[发明专利]一种河湖水系连通工程方案优选模型灵敏度分析方法

摘要

本发明涉及一种河湖水系连通工程方案优选模型灵敏度分析方法，包括建立指标体系；建立组合赋权法；确定Vague值；初选Vague集评分函数模型；指标属性值变化灵敏度分析；指标权重值变化灵敏度分析；选取最佳方案。本发明对主观、客观赋权法组合，基于组合权重与原权重之间偏差尽可能小的思想，求取各项指标的组合权值，这样更好地兼顾主观赋权法和客观赋权法的优势，得到的组合权重更符合实际需求。基于云模型对Vague集评分函数模型在各指标属性值及权重值的不确定性和模糊性下决策结果的鲁棒性分析，为客观评价不同Vague集评分函数模型的优劣提供新的参考依据，进而有助于决策者选择合适的Vague集评分函数模型得出最佳决策方案。

主权项

一种河湖水系连通工程方案优选模型灵敏度分析方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：建立指标体系的步骤：通过文献调研、实地调查和评估，根据资源‑社会‑经济‑生态‑环境‑工程模型，确立指标体系建立原则，构建河湖水系连通方案的评价指标体系，将指标划分为定性指标和定量指标，并确定它们的数值；建立组合赋权法的步骤：选择多个主观赋权法和多个客观赋权法，根据概率统计方法对选择的主、客观权重法计算的权重处理，得到主观权重向量和客观权重向量，将两者合成建立河湖水系连通方案评估指标的组合赋权法，并计算各指标的权重值，具体过程如下：河湖水系连通方案评价指标赋权：分别选用p种主观赋权法和q种客观赋权法对河湖水系连通方案评价指标赋权，可以得到主观权重向量ω1，ω2，……，ωp和客观权重向量ωp+1， ωp+2， ……，ωp+q，其中ωi=(ω1i，ω2i，……，ωni)T；对河湖水系连通方案评价指标的权重向量分组处理：河湖水系连通评价指标p个主观权重向量和q个客观权重向量分别作为一个均匀分布随机变量样本，求它们的期望值并归一化，分别得到主观权重向量和客观权重向量；基于主观权重向量和客观权重向量计算河湖水系连通方案评价指标的组合权重ω，计算公式如下，式中和的概率分别取为a和b：a和b系数通过构建优化模型计算：目标函数为组合权重向量与原主、客观权重向量之间的偏差综合尽可能小，如下式：上述优化模型可以利用MATLAB求解，可以a、b和ω；确定Vague值的步骤：根据河湖水系连通工程方案评价的定性指标和定量指标属性值大小，以及计算的各指标权重，计算每个指标的相对隶属度，包括真隶属度、假隶属度和未知度，从而确定每个河湖水系连通工程方案的Vague值，相对隶属度计算方式如下：设河湖水系连通工程方案决策矩阵为X={xij}，xij表示第j方案的第i个指标属性值，i=1， 2， ……，m；j=1，2，……，n；将决策矩阵X变换为相对隶属度矩阵μ={μij}m×n，根据矩阵μ来定义方案的支持指标集、中立指标集和反对指标集：若μij≥λU，则第i个指标对于第j个方案满意，或称第j个方案支持第i个指标i=1， 2， ……，m；j=1，2，……，n；若μij≤λL，则第i个指标对于第j个方案不满意，或称第j个方案反对第i个指标i=1， 2， ……，m；j=1，2，……，n；若λL≤μij≤λU，则第i个指标对于第j个方案中立，或称第j个方案不支持不反对第i个指标i=1， 2， ……，m；j=1，2，……，n；设指标的权重向量为ω=(ω1，ω2，……，ωm)，对于任意一个河湖水系连通工程方案xj∈X，在m个指标上满足要求的程度可用一个Vague值表示，即vj=[t(xj)，1‑f(xj)]，其中，t(xj)等于方案xj的支持指标集中的指标对应权重之和；f(xj)等于方案xj的反对指标集中的指标对应权重之和；初选Vague集评分函数模型的步骤：基于各河湖水系连通工程方案Vague值，选用多个Vague集评分函数模型计算方案的评价值，利用投票模型和Vague集评分函数模型原理分析各评分函数模型的合理性来初选模型，剔除不合理模型；指标属性值变化灵敏度分析的步骤：在单一河湖水系连通方案指标属性值变化情况下，利用初选的Vague集评分函数模型计算河湖水系连通工程方案的评价值；基于云模型，将初步选择的Vague集评分函数模型的综合评价值作为样本数据来生成参数表和云图；指标属性值变化灵敏度分析过程：假定河湖水系连通工程方案评价指标的可能取值区间为(0，r″)，指标归一化后值的区间在[0，1]内；给赋初值r0，取r0=0.01，步长确定为Δr=0.01；其他指标属性值不变，利用初选Vague集评分函数模型计算各河湖水系连通工程方案的综合评价值；令，重复“其他指标属性值不变，利用初选Vague集评分函数模型计算各河湖水系连通工程方案的综合评价值”，直到；重复以上步骤，依次统计在其他指标属性值变化的整个取值区间各河湖水系连通工程方案的综合评价值；以各河湖水系连通工程方案在指标属性值变化情况下所得的综合评价值为样本数据，通过逆向云得到各河湖水系连通工程方案的云模型Ex，En，He，然后生成云图；指标权重值灵敏度分析的步骤：在多个指标的权重值同时变化情况下，利用初选的Vague集评分函数模型计算河湖水系连通工程方案的评价值；基于云模型，将初选的Vague集评分函数模型的综合评价值作为样本数据，生成参数表和云图；多个权重同时变化灵敏度分析具体过程如下：给ω1赋初值ω0，取ω0=0.01；用计算机生成1组随机权重ω2，ω3，……，ωj，……，ωy，满足权重之和为1—ω0，形成1组随机权重集合W1=｛ω0，ω2，ω3，……，ωj，…….，ωy｝；根据以上得到的随机权重集合，利用初选Vague集评分函数模型计算各河湖水系连通工程方案的综合评价值；改变ω1=ω1+ω0，然后重复以上“用计算机生成1组随机权重ω2，ω3，……，ωj，……，ωy，满足权重之和为1—ω0，形成1组随机权重集合W1=｛ω0，ω2，ω3，……，ωj，……，ωy｝”至“根据以上得到的随机权重集合，利用初选Vague集评分函数模型计算各河湖水系连通工程方案的综合评价值”，直到ω1=1，即可得到各河湖水系连通工程方案综合评价值矩阵集合；分别分析ω2，ω3，……，ωj，……，ωy的灵敏度；根据ω1，ω2，ω3，……，ωj，……，ωy的各河湖水系连通工程方案综合评价值，将其作为云模型的样本数据来生成参数表和云图；选取最佳方案的步骤：对比不同Vague集评分函数对河湖水系连通工程方案决策结果的鲁棒性，选择决策结果鲁棒性最佳的Vague集评分函数，并将鲁棒性最佳的Vague集评分函数的评价结果作为最终结果。