Hj=- pij ln pij
式中,当pij=0时,规定pij ln pij=0,则有0≤Hj≤1,且$p_{ij}=x_{ij}/ \sum_{i=1}^{m} x_{ij}$
第3步,计算各指标的变异程度系数Gj
Gj=1-Hj
当Gj值越大,指标j在综合评价中越重要。
第4步,计算各指标的权值Wj
Wj=
2.3 组合赋权
在多属性(指标)决策问题中,权重的合理性直接影响决策排序的准确性。主观赋权法是根据决策人对各指标的主观重视程度确定权重,例如AHP法;客观赋权法是根据决策问题本身所包含的数据信息而得到权重,其中,熵值法是常用的方法之一。然而,不论是主观还是客观赋权方法,都具有一定的片面性[5]。为兼顾对评估指标的偏好,同时又力争减小主观随意性,可将熵值法和AHP法所得到的指标权重集成,得到一个更加全面客观的指标权重,从而对两栖作战实兵对抗演习场地作出更加科学准确的评估。
设采用AHP法和熵值法得到的指标权重分别为WAj和WEj。对权向量分别赋予不同权系数λA和λE,则综合AHP法和熵值法得到的各指标权重为[6]
Wj=λE·WE j+λA·WA j (j=1, 2, …, n)
考虑两栖作战实兵对抗演习场地是导演部的决策行动,应偏重于强调主观判断,故选择λE<λA。
3 实例分析
两栖作战实兵对抗演习导演部根据演习方案提出演习场地选择的两个方案,每个方案各准则下指标有关数据如表1 和2所示。
表1 集结地域有关情况 |
| 方案 | 实际面积/ km2 | 地形 | 附近道路 | 植被 覆盖率 | 最近居民 点距离/km |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 280 | 平原 | 高速 | 30% | 1.5 |
| 2 | 240 | 山地 | 省道 | 50% | 3 |
表2 守方防御地区和登陆地域海区有关情况 |
| 方案 | 海岸正面 实际宽度/ km | 实际 纵深/ km | 实际水际 通道数 | 实际陆 上纵向 通道数 | 实际陆 上横向 通道数 | 海区实 际可用 面积/ km2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 3.6 | 2 | 2 | 3 | 42 |
| 2 | 4.5 | 3.2 | 3 | 3 | 2 | 45 |
1)对各方案指标进行量化
针对参与部队的编制规模和演习课题,根据式(1)式(7)和专家打分结果可得到每种方案各个指标值,如表3 所示。
表3 两种方案的各个指标值 |
| C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 方案1 | 0.84 | 1 | 0.21 | 0.9 | 0.85 | 0.9 |
| 方案2 | 0.96 | 0.8 | 0.5 | 0.95 | 0.9 | 0.8 |
| C7 | C8 | C9 | C10 | C11 | ||
| 方案1 | 0.77 | 0.8 | 0.85 | 0.95 | 0.7 | |
| 方案2 | 0.9 | 0.85 | 0.8 | 0.9 | 0.75 |
2)对各方案指标赋权值
根据图1 所示两栖作战实兵对抗演习场地选择评估指标的层次结构,构造准则层和各准则下指标层两两比较的判断矩阵。
准则层的判断矩阵为
准则攻方集结地域的判断矩阵为
准则守方防守地域的判断矩阵为
准则登陆地域海区的判断矩阵为
据式(8)式(12)计算得到准则层和各准则下指标层的主观权向量为:
A=
BA_1=
BA_2=
BA_3=
根据两种方案的各指标值,应用式(13)式(15)可计算得到每种方案下各指标的客观权向量。
方案1各指标的客观权向量为:
BE 1_1=
BE 1_2=
BE 1_3=
方案2各指标的客观权向量为:
BE 2_1=
BE 2_2=
BE 2_3=
若λA和λE分别取0.6和0.4,由式(16)计算可得到综合主客观赋权方法后每种方案下各指标的权向量。
方案1各指标的综合权向量为:
B1_1=
B1_2=
B1_3=
方案2各指标的综合权向量为:
B2_1=
B2_2=
B2_3=
3)计算演习场地评估总指标值
根据各准则下指标的综合权重和指标值,采用加权求和的方法可计算得到每个方案各准则的评价值。
方案1各准则的评价值为:
W1_1= · =0.745
W1_2= ·
=0.868
W1_3= · =0.803
方案2各准则的评价值为:
W2_1= · =0.812
B2_2= ·
=0.877
B2_3= · =0.811
最后,根据各准则层的权重和评价值,采用加权求和的方法可计算得到每个方案的总指标值。
方案1的总指标值为
W1= · =0.839
方案2的总指标值为
W2= · =0.853
由于W2>W1,所以方案2优于方案1,应按照方案2选择该两栖作战实兵对抗演习的演习场地。
4 结束语
选择适宜的演习场地是导演部的重要工作之一,也是两栖作战实兵对抗演习能够最大限度贴近实战的重要保证。本文提出了两栖作战实兵对抗演习场地评估指标及其量化方法,采用基于AHP和熵值法的组合赋权方法确定各指标的权重,然后通过加权求和得到待选演习场地的总指标值,可以为导演部选择两栖作战实兵对抗演习场地提供科学的决策依据,对提高两栖作战实兵对抗演习质量具有重要价值。