[发明专利]一种基于设计参数的施工碳排放预测方法

权利要求书

1.一种基于设计参数的施工碳排放预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据工程定额和已完工工程项目的工程量清单，计算各个已完工工程项目施工过程的碳排放量以及各个已完工工程项目单位体积的施工过程碳排放量，构建单位体积施工过程碳排放数据集；

S2、根据设计规范和以往研究文献，确定影响施工过程碳排放的设计参数清单，并对已完工工程项目对应的设计参数进行提取，构建设计参数数据集；

S3、根据步骤S1的构建的单位体积施工过程碳排放数据集以及步骤S2构建的对应工程项目的设计参数数据集，利用随机森林算法探寻设计参数与施工过程碳排放关联关系，建立基于设计参数的施工过程碳排放预测模型；

S4、判断施工过程碳排放预测模型的精确度，选择袋外数据均方误差最小的模型作为最终的预测模型；

S5、通过最终的预测模型对施工碳排放量进行预测；

所述步骤S3建立基于设计参数的施工过程碳排放预测模型的具体过程包括：

S3-1、确定模型参数值，包括每棵树的最小终端节点数nodesize、森林中的树木总量ntree和随机选择的树的特征变量数mtry；

S3-2、通过随机森林算法对可能影响施工过程碳排放的设计参数进行重要性评估，根据重要性从高到低对设计参数进行排序；

S3-3、根据步骤S3-2中设计参数的重要性顺序，逐一删除重要性指标最低的设计参数，得到施工过程碳排放预测模型；

所述步骤S3-2通过随机森林算法对可能影响施工过程碳排放的设计参数进行重要性评估时，根据置换变量重要性度量方法来确定，其描述变量置换前后袋外数据的均方误差，即计算每棵树置换变量前后袋外数据的均方误差，然后将每棵树的均方误差差值相加，除以总树量；

变量置换前后均方误差变化越大，说明该变量越重要，模型结果对该变量越敏感；计算公式如下：

其中，VI(X_j)表示X_j变量的重要性，1≤j≤mtry；VI(X_j)值越高，变量的重要性越大；表示替换变量X_j后第t棵树的袋外数据的均方误差，表示替换变量X_j前第t棵树的袋外数据的均方误差；

袋外数据均方误差的计算公式如下：

其中，n_t为第t棵树的测试样本集中的样本总量，为第t棵树的第k个测试样本利用预测模型计算出的碳排放预测值，y_tk为第t棵树的第k个测试样本利用基于定额的碳排放预测方法计算出的碳排放预测值。

2.根据权利要求1所述的一种基于设计参数的施工碳排放预测方法，其特征在于，所述步骤S1基于工程定额，通过已完工工程项目的工程量清单，获取各个已完工工程项目施工过程所消耗的资源，利用碳排放因子法，计算各个已完工工程项目施工过程碳排放量，主要涉及施工机械耗用燃油或电力能源产生的碳排放量，单位为kgCO₂eq；

其中，CE为工程项目施工过程碳排放量，CV_j为施工活动j的总工作量，CM_ij为完成单位施工活动j所使用的机械i消耗的机械台班数，C_energy为1个机械台班所消耗的燃油或电力能源数量，EF_f/e为燃油或电力能源的碳排放因子；式中，CV_j来源于工程量清单，CM_ij和C_energy可在工程定额中找到，各国政府和相关文献也都有公布不同地区EF_f/e的具体取值。

3.根据权利要求1所述的一种基于设计参数的施工碳排放预测方法，其特征在于，所述步骤S2根据设计规范和以往研究文献，对各类型工程项目在设计阶段所涉及的各种设计参数进行归类，确定影响施工过程碳排放的设计参数清单，包括基底面积X1、地上建筑面积X2、地下建筑面积X3、建筑高度X4、挖方体积X5、地上层数X6、地下层数X7在内的参数。