（交通信息工程及控制专业论文）船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究.pdf

中文摘要 摘要 热带气旋天气条件下，船舶在海上航行，为避免受台风的大风浪影响造成船 舶和货物的损失，各航运企业的船舶一般会采取海上机动绕避的办法。一般情 况下，船舶在避台后，都会在航时上有所损失，航运企业每年都会因此而产生 额外的航时损失。 为了便于航运企业相关部门总结绕避热带气旋的经验，就有必要对船舶绕避 热带气旋航行方案进行事后的效益评估。效益评估结果，可以给各航运企业的船 舶在避台时提供参考依据，使船舶尽最大可能减少因避台航行而产生的额外损 失。 本文提出了船舶绕避热带气旋方案效益及效益评估的概念。通过与具有丰富 航海经验的远洋船长的交流和研讨，在对气象服务效益、重大气象灾害服务效益 评估的方法和模型进行分析的基础上，提出了船舶绕避热带气旋效益评估原则、 船舶绕避热带气旋方案效益评估方法、船舶绕避热带气旋方案效益评估模型，并 进行了实例计算分析。 应用本文提出的效益评估模型中计算得到的船舶绕避热带气旋效益值和效益 系数，可较为直观地、有效地对船舶所采取的绕避热带气旋方案进行效益评估。 实例分析表明，本文的评估方法能够提高船舶绕避热带气旋方案制定的技术水平， 并能使各航运企业在一定程度上减少不必要的航时和燃油损失，进而提高航运企 业的经济效益。 关键词：水路运输；船舶安全；绕避热带气旋；效益评估 a b s t r a c t t oa v o i dt h el o s s e so fs h i pa n dc a r g oc a u s e db yg r e a ts t o r m si nt r o p i c a lc y c l o n e ， t h es h i p su s u a l l yt a k em a r i t i m em o b i l ew a ya r o u n dt oa v o i dw h e nt h e r ei s t y p h o o n u s u a l l y ，s h i p st a k et h em e a s u r e so ft ca v o i d a n c ea n dw i l ls p e n dm o r et i m ei n n a v i g a t i o n e v e r yy e a ri tw i l lb r i n ga d d i t i o n a lf l i g h tt i m el o s st os h i p p i n gc o m p a n i e s i no r d e rt ol e tt h er e l e v a n td e p a r t m e n t si n s h i p p i n gc o m p a n i e st os u mu pt h e e x p e r i e n c eo ft ca v o i d a n c er o u t i n g ，i ti sn e c e s s a r yt oa s s e s st h ee f f e c t i v e n e s so ft h e s h i ps a i l i n gp r o g r a mo ft r o p i c a lc y c l o n e sa v o i d a n c ew h e ni ti sf i n i s h e d t h er e s u l tc a l l p r o v i d er e f e r e n c e sw h e nm a k i n gt ca v o i d a n c er o u t ef o rs h i p p i n gc o m p a n i e s ，t or e d u c e t h ee x t r al o s ec a u s e db ya v o i d i n gt ct ot h em i n i m u ma m o u n t i nt h i sp a p e r , t h ec o n c e p t so fb e n e f i ta n di t se v a l u a t i o nt os h i p st ca v o i d a n c e r o u t eh a v eb e e np u tf o r w a r d a f t e rd i s c u s s i n gw i t ht h ee x p e r i e n c e do c e a nm a s t e r ，t h e p a p e rp u t sf o r w a r dt h ep r i n c i p l eo fb e n e f i te v a l u a t i o no ft ca v o i d a n c er o u t e ，a n dt h e m e t h o d sa n dt h em o d e l su s e di nb e n e f i te v a l u a t i o no ft ca v o i d a n c er o u t eb a s e do nt h e a n a l y s i sb e n e f i te v a l u a t i o nm e t h o d sa n dm o d e l su s e di nw e a t h e rs e r v i c ea n dm a j o r m e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r ss e r v i c e a n di th a sm a d es o m ee x a m p l e sc a l c u l a t i o na n d a n a l y s i s i na p p l i c a t i o no fb e n e f i te v a l u a t i o nm o d e l ，t h eb e n e f i tv a l u ea n db e n e f i tc o e f f i c i e n t g o tb yt h i sm e t h o dc a r lb eu s e dt oi n t u i t i v e l ye v a l u a t et h eb e n e f i to fs h i p st ca v o i d a n c e r o u t e t h ec a l c u l a t i o no fa ne x a m p l es h o w sm a tt h ea s s e s s m e n tm e t h o dc a ni m p r o v et h e s k i l l si nm a k i n gt ca v o i d a n c er o u t ea n di tc a l lr e d u c es o m eu n n e c e s s a r yl o s so ff l i g h t t i m ea n df u e li ns o m ee x t e n t t h e r e b y ，i tc a ni m p r o v et h ee c o n o m i co fs h i p p i n g c o m p a n i e s k e yw o r d s ：w a t e r w a yt r a n s p o r t a t i o n ；s a f e t yn a v i g a t i o n ；t r o p i c a lc y c l o n e a v o i d a n c e ；b e n e f i te v a l u a t i o n 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文：盟自垡壁垫董氢旌友塞夔董透垡的婴究：。除论文中已经 注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表 或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密口( 请在以上方框内打“ ) 论文储躲珊疹导师签 日期：年月 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 第1 章绪论 1 1 研究的意义 台风( 包含未达到台风等级的热带气旋，如强热带风暴、热带风暴等) 对船 舶航行的威胁是尽人皆知的。 各航运企业的船舶在海上航行遇到台风天气时，般采取海上机动绕避的办 法，以避免船舶受台风的大风浪影响造成船舶和货物的损失，但航运企业每年也 都会因此而产生额外的航时损失【1 1 。以上远公司为例，2 0 0 8 年，上远公司海务监 督部防抗西北太平洋的台风历时2 2 5 9 h ，计9 4 1 天。总计跟踪船舶3 1 5 艘次，受 台风影响船舶共1 9 2 艘次( 不包括对外船管的船舶) ，其中在航船舶3 4 艘，滞航 船舶3 6 艘次，绕航船舶7 5 艘次，锚泊船舶5 5 艘次。另外，防抗南太平洋热带风 暴2 艘次，东北太平洋、墨西哥湾和西北大西洋飓风6 艘次。 其中，台风“风神”使上远公司2 7 艘船舶不同程度的受到影响，有1 3 艘船 舶分别采取绕航( 5 艘) 、滞航( 6 艘) 和锚泊( 2 艘) 等防避措施；有1 1 艘船舶 班期受到不同程度的影响；航行时间总共损失1 17 1 1 ，航程损失9 6 2 n m ，班期损失 2 3 9 h 。另外台风“海鸥”造成4 6 艘船舶不同程度的受到影响，其中有2 2 艘船舶 分别采取绕航( 1 2 艘) 、滞航( 3 艘) 和锚泊( 7 艘) 等防避措施；有1 7 艘船舶 班期受到不同程度的影响；航行时间损失1 8 0 5 h ，航程损失1 5 2 9 5 n m ，班期损失 3 7 3 h 。 但从另一个角度来说，上远公司船舶在整个防避台过程中没有一艘船遭受到 1 0 级风以上的影响，这正是由于船舶采取了积极主动的避台措施，才使得船舶和 航运企业没有被动地等到大风浪来袭方才采取避台措施，进而减少了船舶可能发 生的更多的航时损失和燃油消耗，提高了企业的经营效益。 目前，各航运企业在年末总结时，都对避台产生的航时损失进行计算，却没 有对由于积极避台带来的经济效益进行评估。 为了弥补这方面工作的欠缺，本文提出船舶绕避热带气旋方案效益的概念和 评估方法，可以为航运企业提供进行避台分析和总结避台工作的参考依据。 第1 章绪论 1 2 本课题的国内外研究现状 目前，不同的效益评估方法涉及到国内外各个研究领域。费用效益分析可用 来判断政策或项目的经济可行性或效益，是现代社会经济学中的一种应用，以帕 累拖准则为基础【2 】。当价格不能确切地反映项目单位产出的社会效益时，可以用到 费用效益评估方法【3 1 。如某污染环境的工厂，按其产出的收入和投入的成本计算， 经济效果好，但该厂的净收益不足以弥补它所带来的损失。费用效益分析就是要 对这种因素进行具体的分析【4 1 。 费用效益分析方法产生于十九世纪。1 8 4 4 年，法国工程师杜伊特的一篇题 为公共工程效用的评价的文章成为了费用效益分析的基础【5 】。1 9 5 0 年，美国 联邦机构流域委员会发表内河流域项目经济分析的实用方法，该书使费用效 益分析开始作为政府决策的工具而得到应用【6 】。自此以后，费用效益分析进一步向 其他领域扩展，如环境污染控制、城市规划等 7 1 。 在国外，经济学家将效益分析应用于环境污染、环境影响效益分析中，对环 境质量的效益进行评估。美国经济学家曼哈德第一个把费用效益分析的原理应用 于污染控制，而后的发展归功于美国未来资源研究所。美国未来资源研究所的克 尼斯等人，出版了环境保护的费用一效益分析，这本书中具体介绍了费用效 益分析的方法及应用，并对如何确定清洁空气和水的价值进行了研究【8 】。该研究所 为费用效益分析的发展和应用开辟了更广阔的领域，使费用效益分析在美国得到 了较为广泛的重视和应用。美国政府提出在重大经济建设前必须进行费用效益分 析。 八十年代，费用效益分析在我国还没有得到重视，相关文献还很少，但在项 目建设方面，同济大学经济管理学院的邢爱芳在建设项目评价中的费用一效益 分析方法一文中，提出了盈利性分析和费用效益分析间的关系，并给出了费用 效益分析的理论要求和基本方法。九十年代至今，尤其是近几年，我国在效益分 析方面有了长足的进步，费用效益分析被应用于更广阔的领域【9 】。2 0 0 7 年，司继 若、周静发表了当前城市道路经济费用效益分析的探讨这一文章。文中介绍 了城市道路工程经济费用效益分析的基本原理和方法，分析了影响经济费用效益 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 分析的因素，指出经济费用效益分析是城市道路工程可行性研究的核心部分，是 政府审核城市道路建设项目的重要依据【l o 】。2 0 0 8 年，李开孟在将环境影响分析 结果纳入项目经济费用效益分析一问中，将环境影响分析结果这一因素纳入到 项目经济费用效益分析中，并提出了将环境影响分析结果纳入项目经济费用效益 分析的方法和分析步骤，并通过案例分析，证明了这一理论的可行性【1 1 】。2 0 0 9 年， 清华大学的周律、李健在清华大学学报( 自然科学版) 发表了生态卫生系统在 中国北方城镇的费用效益分析：案例研究这篇文章。文章采用费用效益分析方 法，从经济角度进行分析，指出生态卫生系统在中国北方城市具有可行性【1 2 】。像 这样有关环境影响、环境污染的效益评估、效益评价方面的文章很多。费用效益 分析方法就是通过项目对环境影响、环境污染进行效益评估，进而把人们对环境 的关注纳入到项目的可行性研究中【”】。 在海事方面，费用效益分析被应用于s 的研究。欧洲学者提出了成本一效 益分析框架。日本学者在v t s 的效益分析一文中对世界建设v t s 规模和港口 水域因素进行了研究，得出了建设港口v t s 时应首先进行港口水域调查研究【l 4 1 。 加拿大学者发表了v t s 的效益和费用评估文中提出了s 在减少危险和保护 环境方面评估的模型，运用数学方法分析和计算了v t s 的经济效益【l5 1 。 我国在这方面的研究主要集中在大连海事大学航海技术研究所和交通部安全 监督局。方祥麟在船舶交通管理系统的费用一效益分析及评估方法一文中提 出了v t s 效益评估方法【l6 1 。许璞和、郑学文的我国船舶交通管理系统( v t s ) - e 程后评价对我国近二十年船舶交通管理系统( v t s ) 的建设进行系统的工程后评 价，比较全面地介绍了我国近几年v t s 工程建设的基本情况。从工程的规划、功 能和技术水平，及所取得的效益进行分析，评价了我国v t s 事业的发展前景，并 提出了今后各方面应注意的问题。 目前，在s c i 可搜索到的关于费用效益分析的文献共有5 0 0 篇。按文献类型 分类如图1 1 ，按学科分类如图1 2 。 第1 章绪论 文献娄墼 a r t i c l e o t h e r e d i 丁0 r i a l r e 硼e 谨 材e e l l h g le 难r 声l b s t r a c t c u n i c 声lt l 引址 n e 髫s r e f e r e n c em 砸r l 盎屯 文献娄墨 记录 敦 3 7 0 6 6 5 0 4 6 2 2 1 9 7 7 4 3 记录 致 1 3 ，2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 g 2 0 0 0 4 4 0 0 0 3 8 0 0 0 1 碡0 0 0 | 毒0 0 0 0 8 0 0 0 0 g 0 0 0 锈 ，共 5 0 0 戮獭 黝 缀 缀 鹈 毳 l 拄状囝 图1 1 费用效益分析文献按类型分类柱状图 f i g i 1h i s t o g r a mo fc o s t - b e n e f i ta n a l y s i sr e f e r e n c e sc l a s s i f i e db yt y p e 学科委别 b u s i n e s s e c o n o 鞠i e s h e 镯t hc 矗r es c l e n c e s8s e r 锅e e s e n 钢r o n 翰e n t 虬s e l e n e e s & e e 0 l o g y p h 危r 鞠a c o l o g v & p h 刽毫鞠a e v p u b l i c e n v f r o n m e t j t 女也 0 e c u p a l l 0 n ；lh e 盎1t h s c i e n c e & t e e h 争4 0 l o g 丫一o t h e rt o p i c s c 匈宅d l o 潲e u l 反rs y s 丁e 翰& c 鱼r d j o l o g y l n f e c l l 0 u sd l s e 鹇e s c o m 酗u n l c a 朋0 悄 s u 只g e r y 学科类别 记录 数 9 4 5 2 4 3 毒3 3 9 3 睾 3 3 3 1 2 7 2 6 记录 数 ，共 锄 1 8 8 0 0 0 1 0 4 0 8 6 0 0 0 8 8 0 0 0 7 8 0 0 0 6 8 0 0 0 8 6 0 0 0 6 2 0 5 4 0 0 0 5 2 0 0 0 共 5 图1 2 费用效益分析文献按学科分类柱状图 f i g 1 2h i s t o g r a mo fc o s t - b e n e f i ta n a l y s i sr e f e r e n c e sc l a s s i f i e db ys u b j e c t 数据包络分析( d a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s ，简记为d e a ) 是以相对效率概念 为基础，用于评价具有相同类型的多投入、多产出的决策单元是否技术有效的一 4 国 ； 囝 馘 一燃燃黝 燃 缀黝孩缀熊 馘 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 种非参数统计方法【1 7 】。这种分析方法的基本思路是把每一个被评价单位作为一个 决策单元( d m u ，d e c i s i o nm a k i n gu n i t ) ，再由众多d m u 构成被评价群体，通过 对投入和产出比率的综合分析，以d m u 的各个投入和产出指标的权重为变量进 行评估计算，确定有效生产前沿面，并根据各d m u 与有效生产前沿面的距离状 况，确定各d m u 是否d e a 有效【1 8 】，同时还可用投影方法指出非d e a 有效或弱 d e a 有效，及d m u 应改进的程度和方向。由于d e a 方法不需要预先估计参数， 在避免主观因素和简化运算、减少误差等方面有着不可低估的优越性【1 9 1 ，该方法 近年来被广泛运用到技术和生产力进步、技术创新、关于成本收益利润问题、资 源配置、金融投资、非生产性等各个领域。 在具体进行d e a 评价时，只要根据所评价的内容的特点，合理的选取评价指 标，就可以进行d e a 方法下的效益评价。 在国外，d e a 在工业方面有较广泛的应用，班尼斯特用d e a 方法定量的研究 了墨西哥不同区域制造业的效益，对区域效益、区域工业集中度和生产规模这三 方面选取不同指标体系进行了d e a 综合效益评价2 0 1 。日本学者则运用班尼斯特的 评估理念以d e a 方法研究日本工业技术效益问题。 在我国，有关d e a 方法的研究开始于1 9 8 6 年，中国学者在d e a 的概念、方 法、原理、数学模型以及应用等方面都作出了较大的贡献，形成大量的理论研究 成果【2 l 】。1 9 8 8 年魏权龄出版了评价相对有效性的d e a 方法一运筹学的新领域 一书，这本书是我国关于d e a 方法研究的第一本著作。在这本书中，作者严谨系 统的论述了d e a 的研究方法与数学模型。 自此以后，d e a 方法在我国被应用到各个研究领域。有关d e a 方法被应用于 效益评估的文献则主要集中在近几年。工业方面，陈远高在基于d e a 和灰色关 联分析的城市物流节点效益评价一文中，运用d e a 方法中的c 2 r 模型对城市物 流节点的经营效益和社会效益进行评估【2 2 】。根据d e a 方法原理要求和城市物流节 点的特点，合理的建立了城市物流节点经营效益和社会效益评价指标体系，并将 其结合实际数据进行实例分析【2 3 1 。农业方面，黄卫国在基于d e a 模型的我国农 业生产效益评估一文中运用d e a 模型对我国3 1 个地区的农业生产效益进行综 第1 章绪论 合评价进而提出农业有效灌溉面积和农业财政存在投入缺口这两个问题【2 4 】。教育 方面，师宝山、李刚、张贵州、岳超源的基于输入偏好d e a 模型高校办学效益 评价方法研究文章提出了输入偏好d e a 模型，并对基于输入偏好d e a 模型高 校办学效益评价方法进行了研究【2 5 1 。 目前，在s c i 可搜索到的有关基于d e a 方法进行效益分析方面的文献共有4 1 篇。按学科类型分类如图1 3 ，按文献类型分类如图1 4 。 学：科捌 b u s l n e s s e e o n 0 翻i c s h e 刭i n 一 e 竞r es c j e n e e s s e r 硐c e s l n f e e l l o u sd l s e 璺s e s p h a r m 盔c o l o g 丫& p h 叠；r m k c y b i o e h e m s 丁r y 丞拗0 l e e u l l rb 1 0 l o g y 捌m u n o l o g y 孙；汀h e 翻a t i c s o p e r 0 羽0 k sr e s e 履e h & 敞酬血g e 融e n ts c l e n e e h e 翻盯0 l o g y 搿l e r o b l 0 l o g y c 0 翰p u 丁e rs c i e n e e e 羽钥r o n 翻e n t 囊is e l e n c s & e c o l o g y g e n e t i c s & h e r e d i t 丫 钢r o l o g v 学科类翘 ，共 毒1 1 4 6 3 4 1 1 2 1 9 5 1 1 2 1 9 5 1 1 2 1 9 5 1 9 ，7 5 6 1 9 7 5 6 1 锈 9 7 弱1 9 7 5 8 1 7 3 1 7 1 7 3 1 7 1 毒8 7 8 0 锈 毒8 7 8 0 4 8 7 8 0 毒8 7 8 0 共 4 1 拄扶国 燃 燃 黝 獭 褫 獭 燃 燃 缀 镞 貔 勰 豢 戮 拄状囝 图1 3 基于d e a 方法的效益评估文献按学科分类柱状图 f i g 1 3h i s t o g r a mo fc o s t - b e n e f i ta n a l y s i sr e f e r e n c e sb a s e do nd e am e t h o dc l a s s i f i e db ys u b j e c t 6 隙敦 6 5 5 弓4 4 鹰毒3 3 2 2 2 2 隙致 ， ，l 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 文献类型 声厌t i c l e 翻e e t l n g 0 t h e r 文截娄墅 记录 敦 2 7 1 4 4 记录 数 ，共 柱状囝 4 1 1 。、4 6 5 8 5 3 7 3 4 1 4 6 3 9 7 5 6 1 ，共 拄扶囝4 1 1 k l y 、- u 图1 4 基于d e a 方法的效益评估文献按类型分类柱状图 f i g 1 4h i s t o g r a mo fc o s t - b e n e f i ta n a l y s i sr e f e r e n c e sb a s e do nd e am e t h o dc l a s s i f i e db yt y p e 综上所述，费用效益分析方法和d e a 方法均不适合对船舶绕避热带气旋方案 效益进行评估，费用效益分析方法或d e a 方法的原理与船舶绕避热带气旋方案没 有很好的契合点。这就需要找到更适合用来进行船舶绕避热带气旋方案效益评估 的方法。 1 3 本文的主要工作 ( 1 ) 根据中国各远洋运输集团的历年总结会及国内外的研究成果，通过与具有 丰富航海经验的远洋船长的交流和研讨，对典型的船舶绕避热带气旋方案进行分 析，提出研究船舶绕避热带气旋方案效益的必要性。 ( 2 ) 对国内外气象服务效益进行研究，尤其对重大气象灾害服务效益进行重点 研究。提出重大气象灾害服务的评估方法和评估模型。 ( 3 ) 定义船舶绕避热带气旋方案效益的概念。通过所研究的重大气象灾害服务 效益评估的方法内容，找到重大气象灾害服务效益与船舶绕避热带气旋方案效益 之间的联系。 ( 4 ) 根据船舶绕避热带气旋方案自身特点，及重大气象灾害服务效益与船舶绕 避热带气旋方案效益的联系，建立船舶绕避热带气旋方案效益评估的基本原理、 基本方法、数学模型。 第1 章绪论 ( 5 ) 以一艘船舶两种不同绕避热带气旋方案为例，使用本文提出的数学模型进 行实例仿真分析。说明该数学模型在对船舶绕避热带气旋方案效益评估方面的可 行性和合理性。 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 第2 章气象服务效益的评估方法 2 1 气象服务效益评估的基本概念 从效益的一般意义上，本文将气象服务的效益定义为气象服务活动中的资源 耗费与其产生的有效效益之间的比较【2 6 】。 气象服务是气象部门的劳动者向社会提供的服务性劳动。这种劳动就是对气 象自愿的开发和利用。也就是气象劳动者在从事大气信息的采集、储存、加工、 传输之后所提供的超前服务，即提供出“气象服务产品 【2 7 1 。如图2 1 ，气象服务 是气象系统社会形象的体现，是气象与社会、经济相关联的界面和窗口。从国家 和社会大系统的层面考虑，气象行业就是一个科技服务行业。也就是说，气象事 业在国民经济中的地位实际上是通过气象服务来体现的【2 8 1 。气象事业被明确定义 为是科技型、基础性社会公益事业即属于国家公益事业【2 9 】，因此，中国气象局自 2 0 0 7 年起把气象服务效益评估工作纳入正常业务工作，并列入业务考核和年度工 作目标【3 0 1 。 图2 1中国气象业务体系 f i g 2 1t h es y s t e mo fm e t e o r o l o g i c a ls e r v i c ei nc h m a 由于气象服务工作的广泛性，气象服务的效益也是多方面的。从表现形式上 看可分为减损效益和增益效益。也就是说气象服务在趋利避害两方面对社会起作 用3 1 1 。气象部门为防灾减灾，减轻气象灾害对国民经济所造成的损失方面所取得 第2 章气象服务效益的评估方法 的效益，一般表现为减损效益；同时，气象作为资源，在合理开发和利用有利的 气象条件为农业生产及国民经济各行各业服务而产生的效益为增益效益；气象服 务的这两方面的效益是由气象的自然灾害破坏力和气象自然生产力的二重性所决 定的，因此，减损和增益这两方面的效益也是气象服务效益的特殊性【3 2 1 。 从气象服务效益的属性来看，一般可以分为社会效益、经济效益和生态效益 三个方面【3 3 】。这三方面的效益相互联系，相互转化，构成了气象服务的总体效益 或称综合效益。 气象服务的社会效益是指服务的对象根据气象部门提供的有效服务产品，利 用某些天气条件或避免某些气象灾害的影响而适时地安排非生产性活动和组织社 会活动为目的，而取得较为满意的效果【3 4 1 。用公式表示如下： 气象服务的社会效益= 旦# 盖雾菩蔫篙萼豸需；要蒡紫 气象服务产品能否满足公众、行业、政府及重大社会活动的需求，成为其进 一步改进和发展的前提和基础【3 5 1 。世界气象组织世界天气研究计划发起的国际天 气预报示范项目，已在近几届奥运会期间做了示范性运用【3 6 】。其目的在于检验各 种预报产品对奥运气象服务保障的功能和效果，根据用户反馈的信息改进预报技 术，提高预报产品的服务质量【3 7 】。 气象服务的经济效益是指服务的对象根据气象部门提供的有效产品，以最小 的劳动消耗而取得的较好的经济效果【3 8 1 。用公式表示如下： 气象服务的经济效益= 名豸券誓磊舅凳萎霹嘉篇 气象服务的经济效益是通过用户使用气象产品来实现的。所有气象产品都是 以信息的载体形式提供给用户的，所以气象服务本质上是信息服务。值得注意的 是，把气象部门作为一个系统来看，气象服务经济效益指的是这个系统对外服务 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 的效益，它应属于投入产出比中的产出部分3 9 1 。而气象系统内部的效益则应属于 气象系统自己的收益，这种收益恰恰是投入产出比中的投入部分【矧。 气象服务的生态效益一般是指人们在进行社会经济活动时，通过自然生态环 境系统所获得的物质和能量转换的效率，以及保持生态平衡和生态条件的程度。 这种效益不仅利于当代、还将有利于子孙，对社会经济的可持续发展产生很大影 响。用公式表示如下： 气象服务的生态效益= 皇鱼噶喾冀善等等霎豸蔫姜孑琶鉴等 2 2 常用气象服务效益评估方法 气象服务效益评估主要是评估气象服务中可量化的经济效益，一般不涉及气 象服务的括社会效益和生态效益。总体而言，气象服务效益评估难以度量，不易 确定归属性加上最终效益的形成取决于多种因素，因此气象服务效益评估在国际 上普遍认为是一个难度较大的研究课题，至今尚未形成一种国际上公认的评价方 法和评估模式【4 1 1 。国内主要应用以下四种方法： ( 1 ) 自愿付费法。自愿付费法主要从衡量支付意愿的角度考虑最终的效益，是 国内外比较认可的公益性服务或公益性设施效益的评估方法之一。在国际上，很 多国家曾经采用自愿付费法对公共气象服务的效益进行了分析评估。国内，中国 气象局1 9 9 4 年组织的公众气象服务调查就曾经采用自愿付费法 4 2 1 。 ( 2 ) 节省费用法。节省费用法和自愿付费法相类似，所不同的在于自愿付费法 从衡量支付意愿的角度考虑最终的效益，而节省费用法则是从为消费者节省费用 的角度考虑最终的效益【4 3 】。 ( 3 ) 影子价格法。从数学意义上讲，影子价格实际上是最优化的线性拉格朗日 函数的拉氏乘子，即目标函数发生的增值；而从经济学意义上讲，影子价格等于 某种资源、产品或服务投入的边际收益，反映了整个社会某种资源、产品或服务 第2 章气象服务效益的评估方法 供给与配置状况的价格，即资源越丰富，服务方式越多，产品数量越多，其影子 价格越低，反之亦然【棚。 ( 4 ) 德尔菲法( 专家小组法) 。德尔菲法是依据系统的程序，采用匿名发表意 见的方式，即专家之间不得互相讨论，不发生横向联系，只能与调查人员发生关 系，通过多轮次调查专家对问卷所提问题的看法。作为预测的结果，这种方法具 有广泛的代表性，较为可靠4 5 1 。 除了上述评估方法以外，国内也有学者利用损失矩阵法、条件价值评估法、 综合模糊评估法、投入产出法、层次分析法、波士顿矩阵法等方法进行气象服务 效益评估【4 6 4 7 1 。 进行气象服务效益评估，在国外常用以下两种评估方法： ( 1 ) 投入产出分析方法。投入产出分析方法是研究经济体系( 国民经济、地 区经济、部门经济、公司或企业经济单位) 中各个部分之间投入与产出的相互依 存关系的数量分析方法【4 引。通过编制投入产出表、建立相应的线性代数方程体系， 综合分析和确定国民经济各部门之间错综复杂的联系，分析重要的宏观经济比例 关系及产业结构等基本问题【4 9 1 。澳大利亚气象局就曾经与马阔里大学气候影响研 究中心合作，对气象局提供给澳大利亚各界的气象信息和服务的经济和社会效益 进行了系统评估【5 0 】。 ( 2 ) b a y e s i a n 决策理论的信息模型经济领域中有多种方法进行效益评估，其中 b a y e s i a n 价值理论就被较多的应用在了气象服务效益评估的工作中。利用事先给出 的各种状态的概率得到某种状态的先验概率，通过调查获得补充信息，得出给定 信息的条件下的条件概率，则为后验概率( 利用补充信息修正的概率) ，通常可 用b a y e s i a n 理论进行计算5 1 1 。一般风险型决策中决策分析分为先验分析和后验分 析。一般来说，只要补充信息是准确的，则后验分析的结论更为可靠5 2 1 。1 9 9 9 年， 美国学者做了农业效益的评估，使用了b a y e s i a n 决策理论框架，分析了不同时期 的气候差异对农作物生产影响的差异，进而影响种植决策，而农户的个体行为最 终影响农产品市场【5 3 】。 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 第3 章船舶绕避热带气旋方案效益的概念 3 1 重大气象灾害服务效益评估的方法 气象服务效益大致可分为一下几个方向：公众气象服务效益、行业气象服务 效益、农业气象服务效益、林业气象服务效益、交通运输行业气象服务效益、重 大气象灾害服务效益。 由于本文是在热带气旋天气条件下进行经济效益的研究，因此特别介绍重大 气象灾害( 台风、暴雨) 服务效益评估的研究思路与方法。 气象服务效益既有可量化的经济效益，也有不可忽视的、难以量化的、潜在 的社会效益和生态效益。重大气象灾害的服务效益也是如此，因而对其效益的评 估是一项非常复杂而又非常困难的工作 5 4 1 。 2 0 0 8 年第1 4 号热带风暴“黑格比”的大风和暴雨影响特征明显。它的路径与 强度相似于历史上的“9 6 1 5 ”台风和2 0 0 3 年的“杜鹃”台风【5 5 1 。杨琳、孙石阳在 ( ( 2 0 0 8 年“黑格比 台风气象服务效益评估一文中，对台风“黑格比”进行了 全面的气象服务效益评估。文中介绍了台风基本概况和基本特点，分别对大风影 响和暴雨影响进行评估。并用德尔斐专家评估法进行了气象服务效益评估。 暴雨预报服务工作为保障社会经济发展和人民生命财产安全发挥了重要作 用，为各级政府防汛决策提供了可靠的依据，为防汛工作赢得了主动，为防灾抗 灾做出了重要贡献【5 6 】。姜爱军、屠其璞等人在气象预报服务效益评估方法研究 一以暴雨预报服务为例一文中，提出了暴雨预报气象服务效益评估方法，对暴 雨预报气象服务效益进行了定量分析。 3 2 重大气象灾害服务效益评估模型 重大气象灾害防灾减灾效益的百分率( 称其为防减灾效益系数) 计算公式 为： d m ，= 二l 1 0 0 1 a 1 + b l ( 3 1 ) 第3 章船舶绕避热带气旋方案效益的概念 其中，尬表示重大气象灾害( 或某次重大天气过程) 的防灾减灾效益的百分 率即防减灾效益系数；么1 表示某次重大气象灾害发生时的某地直接经济损失；b 1 表示某次重大气象灾害防减灾效益值。彳1 + b 1 则表示某地在没有开展防减灾的情 况下，该次重大气象灾害发生时可能对某地造成的直接经济损失【5 7 1 。 若考虑防减灾成本投入( 用c 1 表示) ，则上式变为 m ，= 垒! 二g ! 1 0 0 1 a 1 + b 1 ( 3 2 ) 上式表示防减灾净效益百分率或防减灾净效益系数。 考虑到各因素的不稳定性给建模带来的极大困难，这里重点分析预报服务水 平及政府与群众根据气象服务在实际防减灾中的工作程度，再分析不可避免损失 因子【5 8 】。因此，可以建立以下重大气象灾害防减灾效益关系式： b ：型! ! 二墨2 1 一砂( 1 一z ) ( 3 3 ) 其中，x 表示对重大气象灾害的预报服务水平值；y 表示政府与群众根据气象 服务所做的防减灾工作程度值；z 表示某次重大气象灾害实际受灾中无法抗拒的灾 害损失百分比；b 表示某次重大气象灾害中可能取得的防减灾效益值；a 的意义 与彳l 相同。砂综合反映了防灾减灾水平，x 与y 无论哪一个大或小都直接影响防 减灾的效果【5 9 1 。 若再考虑防灾减灾的成本投入因素( 用c 表示) ，则防灾减灾的净效益为： b ：型! ! 二兰2 一c 1 一砂( 1 一z ) ( 3 4 ) 其中包含了气象服务的效益，又包含了政府与群众根据气象服务决策减灾所 产生的效益。当然，b 是一个有界函数。 接下来将从防减灾效益中分理处气象服务效益。把从气象预报服务到政府决 策和组织防灾减灾简单近似地视为一个线性决策过程，由于b 可以写成 b = j l b + l b x + yx + y ( 3 5 ) 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 所以，根据之前式子可得重大气象灾害气象服务效益评估的数学模型为 形：土 型墼一c 】 x + y 。1 一x y 0 一z ) 。 ( 3 6 ) 可定量地算出气象服务对某次重大气象灾害的直接经济效益，也就是从防 灾减灾总效益b 中分离出了气象服务的效益形。其中， 为政府决策效益。 l b x + y ( 3 7 ) 3 3 船舶绕避热带气旋方案效益的概念 广义上讲所谓效益问题是指人们在从事生产性活动时，为了了解预先投入的 资源产生的效果及资源优化配置的程度，所进行的对资源耗费和所产生的效果之 间关系的评价。 由此可知，船舶绕避热带气旋方案的效益，就是指航行过程中，船舶在可能 受到台风影响时，根据气象部门提供的台风强度和路径预报，采用合理的、能够 保证船舶安全的绕避方案所花费的费用，与其所产生的效果之间的关系。 用公式表示如下 b = f ( c ，e ) ( 3 8 ) 其中，召为船舶绕避热带气旋方案的效益，c 为船舶绕避热带气旋所花费的费用， e 为船舶绕避热带气旋所获得的有效效果，厂为效益与费用和效果之间的关系。 上述船舶绕避热带气旋方案的效益仅仅是从航运企业运营的角度来说的经济 效益。从气象服务效益的表现形式上说，属于减损效益。实际上从更广的范围来 说，还应包括社会效益和生态效益等等，但不在本文讨论范围内。 根据船舶绕避热带气旋方案效益的概念和本文3 2 节中政府决策效益的提出 过程，可以想到，舶绕避热带气旋方案效益与政府决策效益有共同点。 舶绕避热带气旋方案就是决策人( 船长) 在避台时对每时段台风预报所作出 的决策的总和。 第3 章船舶绕避热带气旋方案效益的概念 船舶绕避热带气旋方案的效益是航行过程中，船舶在可能受到台风影响时， 根据气象部门提供的台风强度和路径预报，采取合理的、能够保证船舶安全的 绕避方案所花费的费用，与其所产生的效果之间的关系。而政府决策效益是重 大气象灾害过程中，某地区可能受到重大气象灾害影响，该地区政府根据气象 预报服务进行合理的防灾减灾工作所花费的费用，与其产生的效果之间的关系。 这样可以利用政府决策效益模型的提出过程，类似的得出船舶绕避热带气 旋方案的效益评估模型。 在本文3 2 节中得到的重大气象服务效益的评估模型中政府决策效益为 上b ，因此，船舶绕避热带气旋方案的效益评估模型的建立就可以由此入手。 x + y 船舶绕避热带气旋方案效益评估的研究 第4 章船舶绕避热带气旋方案效益评估方法 4 1 船舶绕避热带气旋方案效益评估的基本原理 船舶绕避热带气旋方案效益评估就是要对不同的绕避方案所减少的额外损失 的效果或程度进行估算。 在对船舶绕避热带气旋方案进行效益评估时应该注意，我们要进行效益评估 的方案都是能够确保航行安全的方案，因此在所讨论的额外损失中，不考虑生命、 沉船、货品损坏这些方面的损失，故这些损失也可称为非事故性损失【删。 船舶在绕避热带气旋时，通常会采用绕航、滞航和锚泊等方法，这样就会造 成比原航行方案在时间上的延长或燃油消耗的增多。这些航行时间和燃油消耗的 损失，就是我们主要研究的额外损失。 4 2 船舶绕避热带气旋方案效益评估的基本方法 若在同一次航行中，有已知的i 个避台方案，知道它们行驶的时间和油耗， 则可以将额外损失的时间和油耗统一转换成某种货币。换算后货币金额的大小就 代表各自方案的额外损失。这些额外损失的表现形式是具体的金额，用金额的大 小来比较额外损失的大小十分直观、明确。对于关心经济利益的航运企业来说， 可以籍此进行非常方便的分析和比较。 对额外损失的金额大小进行比较，可以直观比较出减损效益的大小。但若想 进一步知道某两个避台方案的减损效益金额所表示的它们各自在其方案中减小额 外损失的效果或程度，则只用金额的大小来比较还略显单薄些，而且从效益的定 义上来讲应包括效果或程度，而这些数值仅仅是额外损失的数值，光用这些绝对 的数值来代表效益，显得不够完整。因此本文引入效益百分率的概念，用相对数 的方法来研究和比较避台方案的效益，并用百分比来进行衡量。 第4 章船舶绕避热带气旋方案效益评估方法 4 3 船舶绕避热带气旋方案效益评估的数学模型 4 3 1 船舶绕避热带气旋方案额外损失费用的计算 若主要考虑船绕避热带气旋时的租金和油耗的损失，则可将这两项数据转 换成金钱，使用以下计算公式得到船舶绕避热带气旋的额外损失： c = c 一c o = ( d 一d 0 ) ( ，+ p 无) ( 4 1 ) ，表示船舶日租金，单位为万美元天，在具体计算时，取值根据市场实 际情况而定，不同的