基于解释结构模型的北极航线通航环境影响因素分析全文.docx
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基于解释结构模型的北极航线通航环境影响因素分析全文
基于解释结构模型的北极航线通航环境影响因素分析
DOI:
10.3969/j.issn.1004-9479.20XX.02.002
20XX年卫星照片显示,北冰洋“东北航道”和“西北航道”迎来了12.5万年以来的首次同时消融,而20XX和20XX年分别有船舶成功穿越“东北航道”和“西北航道”,这代表着以北极航线为基础的商业航行时代马上来临,“西北航线”和“东北航线”将成为新的“世界轴心航线”。
然而北极航线的自然环境仍然十分恶劣,基础设施还不完善,船舶技术也存在限制,需全面系统地分析其通航环境,为其营造良好的通航环境提供理论基础。
目前,关于北极航线的相关研究主要集中在通航可行性、开通意义、进展前景、海冰状况、法律地位及船舶操纵等方面。
国内外对北极航线通航环境的研究主要是通航环境评估。
国内研究方法主要包括:
灰色综合评价法,用指标量化各影响因素再运用系统动力性、物元分析法、模糊数学、灰色理论等数学方法对其综合分析评价[3-6];层次单排序法,通过专家打分确定因素间的重要性,建立评判矩阵后计算各因素权重,基于权重排序依次提出对策和建议;基于数理统计和概率论的方法,最典型的是安全指数法,统计对某一期间内某一水域船舶活动量及发生的船舶交通事故并用该指标衡量该期间内该水域的通航安全状况。
国外的小林弘明运用自然环境量化了海域操船难度;新井康夫设立指标量化了影响操船的自然环境因素并验证了操船者与这些指标间的主观感觉关系[10];井上欣三提出了环境压力模型评价操船困难度[11,12]。
但以上研究多停留在对因素的列举,未能进行足够的定量分析以及深入研究构建各因素间的层次因果关系框架。
本文试图找出影响北极航线通航环境的若干因素并应用解释结构模型(ISM)进行结构分析,提出针对性的对策和建议,为我国的北极研究与战略部署提供参考。
1北极航线通航环境特点与影响因素
1.1北极航线通航环境主要特点
根据北极委员会统计,仅20XX年,约有6000艘船舶在北极地区航行,包括20%的杂货船和50%的渔船[13],沿挪威海岸线航行至俄罗斯的巴伦支海是航线的主要集中点。
季节气候变化对北极航线航行影响很大,冬季几乎无船舶作业,而夏季是作业高峰期。
目前,北极航线已开通的几条季节性航线中具有代表性的是自摩尔曼斯克港到俄罗斯远东港口的航线与欧洲航线。
北极航线虽为快捷通道,但气候条件、通航期限制、浮冰、漏油等船舶事故等都对通航环境有所影响,此外,在人文环境方面,北极航线因其战略和资源利益而存在着日益激烈的主权之争。
北极航线通航环境特点主要有:
①不确定性,一是航行线路不确定,随通航环境和区域环境变化而变化;二是气候温度不确定,有的夏季海冰基本融化而有的夏季则较严寒,冬季温度可达-30℃以下而夏季温度可达0℃左右。
②未知性,技术及研究时间限制使得现有航行经验少,实际信息了解少。
③模糊性,影响因素众多且独特,难以对其进行清楚明确地选择和定位。
④综合性,涉及交通运输工程学、经济学、军事学等,属交叉学科。
⑤复杂性,通航环境随时间和地域变化而变化,复杂无规律,且影响因素可能跨学科,其层次结构关系复杂。
因此需要科学系统地对北极航线通航环境进行分析。
1.2北极航线通航环境的影响因素
由于北极航线通航环境较为复杂,不仅包括自然方面、助航方面的影响因素,还包括人文方面的影响因素,如大国间的政治博弈、各国军事力量演变、世界经济格局变化、航道沿岸国文化等因素,都对通航环境有一定程度的影响。
所以,本文将北极航线通航环境影响因素定义为对北极航线的通航环境起着限制性、重要性和决定性影响的要素,是决定北极航线通航环境优劣的原因或条件,其中包括自然环境方面、助航方面以及人文环境方面的多种影响因素。
本文采纳专家意见法,即德尔菲法,将北极航线通航环境的影响因素归类并编号为三大类30个因素:
S1,S2,S3,…,S30(表1)。
温度、能见度、风、海流速度、海冰密集度、海冰厚度、航道深度、岛屿分布等8个因素属于自然因素,通过影响船舶性能、船舶适航和船员操作等来影响北极航线的通航环境。
船舶规范、破冰船的配备、港口设施、海图系统、导航设施、气象海况预报、航行经验等7个因素属于助航因素。
比如,绘制海图需要大量人力物力,现有海图大都根据卫星图绘制,缺乏实地考察,而高纬度区海图系统更不完善;北极地区存在强烈的磁暴现象,对很多定位设施都有极大限制;当前观测系统还不完善,不能提供足够海况预报,这些都对通航环境有所影响。
各国军事力量的演变、军事威胁、军事部署、国际法律法规的限制、航道沿岸国国内法律约束、航道沿岸局部战争冲突、大国对航道操纵力、航道主权之争、航道沿岸国政治战略措施、大国间政治博弈、世界经济格局变化、航道交通流密度、航道沿岸国民族文化、海盗及海上恐惧主义等属于人文环境因素,通过权益争夺、资源操纵、军事制约等来影响通航环境。
2北极航线通航环境影响因素的ISM模型分析
2.1ISM模型的选用
ISM模型(解释结构模型)是对复杂的结构系统中的各个因素进行因果和结构关系分析,通过计算或计算机程序辅助计算,最终得到多层递接的结构模型,被广泛应用于教育体系、企业治理等方面的结构分析和优化。
其特点是以定性分析为主,量化各个模糊的关系,从而得到清楚的结构模型,解决了数据少、关系模糊的问题,很好地适应了北极航线通航环境综合性、复杂性的特点。
因此本文将采纳ISM模型来分析北极航线通航环境影响因素关系结构。
2.2分析思路
第一步,根据德尔菲法筛选并归类和编号的影响因素,逐个反复分析每个因素对其他因素是否有直接影响,并由
Rij=1当Si对Sj有直接影响时
0当Si对Sj没有直接影响时,得到邻接矩阵R。
第二步,按照布尔矩阵运算法则,即0+0=0、0+1=1、1+1=1、1×0=0、0×1=0、1×1=1,利用mtlb软件计算至Rk-1≠Rk=Rk+1=M,得到可达矩阵M。
第三步,找出可达集合(Si),即可达矩阵中要素Si对应的行矩阵元素为1的列要素集合,先行集合B(Si)即可达矩阵中要素Si对应的列矩阵元素为1的行要素集合,根据选出满足条件(Si)∩B(Si)=(Si)的要素为最高层次要素,去除该要素再重复计算,依次选出各层要素,得到结构分析模型结果如图1。
2.3去噪处理
以上初步得出的ISM模型比较复杂,难以清楚地画出结构图,因此需对其去噪简化,即在符合实际的前提下,去掉跨层因素之间的直接影响关系,只保留相邻层次间的直接影响关系,使简化后的模型基本符合标准结构模型[14]。
其具体原则为:
第一,若跨层因素间存在直接关系,同时低层因素能通过其他间接因素由其他路径影响到高层因素,则可去掉跨层因素间的直接影响关系。
第二,若跨层因素间存在直接关系,但是不存在由低层因素指向高层因素的其他路径,则可视情况将低层因素与高层因素间的直接关系转化为与低层因素有直接关系的中间层因素与高层因素直接相连的关系。
第三,若由于去噪处理而出现结构模型与实际不符,如根据去噪第二条原则转化得到的新结构关系与实际不相符,则可添加必要的中间因素来联系低层因素与高层因素。
依照第一、二条原则对初始模型去噪处理后得到简化模型。
2.4结果分析
2.4.1最终模型
将上述简化模型翻译为文字,可得到最终模型(图2)。
其中,“破冰船的配备”与“港口设施”有关系,而此关系不能由“航道交通流密度”与“港口设施”间的关系代替,因此添加了因素“海上突发事故”。
同理,添加了因素“世界贸易格局的变化”来实现“世界经济格局的变化”与“航道沿岸国内法律约束”间的关系。
2.4.2结果分析
(1)自然环境方面,温度会直接影响海冰厚度和海冰密集度,风会影响海流速度。
温度、能见度、风、海流速度、海冰厚度和密集度等都是气象海况预报的内容。
(2)助航因素方面,根据船舶破冰能力强弱及气象海况预报中海冰厚度和密集度,规定适航船舶规范及确定是否需要破冰船(其也是海上交通流的一部分)[15]。
目前北极海图系统还不完善,存在航线安全隐患,亟需对其完善,并依其建立导航设施。
港口也要定期清理和维护航道,保证航道深度,保障通航安全。
(3)人文环境方面,航道沿岸各国民族文化直接影响战争冲突,霸权主义GJ的RM更有侵略欲望,而受和平文化熏陶的RM更崇尚和平[16]。
各国为争夺北极利益,大力进展海上军事力量,企图操纵别国在北极的权益。
同时沿岸局部战争和各国政治措施将直接导致沿岸军事部署,以保证本国的权益不被侵犯[17]。
世界经济格局变化直接影响贸易需求,从而产生货运需求,改变世界贸易格局。
经济是GJ命脉,在经济利益的驱使下,经济格局的改变很可能导致大国之间博弈的僵持,将直接改变大国间博弈方式。
军事部署直接影响着各国北极航线法律制定,沿岸各国中的小国会寻求世界大国的庇护,以求在北极利益争夺当中获得更多的利益[18]。
在世界贸易格局改变的情况下,利益驱使着沿岸各国根据世界贸易需求的改变而制定更易获利的法律。
世界大国军事部署还直接关系到其对北极航线的操纵力,同时,大国之间为互相遏制,会尽量限制其它大国在北极的操纵力,所以大国间的政治博弈也会影响大国对航线的操纵力[19]。
通常法律约束都是为争夺北极利益而制定,而利益之争终究是主权之争,因此法律约束的矛盾将直接导致航道主权之争[20]。
大国看到北极航线的巨大利益后必定介入到北极航线主权的争夺之中,具体方式是作为某沿岸国的政治和军事后盾,间接获利,或者是倡导北极归世界所有,直接进入争夺。
航道的主权之争必须有强大的军事后盾。
各国在北极航线范围内的军事部署以及各国的军事力量演变会直接对别国产生军事威胁,并依靠军事威胁来增加本国的获利机会。
同时航道的主权之争在军事部署上的表现必定产生各国军舰在北极范围内的交通流,而且各国占据北极某一区域就会对该区域内交通流进行限制。
而港口作为船舶服务站点,现有设施必须满足现有交通流密度[21],因此航道交通流密度越大则需要港口设施越完备、导航设施越精良,同时航行经验提高也越快。
综上所述,ISM模型与实际相符,结果比较理想,可以利用。
3我国应采取的措施
目前,ZG面对日益激烈的北极争夺问题,要从实际出发,扬长避短,抓住机遇,迎接挑战。
首先,自然环境方面,我国应加大力度研究北冰洋地区水文、气象特点,收集资料,研发技术。
可通过国际间合作发射绕北极卫星以及在个别地区进行实地考察,实时观测和预报北极气象环境,保障北极航线安全通航。
其次,助航因素方面,我国应加强国际合作,开展学术研讨,积极建设北极航线基础设施,培养适应北极航行的专业船员,开发适应北极条件的新型船舶。
第三,人文环境方面:
(1)我国面对航道主权之争,应对“大陆架制度”和“扇形原则”的弊端进行全面审视,在北极航道问题上争取话语权;
(2)面对军事威胁,应消除“ZG威胁论”的不良影响,增强海军力量;面对大国的操纵,应增强GJ软实力,巧用GJ硬实力,建立互信合作的国际关系,提升政治地位;(3)面对世界经贸格局变化,应充分考虑各影响因素,制定符合ZG实际的进展战略,抓住北半球物流和航运机遇,建设北方物流平台,进展全球物流平台;(4)面对国际法律限制,应抓住尚未形成北极协调机制的机遇,增强我国在北极事务决策中的影响力并协调本国利益与国际公约的冲突;(5)面对军事部署,应倡导合理部署,减少无理限制;面对沿岸国内法律约束和政治战略措施,应加强国际交流与合作,坚持公平原则和“北极是全人类共同利益”的观点,同时接受环北极GJ拥有其合理主权海域;(6)面对大国间的政治博弈,应正确看待,严谨审视,加强交流与合作;(7)面对海上恐惧主义,应积极参与打击斗争,支持沿岸各国及联合国的合理军事部署;(8)面对航道交通流密度,应鼓舞航运企业开拓市场、适应环境,为今后北极通航做足准备。
4结论
本文的研究主要是定义北极航线通航环境影响因素,运用德尔菲法筛选影响因素并归纳为自然环境因素、助航因素和人文环境因素三类,建立指标体系;运用解释结构模型(ISM)对各个因素进行结构分析,得到它们之间的直接或间接关系,形成初始结构框架;去噪处理得到简化的解释结构模型;最后提出如国际间合作发射绕北极卫星,培养专业船员,开发新型船舶,增强软实力、巧用硬实力,支持合理军事部署,鼓舞企业开拓市场等对策和建议,为我国的战略决策提供理论依据和参考。
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