Katarzyna Bakunowicz- praca magisterska.pdf

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 1 POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD INFORMACJI PRZESTRZENNEJ PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA TEMAT: WIELOKRYTERIALNY WYBÓR LOKALIZACJI LOTNISKA PASAŻERSKIEGO W WOJ. PODLASKIM WYKONAWCA: INŻ. KATARZYNA BAKUNOWICZ Imię i nazwisko PODPIS: ................................. PROMOTOR: DR HAB. INŻ. ANDRZEJ KOBRYŃ Imię i nazwisko PODPIS: ................................. BIAŁYSTOK 2014 ROK

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 2

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 3 Thesis topic: Multi- criteria choice of location passenger airport in the Podlaskie. SUMMARY Civil aviation in Poland, as in other European Union countries, is the fastest growing sector of transport. Air transport is an essential element in the functioning of modern economies and societies. He became one of the most popular, fastest and safest forms of travel around the world. To meet the needs of potential passengers is necessary to develop a network of airports. Documents planning and strategic point on the merits of additions to the network of regional airports located in the Podlaskie. Making choices and decisions is quite normal in the everyday man. However sometimes, decisions affect not only the environment closest to us, but also shape the specific environment and community. In such cases, should help the modern methods of making decisions, allowing for more accurate examination of alternatives taking into account many factors. Among them we can distinguish multi-criteria decision support method. The aim of the work is the selection of the most favorable location passenger airport in the Podlaskie. Selected four variants that were multi-criteria analysis. As the most authoritative considered nine criteria, which helped to select the best alternative.

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 4 Spis treści Wstęp..........................................................................................................................................6 1. Wielokryterialne wspomaganie decyzji ..............................................................................9 1.1. Istota wielokryterialnego wspomagania decyzji..........................................................9 1.1.1. Pojęcie wariantu .................................................................................................11 1.1.2. Pojęcie kryterium................................................................................................12 1.1.3. Pojęcie preferencji..............................................................................................13 1.2. Metody wielokryterialnego wspomagania decyzji ....................................................14 1.3. Charakterystyka wybranych metod wielokryterialnego wspomagania decyzji.........15 1.3.1. Metoda AHP.......................................................................................................15 1.3.2. Metoda PROMETHEE.......................................................................................18 1.3.3. Metoda TOPSIS..................................................................................................20 1.3.4. Metody oparte na rankingu wariantów...............................................................22 1.3.5. Metoda wagowania - metoda entropii ................................................................23 2. Pojęcie lotniska pasażerskiego..........................................................................................25 2.1. Definicja lotniska. Podstawowa klasyfikacja lotnisk ................................................25 2.2. Efekty funkcjonowania transportu lotniczego ...........................................................27 2.3. Wybór lokalizacji lotniska.........................................................................................30 2.4. Transport lotniczy w Polsce.......................................................................................32 2.4.1. Infrastruktura ......................................................................................................32 2.4.2. Ruch lotniczy......................................................................................................34 2.4.3. Transport lotniczy w województwie podlaskim.................................................35 3. Wielowariantowa koncepcja wyboru lokalizacji lotniska w woj. podlaskim ...................36 3.1. Charakterystyka planowanej inwestycji ....................................................................36 3.2. Planowane warianty lokalizacyjne.............................................................................38 3.2.1. Wariant I.............................................................................................................38 3.2.2. Wariant II............................................................................................................40 3.2.3. Wariant III ..........................................................................................................42

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 5 3.2.4. Wariant IV..........................................................................................................44 4. Dobór i kwantyfikacja kryteriów analizy porównawczej przyjętych wariantów lokalizacyjnych.........................................................................................................................47 4.1. Wybór kryteriów i ich charakterystyka .....................................................................47 4.2. Ocena wariantów w świetle wybranych kryteriów....................................................50 5. Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w województwie podlaskim 61 5.1. Metody wagowania....................................................................................................61 5.1.1. Metoda AHP.......................................................................................................61 5.1.2. Metoda entropii ..................................................................................................64 5.2. Metoda AHP ..............................................................................................................65 5.2.1. Obliczenia z wykorzystaniem wagowania metodą AHP....................................67 5.2.2. Obliczenia z wykorzystaniem wagowania metodą entropii ...............................74 5.2.3. Analiza wrażliwości...........................................................................................77 5.3. Metoda PROMETHEE ..............................................................................................86 5.3.1. Obliczenia z wykorzystaniem wagowania metodą AHP....................................87 5.3.2. Obliczenia z wykorzystaniem wagowania metodą entropii ...............................91 5.3.3. Analiza wrażliwości ...........................................................................................96 5.4. Metoda TOPSIS.......................................................................................................107 5.4.1. Obliczenia z wykorzystaniem wagowania metodą AHP..................................107 5.4.2. Obliczenia z wykorzystaniem wagowania metodą entropii .............................108 5.5. Metody rankingowe .................................................................................................109 5.5.1. Metoda Bordy...................................................................................................109 5.5.2. Metoda Condorceta...........................................................................................111 5.5.3. Metoda Copelanda............................................................................................112 5.6. Interpretacja wyników obliczeń...............................................................................114 Podsumowanie i wnioski........................................................................................................119 Bibliografia.............................................................................................................................122 Spis rysunków ........................................................................................................................125

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 6 Wstęp Lotnictwo cywilne w Polsce, podobnie jak w pozostałych krajach członkowskich Unii Europejskiej, jest najszybciej rozwijającą się gałęzią transportu. Transport lotniczy kształtuje współczesny, zliberalizowany rynek, globalną konkurencję oraz stanowi funkcję czynnika przyśpieszającego tempo regionalnej integracji. Jest on zatem istotnym elementem funkcjonowania nowoczesnych gospodarek i społeczeństw. Ponadto stał się jedną z najpopularniejszych, najszybszych i najbezpieczniejszych form podróżowania po świecie dzięki ciągłej modernizacji taboru i portów lotniczych ale również doskonałego przygotowania personelu latającego i naziemnego do świadczenia zamawianych usług. Aby zaspokoić owe potrzeby potencjalnych pasażerów niezbędny jest rozwój sieci portów regionalnych stanowiących punkt początkowy bądź też końcowy podróży, w której większe lotniska stanowią punkt przesiadkowy. Polskie dokumenty planistyczno-strategiczne wskazują na zasadność uzupełnienia sieci portów regionalnych o port zlokalizowany między innymi w województwie podlaskim (Korgul, 2009). Dokonywanie wyborów i podejmowanie decyzji jest czymś zupełnie normalnym w codzienności człowieka. Proces ten koncentruje się na ważeniu alternatyw, które spełniają zbiór pożądanych celów. Każdy problem decyzyjny posiada co najmniej jedną decyzję optymalną w odniesieniu do której można uznać, iż nie istnieje inna lepsza. Nasze decyzje mogą wpływać na najbliższe nam otoczenie, jednak niekiedy występują w większej skali i kształtują też określone środowiska czy całe społeczności. W takich przypadkach warto wspomóc się nowoczesnymi metodami podejmowania decyzji, pozwalającymi na dokładniejsze przeanalizowanie alternatyw z uwzględnieniem wielu czynników. Wśród nich można wyróżnić metody wielokryterialnego wspomagania decyzji. Celem pracy jest wybór możliwie najbardziej korzystnej lokalizacji lotniska pasażerskiego w województwie podlaskim. Analizie wielokryterialnej poddano cztery wybrane warianty lokalizacyjne. Jako najbardziej miarodajne uznano dziewięć kryteriów, które pomogły wybrać najkorzystniejszą alternatywę.

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 7 Zakres pracy przedstawia się następująco: 1. Analiza literatury związanej z tematyką pracy 2. Wielowariantowe koncepcje lokalizacji lotniska pasażerskiego 3. Dobór i kwantyfikacja kryteriów analizy porównawczej ww. koncepcji 4. Wielokryterialny wybór optymalnej lokalizacji lotniska pasażerskiego 5. Opracowanie graficzne i redakcyjne pracy Praca składa się z pięciu rozdziałów. Pierwszym jest przegląd literatury związanej z wielokryterialnym wspomaganiem decyzji. Zawiera on krótką charakterystykę podstawowych pojęć, przedstawia podział metod WWD oraz opis tych wybranych do dalszych obliczeń. Drugi rozdział jest analizą literatury związanej z pojęciem lotniska pasażerskiego. Obejmuje on klasyfikację lotnisk i efekty funkcjonowania transportu lotniczego oraz przybliża zagadnienie wyboru lokalizacji pod porty lotnicze. Ponadto zawiera też charakterystykę transportu lotniczego w Polsce i w województwie podlaskim. Rozdziałem trzecim jest opis wariantów lokalizacyjnych poddanych analizie. Wybrano cztery alternatywy: okolice wsi Saniki-Sawino-Bagienki, okolice wsi Topolany, Krywlany w Białymstoku, i okolice ul. Buczka w Suwałkach. Każdy z nich został dokładnie przeanalizowany biorąc po uwagę m.in. odległość od centrum miast powiatowych, rzeźbę terenu, występujące formy ochrony przyrody, analizę użytkowania gruntów, istniejące zagospodarowanie terenu czy też analizę własności gruntów. W tym celu pomocne były wszelkiego rodzaju mapy tematyczne zawarte na geoportalu powiatowym, wyrysy ze studium, czy też mapy obszarów chronionych. Czwarty rozdział obejmuje charakterystykę doboru i kwantyfikacji kryteriów analizy. Wybrano dziewięć kryteriów, z których wyróżniono cztery grupy główne: ekonomiczne, przestrzenne, społeczne i związane z ochroną środowiska przyrodniczego. W tym rozdziale dokonano też oceny wariantów w świetle wybranych kryteriów, która obejmowała wyjaśnienie przyczyny przyznania poszczególnych not. Zestawienie wszystkich ocen posłużyło do dalszych obliczeń. Ostatnim, piątym rozdziałem jest część analityczna pracy. Zawiera ona obliczenia mające na celu wybór optymalnej lokalizacji lotniska w danym regionie. Opisane zostały wykorzystane specjalistyczne oprogramowania, oraz procedury obliczeniowe w wybranych metodach rankingowych. Końcowe rankingi wariantów zostały zinterpretowane oraz

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 8 przedstawione w formach wykresów graficznych. Dokonano również analizy wrażliwości, której celem było określenie jak bardzo można zmieniać wartości poszczególnych wag kryteriów, aby jednocześnie pozycja wariantu optymalnego nie została zachwiana. Pracę wieńczy zwięzłe podsumowanie oraz wnioski wynikające z analizy, dokonanych obliczeń oraz ich wyniku w postaci końcowego rankingu poszczególnych metod. Na ostatnich stronach umieszczono wykaz piśmiennictwa oraz spis tabel i rysunków. Praca zawiera 121 stron, w tym 34 tabele oraz 89 rysunków.

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 9 1. Wielokryterialne wspomaganie decyzji 1.1. Istota wielokryterialnego wspomagania decyzji Jedna z definicji podejmowania decyzji głosi, iż jest to oparty na dostępnej informacji wybór sposobu działania w celu rozwiązania określonego problemu. Jest ona zatem rezultatem całego ciągu działań połączonych ze sobą, nazywanych procesem podejmowania decyzji. W wyniku tego procesu dochodzi do świadomego, nielosowego wyboru jednego spośród co najmniej dwóch uznanych za możliwy do realizacji wariantów działania (Stachowiak, 2002). Dziedziną wiedzy, która umożliwia decydentowi (poprzez wyposażenie go w odpowiednie narzędzi i metody) rozwiązanie złożonych problemów decyzyjnych, w których należy uwzględnić kilka przeciwstawnych punktów widzenia jest Wielokryterialne Wspomaganie Decyzji (WWD) naprzemiennie nazywane również Analizą Wielokryterialną, Wielokryterialną Analizą Decyzyjną czy też Wielokryterialnym Podejmowaniem Decyzji (Żak, 2007). Wielokryterialne wspomaganie decyzji doskonale charakteryzuje w swojej pracy Roy (1990), według którego wspomaganie decyzji jest działalnością tego, kto opierając się na jasno wyrażonych, lecz niekoniecznie w pełni sformalizowanych modelach, pomaga znaleźć elementy odpowiedzi na pytania stawiane przez interwenienta w procesie decyzyjnym, elementy wyjaśniające takie lub inne decyzje i zwykle zalecające lub uprzywilejowane pewne zachowanie w celu zwiększenia spójności między ewolucją procesu z jednej strony, a celami i systemem wartości interwenienta z drugiej strony. Ponadto autor ten wyróżnia głównych uczestników procesu decyzyjnego tj. decydenta, analityka oraz inne podmioty, którym zależy na rozwiązaniu danego problemu decyzyjnego. Decydent jest szczególnym interwenientem, który pełni decydującą rolę w przebiegu procesu. Określa on cele, wyraża preferencje i wreszcie ocenia uzyskane rozwiązania. Analityk (zazwyczaj specjalista) zajmuje się m.in. ukazaniem modelu decyzyjnego, wyborem metod i narzędzi pomocnych przy rozwiązywaniu problemu, wyjaśnieniem decydentowi konsekwencji określonych decyzji oraz wspomaganiem decydenta w wyborze ostatecznego rozwiązania. Inne podmioty nazwiemy interwenientami, którzy są zaangażowani w proces decyzyjny i jego rezultaty. Zaliczymy do nich zleceniodawców - społeczność lokalną, klientów, pracowników danego przedsiębiorstwa (Solecka, 2013). Wszelkie wielokryterialne problemy decyzyjne można podzielić na cztery podstawowe obszary działania: - problematyka wyboru - problematyka najbardziej klasyczna, polega na „najlepszym wyborze”; opiera się ona na postawieniu problemu w kategoriach wyboru „najlepszego”

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 10 wariantu czyli na skierowaniu badań na poszukiwanie możliwie jak najmniej licznego podzbioru wariantów uznawanych za najlepsze w celu bezpośredniego przedstawienia ich decydentowi pod rozwagę. - problematyka sortowania - zmierza do opracowania procedur przydziału analizowanych wariantów do określonych kategorii opierając się na przyjętych normach odnoszących się do uzyskanych przez poszczególne warianty wartości kryteriów. Prowadzi to do odrzucenia części wariantów i akceptacji pozostałych, które następnie mogą zostać poddane dalszej szczegółowej analizie. - problematyka porządkowania - polega na postawieniu problemu w kategoriach porządkowania wszystkich lub niektórych wariantów decyzyjnych zgodnie z malejącą preferencją, co ukierunkowuje badania na poszukiwanie klasyfikacji zdefiniowanej na podzbiorze wariantów decyzyjnych w celu wskazania wariantów „dostatecznie zadowalających”. - problematyka opisu - polega na postawieniu problemu w kategoriach ograniczonych do opisu wariantów decyzyjnych i ich konsekwencji, czyli na takim ukierunkowaniu badań, by ujawniły informacje dotyczące wariantów potencjalnych czego celem jest bezpośrednie wspomożenie decydenta w ich poznaniu, zrozumieniu i ocenie (Roy, 1990). Rozwiązanie każdej z wyżej wymienionych problematyk wymaga odpowiedniego podejścia właściwego dla jej specyfiki. W literaturze wyróżnia się trzy główne modele. Pierwszym z nich jest model funkcjonalny. Rozwijany jest głównie przez tzw. szkołę amerykańską i polega na agregowaniu różnych punktów widzenia w jedną funkcję, która następnie jest optymalizowana. Model funkcjonalny wyklucza sytuację nieporównywalności i zakłada przechodniość preferencji. Drugim w kolejności jest model relacyjny, który jest rozwijany przez tzw. szkołę francuską (zwaną także europejską). Opiera się on na budowaniu tzw. relacji przewyższania, która na podstawie posiadanych informacji, reprezentuje ściśle określone preferencje podejmującego decyzje. Relacja ta nie jest ani zupełna, ani przechodnia. Kolejnym krokiem w owym modelu jest tzw. eksploatacja w celu wspomożenia podejmującego decyzje w rozwiązaniu problemu. Trzecim i stosunkowo najmłodszym modelem, który rozwinął się w ostatnich latach oraz znajduje się w fazie intensywnego rozwoju jest model regułowy. Charakteryzuje się on preferencjami wyrażonymi za pomocą formuł logicznych o postaci „jeżeli…, to…”, czyli tzw. reguł decyzyjnych. Metodyka ta wykorzystuje do analizy między innymi teorię zbiorów przybliżonych służącą do analizy niespójności w kontekście ograniczonej dostępności informacji (Stachowiak, 2002).

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 11 1.1.1. Pojęcie wariantu Wielokryterialny problem decyzyjny sprowadza się do zdefiniowania jego dwóch podstawowych atrybutów: - zbioru wariantów, które mają być poddane analizie, a następnie ocenie w trakcie procedury decyzyjnej, - spójnej rodziny kryteriów oceniających (Solecka, 2014). Wariant decyzyjny A w zależności od charakteru rozpatrywanego problemu może przybierać formę zbioru skończonego lub nieskończonego. Nieskończony zbiór A definiowany jest przez warunki, jakie muszą spełniać jego elementy - wtedy mamy do czynienia z polem decyzyjnym określanym w sposób niejawny. Metoda ta może być stosowana również w przypadku zbiorów skończonych (szczególnie gdy liczba należących do nich wariantów jest duża).Zbiór A o niewielkich rozmiarach może zostać zdefiniowany w sposób jawny , poprzez podanie listy jego elementów (Krawczyk, 1990). Wariant decyzyjny można zdefiniować jako reprezentację możliwej składowej decyzji globalnej, która biorąc pod uwagę stan zaawansowania procesu decyzyjnego, może być rozważana niezależnie i może służyć jako punkt przyłożenia wspomagania decyzji. Wyróżniamy przy tym następujące grupy wariantów: - rzeczywiste i fikcyjne - warianty rzeczywiste wynikają z projektu całkowicie dopracowanego i możliwego do zastosowania. Ich przeciwieństwem są warianty fikcyjne, które odpowiadają projektowi wyidealizowanemu, nie dopracowanemu lub też będące jedynie wytworem wyobraźni. Szczególną kategorię wariantów fikcyjnych stanowią warianty idealne, czyli takie, które ściśle odpowiadają podanemu opisowi, w szczególności w kategoriach konsekwencji wynikających z jego zastosowania. - realne i nierealne - wariant realny odpowiada projektowi, którego zastosowanie jest w pełni możliwe. Wariant nierealny może stanowić dobre oparcie w dyskusji i rozumowaniu oraz spełniać sprzeczne cele (Roy, 1990). Rzeczywisty bądź fikcyjny wariant decyzyjny prowizorycznie oceniony jako realny przez co najmniej jednego uczestnika procesu decyzyjnego nazywamy wariantem potencjalnym. Wariant decyzyjny nazywany jest globalnym, wtedy gdy jego zastosowanie wyklucza każdy inny wariant wprowadzony do modelu, w przeciwnym przypadku mamy do czynienia z wariantem cząstkowym (Górecka, 2009). Definitywne określenie zbioru wariantów potencjalnych A wymaga spełnienia dwóch warunków: stabilności wewnętrznej i zewnętrznej. Pierwszy rodzaj stabilności mówi, iż ze

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 12 względu na wewnętrzną koncepcję studium, w jego naturze u przewidywalnym przebiegu nie leży podważanie (przypuszczalnie poza minimalnymi korektami) wyjściowej definicji zbioru A, skutkiem czego metodologia wspomagania decyzji może się oprzeć na wcześniej narzuconym zbiorze A. Nie musi ona zatem brać pod uwagę ewentualnych rewizji zbioru A, do których sama by skłaniała. Drugi typ stabilności - stabilność zewnętrzna głosi, iż zalecenia, które mają wyniknąć z bieżącej fazy studium, dotyczą zbioru A, który ze względu na zewnętrzny kontekst definicji, jest z reguły dosyć trwały. W efekcie metodologia wspomagania decyzji nie musi brać pod uwagę ewentualnie przejściowego charakteru zbioru A (Roy, 1990). Zbiór A charakteryzuje się jako: - stabilny - w przypadku gry oba warunki stabilności są spełnione, - ewolucyjny - jeżeli nie jest on stabilny, - narzucony - gdy zostaje spełniony warunek stabilności wewnętrznej, - rewidowalny - jeżeli nie jest on narzucony, - trwały - gdy zostaje spełniony warunek stabilności zewnętrznej, - przejściowy - jeżeli nie jest on trwały (Roy, 1990). 1.1.2. Pojęcie kryterium W badaniach operacyjnych, teorii decyzji i ogólniej przy wspomaganiu podejmowania decyzji kryterium określane jest jako „czynnik służący za podstawę oceny, wyboru lub kwalifikacji” (Popularny słownik…, 1999). Spójna rodzina kryteriów F jest zbiorem funkcji g, które powinny spełniać następujące wymagania: - wyczerpywalności oceny - wzięcie pod uwagę wszystkich możliwych aspektów rozważanego problemu; - spójności oceny - zgodność lokalnych relacji między wariantami decyzyjnymi z relacjami globalnymi; - nieredundancji - niepowtarzalność zakresów znaczeniowych kryteriów. Każde kryterium występujące w zbiorze F jest funkcją g- zdefiniowaną na zbiorze A i reprezentującą preferencje decydenta w odniesieniu do określonego aspektu problemu decyzyjnego. Wyróżniamy następujące kategorie kryteriów: a) Kryterium prawdziwe („model tradycyjny”) - model ten zakłada, że wszystkie rozwiązania danego problemu są porównywalne, z czego wynika, że decydent porównuje dwa rozwiązania a i b, w taki sposób, iż może on:

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 13 - preferować jedno rozwiązanie względem drugiego (aPb- a jest preferowane względem b; bPa- b jest preferowane względem a); - uznać ona rozwiązania za równoważne (aIb- a jest równoważne b). b) Semikryterium („model progowy”) - zakłada się, że decydent posiada pewną wrażliwość do rozróżnienia wariantów zdefiniowanych na zbiorze A. Zasadne jest wprowadzenie pewnej wartości progowej, poniżej której decydent nie wyczuwa różnicy między wariantami lub nie jest w stanie określić preferencji jednego wariantu nad drugim. c) Pseudokryterium („model podwójnych progów”) - występują dwie wielkości progowe (próg równoważności q i preferencji p), pomiędzy którymi występuje sytuacja w obrębie której decydent nie jest pewien, czy porównywanie warianty są sobie równoważne, czy też jeden z nich jest preferowany względem drugiego. Obszar między tymi progami nazywany jest obszarem słabej preferencji Q jednego wariantu nad drugim (Solecka, 2013). Kryteria mogą mieć charakter ilościowy tzw. kardynalny bądź też jakościowy tzw. porządkowy. Wartości tych pierwszych możemy mierzyć na skali interwałowej lub ilorazowej, posługując się odpowiednimi jednostkami miary. Cechy jakościowe, nie posiadające jednostek miary mierzymy za pomocą skali nominalnej lub porządkowej (Górecka, 2009). Liczba przyjmowanych kryteriów może być różna i jest ograniczona możliwościami przetwarzania i analizy dużej ilości informacji przez człowieka. Jednakże według takich autorów jak Saaty, czy też Roy dla maksymalnej efektywności przekazu liczba kryteriów powinna wynosić 7 +/- 2. Ponadto wszystkie kryteria powinny mieć charakter ilościowy oraz jasno określony kierunek preferencji (Solecka, 2013). 1.1.3. Pojęcie preferencji Definicja preferencji pojawia się wszędzie tam, gdzie znajdziemy porównania pewnych, uniwersalnie pojmowanych obiektów. Preferencje dzielimy na dwa typy: porządkujące i klasyfikujące. Te pierwsze, jak wskazuje nazwa, pomagają uporządkować rozpatrywane obiekty w danej kolejności, co pozwala również na wybranie najbardziej preferowanych obiektów- odpowiadają im relacje poprzedzania oraz następowania. Z kolei drugi rodzaj preferencji pozwala na klasyfikację obiektów według stopnia ich podobieństwa. Dzięki nim możliwe jest rozwiązywanie zagadnień grupowania, przydziału i dyskryminacji, różniących się

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 14 szczegółami, związanymi z uprzednim istnieniem a także ewentualnym uporządkowaniem kategorii (Dytczak, 2010). Porównanie dwóch wariantów decyzyjnych stawia uczestnika procesu decyzyjnego wobec czterech podstawowych sytuacji preferencyjnych: - sytuacja równoważności - odpowiada istnieniu wyraźnych przesłanek udowadniających równoważność dwóch wariantów; - sytuacja silnej preferencji - odpowiada znaczącej preferencji jednego (określonego) z dwóch wariantów; - sytuacja słabej preferencji - odpowiada istnieniu wyraźnych przesłanek, które osłabiają silną preferencję jednego z dwóch wariantów. Jednak przesłanki te są niewystarczające, by na ich podstawie wnioskować o równoważności albo silnej preferencji drugiego wariantu; - sytuacja nieporównywalności - oznacza brak wyraźnych przesłanek uzasadniających jedną z poprzednich sytuacji. Warto podkreślić, iż cztery wykluczające się wzajemnie sytuacje podstawowe wystarczają do określenia realnej reprezentacji preferencji uczestnika (Roy, 1990). Wynik porównania preferencji, związanych z parą analizowanych obiektów ze zbioru A, opisuje relacja binarna. Zestaw takich relacji, zdefiniowanych na zbiorze porównywanych obiektów A nazywamy strukturą preferencji (Dytczak, 2010). 1.2. Metody wielokryterialnego wspomagania decyzji Klasyfikacji metod wielokryterialnego wspomagania decyzji jest wiele. Jednak najbardziej popularną jest ta zaczerpnięta od P. Vincke biorąca pod uwagę sposób agregowania preferencji. Wyróżnia on trzy grupy: metody wieloatrybutowej teorii użyteczności (nazywane również syntezy do pojedynczego kryterium), metody oparte na relacji przewyższania oraz metody interaktywne (Solecka, 2013). Pierwsza grupa wywodzi się z amerykańskiej szkoły wieloatrybutowego wspomagania decyzji. Nazywana jest także podejściem „od góry do dołu” lub też „od ogółu do szczegółu”, gdyż polega na podziale modelu rozpatrywanego zagadnienia na mniej złożone części, a kolejno na oddzielnym rozpatrzeniu wariantów decyzji pod kątem pojedynczych atrybutów oraz agregacji tak uzyskanej informacji (Dytczak, 2010). W wyniku tych działań wielokryterialna funkcja celu jest sprowadzana do jednego kryterium globalnego, czyli funkcji użyteczności, co można zapisać w postaci ogólnej:

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 15

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 16 innymi właściwościami. AHP opiera się na koncepcji hierarchii elementów na różnych poziomach analizy oraz na porównywalności parami między elementami występującymi na tym samym poziomie analizy co skutkuje możliwością ujmowania wpływu czynników trudnomierzalnych, zwanych także niemierzalnymi. Metoda AHP ze względu na efektywne rozwiązywanie różnorakich problemów decyzyjnych może być wykorzystywana przy: rozwiązywaniu sytuacji konfliktowych, ochronie i kształtowaniu środowiska, alokacji i optymalizacji wykorzystania zasobów, zarządzaniu zasobami, grupowym wspomaganiu decyzji, marketingu, wspomaganiu decyzji w medycynie, a także przy rozległym zastosowaniu w gospodarce i polityce państwa (Dytczak, 2010). Proces postępowania w metodzie AHP możemy podzielić na pięć etapów:  Etap 1: Budowa modelu hierarchicznego.  Etap 2: Ocena poprzez porównanie parami.  Etap 3: Wyznaczenie preferencji globalnych oraz lokalnych. Weryfikacja zgodności ocen wynikających z porównywania parami.  Etap 4: Wyznaczenie końcowego rankingu wariantów. Etap 1 W metodzie AHP tym etapem jest konstrukcja drzewa hierarchicznego zwanego również hierarchią sterującą. Hierarchia ta składa się z celu analizy znajdującego się u jej szczytu, kryteriów i podkryteriów oceny umieszczonych na poziomie pośrednim, a także wariantów decyzyjnych stanowiących jej podstawę (Rys. 1.1.) (Solecka, 2013). Rysunek 1.1. Przykład struktury hierarchicznej w metodzie AHP

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 17 Tak więc, wychodząc od jak najbardziej ogólnego przedstawienia problemu, za pomocą rozłożenia jego części składowych na mniejsze i prostsze dąży się do jego stopniowego uszczegółowienia. Etap ten jest bardzo istotny w świetle prawidłowości wyniku końcowego. Poprawność analizy początkowej, jak też rozwiązania końcowego uwarunkowana jest posiadaniem gruntownej wiedzy merytorycznej związanej z opracowywanym zagadnieniem. Etap 2 Kolejny etap, a mianowicie porównywanie parami poszczególnych kryteriów oraz wariantów decyzyjnych, stanowi fundamentalną rolę w metodzie AHP. Porównania te mają charakter jakościowy i odnoszą się do różnicy zachodzącej w ramach poszczególnych par atrybutów. Ocena owych relacji zachodzących pomiędzy rozpatrywanymi parami ustalana jest na podstawie skali liniowej zwanej skalą Saaty`ego (Dytczak, 2010). Skala ta składa się ze stopni od 1 do 9 punktów. Ocenę 1 przypisuje się elementom równoważnym, o jednakowej ważności, natomiast ocenę 9 elementom, które mają silną przewagę względem drugiego elementu porównywanego. Wartości pośrednie odnoszą się do proporcjonalnego nasilenia względnej przewagi jednego elementu nad drugim (Solecka, 2013). Według zasady odwrotności obowiązującej w AHP, wartość oceny dla elementu mniej ważnego w danej parze jest odwrotnością wartości przypisanej elementowi ważniejszemu, np. 1/2, 1/5, 1/7. Po określeniu ocen zgonie ze skalą Saaty`ego na każdym poziomie hierarchii tworzone są kwadratowe macierze porównań nazywane również macierzami preferencji, które przyjmują następującą ogólną postać:              1.../1/1 ............ ...1/1 ...1 ,2,1 ,22,1 ,12,1 nn n n pp pp pp P (1.2.) Następnie dokonuje się normalizacji macierzy, która służy obliczeniu wartości będących sumami wyników normalizacji w kolejnych wierszach. Dzięki tym wartościom możliwe jest obliczenie wag kryterium. Etap 3 Kolejnym krokiem jest weryfikacja zgodności ocen wynikających z porównań parami. W tym celu obliczany jest indeks zgodności ocen CI (ang. Consistency Index), który weryfikuje jakość subiektywnych ocen dokonanych przez decydenta. Wg Saaty`ego definiowany jest on następująco:

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 18

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 19

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 20 Kolejnym etapem jest obliczenie dla każdego wariantu przepływów preferencji nazywanych również przepływami przewyższania. Wyróżniamy przepływy dodatnie oraz ujemne:  Przepływ dodatni: Φ+(

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 21 z kryteriów są najlepsze) i antyidealnego (definiowanego w oparciu o wartości najgorsze). Proces decyzyjny zakłada rozpatrzenie odległości w m-wymiarowej przestrzeni euklidesowej między wektorami wartości opisujących dany wariant a wektorami odpowiadającymi wariantowi idealnemu oraz wariantowi antyidealnemu. Najlepszym wariantem jest ten, którego wektor wartości ma jednocześnie najmniejszą odległość od wektora wariantu idealnego oraz największą od wektora wariantu antyidealnego (Pacholski, 2005). Procedurę obliczeniową możemy podzielić na następujące etapy: Etap 1: Obliczenie znormalizowanych ocen poszczególnych wariantów w świetle kolejnych kryteriów:

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 22

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 23 Końcowy ranking wariantów tworzony jest poprzez uszeregowanie liczby Bordy od wartości największej do wartości najmniejszej (Biruk, 2007).  Metoda Condorceta Metoda Condorceta charakteryzuje się sporządzeniem rankingów rozpatrywanych wariantów w świetle poszczególnych kryteriów a następnie porównaniem wszystkich wariantów parami. Korzystniejszym z wariantów (w dowolnej ich parze) jest ten, który przeważa w świetle większej ilości kryteriów. Natomiast za najlepszy wariant uznawany jest ten, który w każdym porównaniu jest lepszy od innych wariantów.  Metoda Copelanda Metoda ta uznawana jest za rozszerzenie metody Condorceta. Oprócz porównania parami wariantów

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 24 pierwszy została zastosowana przez Claude Shannona, a następnie udoskonalona przez B. McMillana i L. Breimana. Proces obliczeń rozpoczyna się od utworzenia macierzy ocen poszczególnych kryteriów. Następnie dokonuje się przekształcenia macierzy z uwzględnieniem czy dane kryterium ma charakter stymulanty czy też destymulanty zgodnie ze wzorem (Krzemiński, 2010):  w przypadku stymulanty:

Katarzyna Bakunowicz Wielokryterialny wybór lokalizacji lotniska pasażerskiego w woj. podlaskim 25 2. Pojęcie lotniska pasażerskiego 2.1. Definicja lotniska. Podstawowa klasyfikacja lotnisk Zgodnie z art. 2 ust. 4 ustawy Prawo lotnicze (Dz. U. z 2012 roku., poz. 933 z późn. zm.) lotniskiem nazywamy wydzielony obszar na lądzie, wodzie lub innej powierzchni, który jest w całości lub w części przeznaczony do wykonywania startów, lądowań i naziemnego lub nawodnego ruchu statków powietrznych, wraz ze znajdującymi się w jego granicach obiektami i urządzeniami budowlanymi o charakterze trwałym. Obszar ten musi być wpisany do rejestru lotnisk. Bardzo podobną definicję przedstawia również Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ICAO) w Aneksie 14 do Konwencji o międzynarodowym lotnictwie cywilnym. Według ICAO lotnisko to powierzchnia na ziemi lub wodzie (wraz z budynkami, urządzeniami i innym wyposażeniem) przeznaczona w całości lub w części do wykorzystania dla potrzeb przylotów, odlotów i naziemnego ruchu statków powietrznych. Definicja ta różni się od tej przytoczonej za Ustawą jedynie brakiem wzmianki o konieczności wpisaniu obszaru do rejestru lotnisk. Lotniska możemy klasyfikować według różnych kryteriów. Ustawa Prawo lotnicze dzieli lotniska ze względu na dostępność dla użytkowników, a także z uwagi na rolę w polityce rozwoju kraju. Pierwszy podział obejmuje lotniska użytku publicznego (takie, które są otwarte dla wszystkich statków powietrznych w terminach i godzinach ustalonych przez zarządzającego tym lotniskiem i podanych do publicznej wiadomości) oraz lotniska użytku wyłącznego (wykorzystywane przez zarządzającego tym lotniskiem, użytkowników lotniska wymienionych w dokumentacji rejestracyjnej oraz przez innych użytkowników posiadających zgodę zarządzającego lotniskiem). Druga klasyfikacja, tj. ze względu na rolę w polityce rozwoju kraju dzieli lotniska na lokalne (gminne i powiatowe) oraz ponadlokalne (regionalne i krajowe) (Ustawa Prawo lotnicze, 2002). Z kolei Rozporządzenie Ministra transportu, budownictwa i gospodarki morskiej w sprawie klasyfikacji lotnisk i rejestru lotnisk, do tego podziału dodaje także klasyfikację biorącą pod uwagę kryteria techniczne, takie jak: umiejscowienie lotniska, rodzaj drogi startowej, kod referencyjny lotniska, rodzaj przyjmowanych statków powietrznych, kategorię podejść do lądowania oraz kategorię ochrony przeciwpożarowej lotniska. Ponadto występują też takie klasyfikacje lotnisk jak: klasyfikacja ze względu na właściciela (prywatne i państwowe) oraz według charakteru ruchu statków powietrznych (ruch okazjonalny i regularny).