5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
2.4 Phương pháp nghiên cứu
2.4.1.2 Các bước tính tốn chỉ số WSI
Bước 1: Chuẩn hóa số liệu
Chuẩn hóa dữ liệu là phương pháp quy đổi các thông số, chỉ thị về cùng mợt thứ ngun để có thể tổng hợp và tính tốn. Đây là bước quan trọng để tính tốn các chỉ số thành phần và chỉ số WSI, vì mỗi thơng số lựa chọn có mợt đơn vị tính khác
Thông số (53) Chỉ thị (17) Chỉ số thành phần chính (5) Chỉ số an ninh nước
36
nhau. Hơn thế nữa, các thơng số, chỉ thị cịn phản ánh đối tượng nghiên cứu theo xu hướng trái ngược nhau. Nghĩa là bên cạnh các thông số biến động cùng chiều và đóng góp tích cực vào sự đảm bảo an ninh nước, vẫn có mợt số thơng số diễn biến ngược chiều và gây sức ép cho an ninh nước.
Do đó, cần thiết phải quy đổi tất cả các thơng số của các nhóm chỉ thị về cùng thứ nguyên theo qui tắc logic mờ. Trong đó, tương ứng với sự đóng góp tích cực hay tiêu cực, mỗi thơng số sẽ có cách chuẩn hóa riêng, áp dụng phương pháp chuẩn hóa bằng tỷ số chênh lệch theo công thức như sau:
- Nếu thông số là thuận lợi (Giá trị càng cao càng tốt, ví dụ: Tỷ lệ nước thải được thu gom, xử lý):
si = (Si – Smin)/(Smax – Smin) (2-1) - Nếu thông số là bất lợi (Giá trị càng cao càng xấu, ví dụ: nồng đợ BOD, xự xâm nhập mặn):
si = 1 – [(Si – Smin)/(Smax – Smin)] (2-2) Trong đó:
- si: Giá trị sau khi chuẩn hóa của thơng số thứ i; - Si: Giá trị thực của thông số thứ i;
- Smax: Giá trị lớn nhất của chuỗi số của thông số thứ i; - Smin: Giá trị nhỏ nhất của chuỗi số của thông số thứ i.
Bước 2: Xác định trọng số riêng của từng chỉ thị (wCTi)
Bộ chỉ thị an ninh nước nghiên cứu bao gồm 5 thành phần chính với tổng cợng 18 chỉ thị, với mức độ ảnh hưởng của từng chủ đề, từng chỉ thị đến mục tiêu an ninh nước nói chung là khác nhau. Do đó, trong bước này tác giả tiến hành xác định trọng số riêng cho từng chỉ thị theo phương pháp tiến trình phân tích cấp bậc AHP (Analytic Hierarchy Process).
37
đánh giá ưu tiên để chọn lựa phương án dựa trên đa tiêu chí. Phương pháp này tạo ra ma trận các tỷ số so sánh, trên cơ sở đó, tính tốn các trọng số theo 5 bước sau: - Bước 1: Thiết lập ma trận tiêu chí/tiêu chí.
- Bước 2: Cho điểm đánh giá so sánh từng cặp tiêu chí.
aij = ai/aj: trọng số của tiêu chí hàng (i) tương đối so với trọng số cợt tiêu chí (j) aij = 1: tầm quan trọng i và j bằng nhau (1);
aij = 3: i quan trọng hơn j một chút ở mức độ khá mạnh (1/3); aij = 5: i quan trọng nhiều hơn j ở mức độ mạnh (1/5);
aij = 7: i quan trọng hơn j rõ rệt, ở mức độ rất mạnh (1/7); aij = 9: i quan trọng tuyệt đối so với j (1/9).
aij = phân số (1/3, 1/5, 1/7, 1/9) có nghĩa là nghịch đảo các giá trị đánh giá khi so sánh j với i.
Theo nhiều tác giả, số bậc đánh giá aij lớn nhất nên bằng với số tiêu chí (n). Ví dụ có 4 tiêu chí, nên đánh giá aij tối đa là 7 (1,3,5,7).
Bảng 2.1 Ví dụ minh họa ma trận tính trọng số cho 05 chủ đề
Chủ đề 1 Chủ đề 2 Chủ đề 3 Chủ đề 4 Chủ đề 5 Tính Geomean Vectơ trọng số
Chủ đề 1 a11 a12 a13 a14 a15 G1 w1
Chủ đề 2 a21 a22 a23 a24 a25 G2 w2
Chủ đề 3 a31 a32 a33 a34 a35 G3 w3
Chủ đề 4 a41 a42 a43 a44 a45 G4 w4
Chủ đề 5 a51 a52 a53 a54 a55 G5 w5
Tổng cộng G 1
- Bước 3: Tính điểm trung bình nhân cho từng tiêu chí theo dịng (GEOMEAN) bằng EXCEL. Dùng lệnh = GEOMEAN (Tiêu chí 1:Tiêu chí n) = GEOMEAN (a11 : a1n).
38
- Bước 4: Tính vectơ trọng số bằng cách chuẩn hóa trung bình nhân (với tổng trung
bình nhân tương ứng bằng 1) theo cơng thức như sau:
- Bước 5: Kiểm tra tính hợp lý của đánh giá.
Để tránh đánh giá chủ quan, cần kiểm tra lại tính hợp lý của đánh giá, có nghĩa là nếu ta đánh giá A > B và B > C thì A > C.
AHP cho chúng ta khả năng kiểm tra sự nhất quán logic của ma trận sánh đơi bằng cách tính tỷ số nhất quán (CR). Cách tính CR như sau:
+ Đã có vectơ trọng số và ma trận đánh giá tầm quan trọng, nhân ma trận A với vectơ trọng số w để có vec tơ B.
+ Chia mỗi phần tử của vectơ B cho thành tố tương ứng trong vectơ w cho ta vectơ mới c:
+ max là trung bình của các thành tố của vectơ c:
+ Sau đó tính chỉ số nhất quán theo công thức sau:
(Trong đó n là bậc của ma trận A)
(2-4)
(2-5) (2-3)
39 + Tính tỷ số nhất quán như sau:
Trong đó RI là chỉ số ngẫu nhiên, với giá trị RI được lấy từ bảng dưới đây: Bảng 2.2 Bảng chỉ số ngẫu nhiên[22]
n 3 4 5 6 7 8 9 > 9
RI 0,58 0,9 1,12 1,24 1,32 1,41 1,45 1,49
Đánh giá AHP được chấp nhận khi CR < 0,1. Sau khi kiểm tra đạt yêu cầu, ta có thể sử dụng trọng số để tính tốn tiếp theo.
Bước 3: Tính tốn điểm số riêng của từng chỉ thị
Điểm số riêng của từng chỉ thị được tính tốn theo cơng thức như sau:
CTi = SCTi * wCTi (2-7) Trong đó:
- CTi: Điểm số của chỉ thị thứ i. - wCTi: Trọng số của chỉ thị thứ i;
- SCTi: Giá trị trung bình sau khi chuẩn hóa của các thơng số trong chỉ thị thứ I; SCTi được tính theo công thức như sau:
Bước 4: Xác định trọng số riêng của từng thành phần chính (wCSi)
Tương tự như cách xác định trọng số riêng cho từng chỉ thị (bước 3), luận văn cũng tiến hành xác định trọng số riêng cho từng thành phần chính theo phương pháp tiến trình phân tích cấp bậc AHP.
Bước 5: Tính tốn điểm số riêng của từng chỉ số thành phần
Điểm số riêng của từng chỉ số thành phần được tính tốn theo cơng thức (2-9) như sau:
(2-6)
40
CSi = SCSi * wCSi (2-9) Trong đó:
- WCSi: Trọng số của chỉ số thành phần thứ i; - CSi: Điểm số riêng của chỉ số thành phần thứ i.
- SCSi: Giá trị tổng các điểm số riêng của các chỉ thị trong chủ đề thứ i; SCSi được tính theo cơng thức như sau:
𝑆𝐾𝐶𝑖=∑𝑛𝑖=1𝐶𝑇𝑖 (2-10)
Bước 6: Tính tốn chỉ số WSI
Điểm số an ninh nguồn nước WSI cho Tp Trà Vinh là tổng các điểm số riêng của 5 thành phần quy về thang điểm 100 theo công thức (2-11) như sau:
𝑊𝑆𝐼 = ∑𝑛𝑖=1𝐶𝑆𝑖∗ 100
Chỉ số an ninh nước sẽ được quy đổi từ điểm số WSI đã tính tốn được ở trên dựa theo bảng quy đổi như trong Bảng 1.2, trang 16.