CN113627689B - 基于critic与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法 - Google Patents

基于critic与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法 Download PDF

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Abstract

基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法，本发明涉及村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法。本发明的目的是为了解决现有路径优化方法侧重距离成本计算，而忽视时间成本与生态影响，导致村镇垃圾移动化处理设备调度效率低，成本高的问题。过程为：一：建立评价指标体系；二：采集确定综合成本所需的数据；三：完善路网属性；四：计算环境成本；五：计算时间成本；六：基于环境成本和时间成本，采用熵值法对环境干扰因子赋值；七：基于环境成本、时间成本和环境干扰因子，计算综合成本；八：提出移动化处理设备调度路径方案。本发明用于村镇垃圾处理领域。

Description

基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法
技术领域
本发明涉及村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法，属于环境工程学、环境生态学、环境管理学、地理信息科学、遥感科学与技术、计算机技术与交通工程学交叉领域。
背景技术
农村垃圾产生分散，波动趋势复杂，利用可移动的压缩分选、渗滤液处理等小型化设备进行就近处理，成为我国农村环卫问题解决的新兴途径。在传统的垃圾收运过程中，运输成本占垃圾处理总成本的60％以上，从而成为生活垃圾“三化”率提高的重要桎梏之一。在移动化处理设备调度过程中，为应对运输成本问题，也应当结合村镇交通不畅、路况受限的现状，提出移动处理运输成本降低的可行性方法。本方法聚焦于移动化处理设备调度过程中两大焦点问题。首先，在成本计算层面，现有的垃圾收运路径优化技术，集中于将路径长度作为主要的运输经济成本指标。而在实际的应用场景下，是否堵车、人流量、路面平整度、道路宽度、限速、停留时间等因素影响车辆的耗油量与运作时间，从而导致整体的运输成本与计算产生较大偏差。因此，“时间最优”比“距离最优”更适合作为移动化处理设备调度路径优化计算的目标。
其次，在城乡生态建设层面，移动化处理设备调度交通会对周边自然生态系统造成了不可逆的深远影响，如造成土地硬化、荒漠化与水土流失，向周边水环境释放重金属、盐离子、有机污染物等，向大气环境排放汽车尾气与粉尘，造成噪音污染等。而为了满足交通运输需求，道路网络不断扩大发展，通过原生植被破坏、车辆通行致死、噪声灯光恐吓等方式切割动物栖息地，使之破碎化，对哺乳动物、爬行动物等的活动、交流、繁殖行为造成严重干扰，从而直接减少了动物个体数量并影响了动物的基因多样性与物种多样性，对生态系统的稳定性与多样性产生不可逆的深远危害。因此，在对移动化处理设备调度的路径进行优化设计时，应将环境成本作为成本之一纳入规划考量因素中。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有路径优化方法侧重距离成本计算，而忽视时间成本与生态影响，导致村镇垃圾移动化处理设备调度效率低，成本高的问题，从而提出一种基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法。
基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法具体过程为：
步骤一：建立评价指标体系；具体过程为：
步骤一一、定义移动化处理设备调度的时间成本tij；
步骤一二、定义移动化处理设备调度的环境成本eij；
步骤一三、定义移动化处理设备调度的综合成本cij；
步骤二：基于步骤一采集确定综合成本所需的数据；
步骤三：基于步骤二完善路网属性；
步骤四：基于步骤三计算环境成本eij；
步骤五：基于步骤三计算时间成本tij；
步骤六：基于步骤四的环境成本eij和步骤五的时间成本tij，采用熵值法对环境干扰因子赋值；
步骤七：基于步骤四的环境成本eij、步骤五的时间成本tij和步骤六的环境干扰因子γ，计算综合成本；
步骤八：基于步骤七提出移动化处理设备调度路径方案。
本发明的有益效果为：
本发明基于上述背景与技术，提出了一种基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法，以时间代替距离作为经济成本计算的主要根据，将垃圾收集运输对生态环境的不良影响考虑在内，据此收集相关生态地理遥感数据以构建指标体系，并定义包含时间成本与环境成本在内的综合成本，然后基于CRITIC权重法与熵值权重法分别对环境成本与综合成本中的各指标进行权重赋值，从而计算得到垃圾运输路径中各路段的综合成本。本发明实现了通过在规划移动化处理设备调度路径中改良经济成本指标、纳入生态环境指标以及客观赋予各指标权重，建立了一体化且适用性普遍的优化方法，进一步提升了垃圾就地处理的社会、环境、经济友好度，为我国生态文明建设中必不可少的一环——固废管理工作的跨学科领域规划决策提供了参考方法流程。
本发明以“耗时”代替“路径长度”作为经济成本的衡量指标，将限速情况、是否堵车、人流量、路面平整度、道路宽度、停留时间、隧道情况、车辆汇入情况等路况因素考虑在内，以充分体现包括路径长度在内的耗油量、人力成本等额外经济成本，从而更利于经济成本的控制。
本发明基于人口密度分布、土地利用种类、生态系统类型、植物覆盖度、动物分布情况、自然保护区分布情况等数据，将移动化处理设施移动与运行对周边人群健康、生态环境质量的影响纳入到综合成本评价体系当中，使移动化处理设备调度的路径规划决策更加科学合理，提高了村镇垃圾移动化处理设备调度的效率，降低了成本。
本发明在包含涉及多学科领域指标且研究尚未普及深入的评价体系中，对多级指标的权重分配采用客观权重赋值法，以数据的波动性与数据间的关联性作为权重赋值依据，减少了主观权重赋值法的主观性与随意性，使综合评价体系更加客观可靠。
本发明依托GIS技术融合跨越社会、经济、环境、地理、交通等多领域的多元大数据，并在ArcGIS平台实现了数据的结合与可视化，为市政建设工程充分考虑人居环境与生态影响的大趋势提供技术参考。
附图说明
图1为基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法应用流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法具体过程为：
步骤一：建立评价指标体系；具体过程为：
步骤一一、定义移动化处理设备调度的时间成本tij；
步骤一二、定义移动化处理设备调度的环境成本eij；
步骤一三、定义移动化处理设备调度的综合成本cij；
步骤二：基于步骤一采集确定综合成本所需的数据；
步骤三：基于步骤二完善路网属性；
步骤四：基于步骤三计算环境成本eij；
步骤五：基于步骤三计算时间成本tij；
步骤六：基于步骤四的环境成本eij和步骤五的时间成本tij，采用熵值法对环境干扰因子赋值；
步骤七：基于步骤四的环境成本eij、步骤五的时间成本tij和步骤六的环境干扰因子γ，计算综合成本；
步骤八：基于步骤七提出移动化处理设备调度路径方案。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述步骤一一中定义移动化处理设备调度的时间成本tij；具体过程为：
时间成本由耗时决定；耗时计算需要考虑的因素有：道路限速、道路宽度、路线长度、车流量、道路平整度、车辆汇入频率、隧道分布情况等；在实际操作时，道路限速与路线长度可直接用于耗时计算；道路宽度、车流量、路面平整度、车辆汇入频率、隧道分布情况对耗时具体数值的影响需要通过实地测量统计或文献报告查询获得。
移动化处理设备调度的时间成本计算公式如下所示：
Figure GDA0003286955550000041
式中：tij为通过i，j两节点(i和j是道路节点的代号，(节点分交叉点和终点两种))之间移动化处理设备调度的时间成本；lij为i，j两节点之间移动化处理设备调度的道路长度，单位为km；vij为i，j两节点之间的移动化处理设备行驶速度，单位为km/h，由道路限速决定；tx为道路宽度、车流量、路面平整度、车辆汇入频率和隧道分布情况等因素中的一个或多个造成的时间延迟，单位为h；所述多个为2个、3个、4个或5个；n为造成时间延迟因素的个数(时间延迟因素指道路宽度、车流量、路面平整度、车辆汇入频率、隧道分布情况等)；
所述步骤一二中定义移动化处理设备调度的环境成本eij；具体过程为：
环境成本由移动化处理设备调度途径道路所在的生态环境与人口信息决定，需要考虑到道路周边的土地保护需求、受到影响的人口规模、对噪音的削减能力、生态系统对完整性的依赖性等，据此，可定义相应的三级指标为：土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度、生态不可分割度等。
其中，土地保护需求由土地退化态势决定，土地退化态势越严重，土地退化态势评价分数越低，土地保护需求越强烈，环境成本越高。影响人口规模由人口密度决定，人口密度越大，被移动化处理设备调度影响的人口规模越大，环境成本越高。降噪物密度由植物覆盖度决定，植物覆盖度越大，植物对移动化处理设备调度时产生的噪音的削减能力越强，环境成本越低。生态不可分割度由生物丰度指数决定，生物丰度指数越高，当地的食物链越复杂，受到人为干扰的程度越低，越不应被移动化处理设备调度干扰，生态不可分割度越高，环境成本越高。
移动化处理设备调度的环境成本计算公式如下所示：
Figure GDA0003286955550000051
式中：eij为通过i，j两节点之间移动化处理设备调度的环境成本；λy为第y个环境成本三级指标的权重；eij,y为i，j两节点之间第y个环境成本三级指标；p为环境成本三级指标的个数；
所述三级指标为土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度和生态不可分割度等；
所述步骤一三中定义移动化处理设备调度的综合成本cij；具体过程为：
将移动化处理设备调度寻优需要考虑的时间成本与对周边环境的影响纳入指标，定义评价总指标(一级指标)为移动化处理设备调度的综合成本；
移动化处理设备调度的综合成本(一级指标)包含时间成本tij与环境成本eij两个二级指标：
cij＝tij+γeij
式中：cij为i，j两节点之间移动化处理设备调度的综合成本；γ为环境干扰因子，定义为环境成本与时间成本的比值。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述步骤二中基于步骤一采集确定综合成本所需的数据；具体过程为：
移动化处理设备调度的综合成本所需数据为：市政交通数据、社会发展数据和生态地理数据等；
市政交通数据为进行时间成本(二级指标)计算所需要的数据，包括：道路限速、道路长度、道路宽度、车流量、路面平整度、车辆汇入频率和隧道分布情况；
所述道路限速、道路长度和隧道分布情况获取方式为：
通过Open Street Map网站下载路网图，路网图类型为矢量数据，路网图包括：交通路线、道路长度、道路限速和隧道分布情况等；
其中，交通路线提供移动化处理设备调度可以行走的路线；道路长度与道路限速是决定移动化处理设备调度时行驶速度的因素之一，从而影响时间成本(二级指标)；
所述道路宽度、车流量、路面平整度和车辆汇入频率的获取方式为：通过实地调查获得；
其中，道路宽度、车流量、道路平整度、车辆汇入频率、隧道分布情况是造成时间延迟因素，从而影响时间成本(二级指标)；
社会发展数据为人口密度分布情况，人口密度分布情况从World Pop网站下载获得，下载的数据类型为栅格数据；人口密度决定了环境成本(二级指标)下的影响人口规模(二级指标)，与环境成本呈正相关；
生态地理数据为土地退化态势、植物覆盖度和生物丰度指数等信息；
所述土地退化态势、植物覆盖度和生物丰度指数等信息从地理国情监测云平台或全球变化科学研究数据出版系统下载获得，下载的数据类型为栅格数据；
其中，土地退化态势决定了环境成本(二级指标)下的土地保护需求(三级指标)，与环境成本呈负相关；植物覆盖度决定了环境成本(二级指标)下的降噪物密度(三级指标)，与环境成本呈负相关；生物丰度指数决定了环境成本(二级指标)下的生态不可分割度(三级指标)，与环境成本呈正相关。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述步骤三中基于步骤二完善路网属性；具体过程为：
在ArcGIS 10.7软件中加载从Open Street Map网站下载的路网图，打开路网图的“属性表”看到路网图自带的每条路段对应的编号、道路长度、道路限速、隧道分布情况等信息；基于“属性表”已有的数据信息，完善进行移动化处理设备调度综合成本打分所需的数据信息；
步骤三一：在ArcGIS 10.7软件中加载从Open Street Map网站下载的路网图，对于社会发展数据和生态地理数据对应的下载的栅格数据图，通过ArcGIS 10.7“工具包”里的“空间分析”中的“区域分析”功能，得到每条路段对应“像元值”的统计数据(如最大值、最小值和平均值)，为给生态环境保护工作提供余地，此处推荐选择使环境成本偏大的值(如土地退化态势评价分数的最小值、人口密度的最大值、植物覆盖度的最小值、生物丰度指数的最大值)，将统计数据添加到路网图自带的“属性表”中，则每条路段具有其对应的环境成本(二级指标)下的三级指标数据；
三级指标为土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度和生态不可分割度等；
步骤三二：对于网络上无法获取而是通过实际调研得到的数据(如道路宽度、车流量、道路平整度、车辆汇入频率和隧道分布情况等造成的时间延迟)，在步骤三一得到的“属性表”中添加“字段”，将时间延迟tx添加到路网图自带的“属性表”中。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，所述步骤四中基于步骤三计算环境成本eij；具体过程为：
步骤四一：通过在线SPSS分析软件中的“数据处理”-“生成变量”-“量纲处理”-“正(逆)向化”功能实现；
通过在线SPSS分析软件对环境成本三级指标数据eij,y进行正向化或逆向化无量纲处理，得到无量纲处理后的环境成本各三级指标数据eij,y；具体过程为：
需要进行正向化无量纲处理的三级指标是影响人口规模和生态不可分割度，影响人口规模对应的数据为人口密度，生态不可分割度对应的数据为生物丰度指数；
需要进行逆向化无量纲处理的三级指标是土地保护需求和降噪物密度，土地保护需求对应的数据为土地退化态势，降噪物密度对应的数据为植物覆盖度；
步骤四二：基于CRITIC法对无量纲处理后的环境成本各三级指标数据eij,y分配权重；
在在线SPSS分析软件中，选择“综合分析”-“CRITIC权重”功能，将经过步骤四一处理后的数据放入“分析框”中，点击“确认处理”，得到分析结果；分析结果以表格与图像形式显示，且均有“权重”项目。根据分析结果中的每项三级指标对应的“权重”数据，分配各三级指标的权重大小λy；
步骤四三：基于步骤四一和步骤四二计算各路段的环境成本eij；具体过程为：
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的环境成本，按照环境成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“环境成本”赋值，得到各路段的环境成本eij。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，所述环境成本eij取值范围为0≤eij≤1。
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，所述步骤五中基于步骤三计算时间成本tij；具体过程为：
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的时间成本，按照时间成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“时间成本”赋值，得到各路段的时间成本tij。
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，所述步骤六中基于步骤四的环境成本eij和步骤五的时间成本tij，采用熵值法对环境干扰因子赋值；具体过程为：
步骤六一：将时间成本tij进行归一化无量纲处理；具体过程为：
通过在线SPSS分析软件中的“数据处理”-“生成变量”-“量纲处理”-“归一化”功能实现；
通过在线SPSS分析软件对时间成本tij进行归一化无量纲处理，归一化后时间成本0≤tij≤1；
步骤六二、基于熵值法对环境成本eij和归一化后时间成本tij分配权重；
在线SPSS分析软件中，选择“综合分析”-“熵值法”功能，将经过步骤六一处理后的数据放入“分析框”中，点击“确认处理”，得到分析结果。分析结果以表格形式显示，根据表格中的“权重系数”对环境成本eij与时间成本tij分配权重；
步骤六三、计算环境干扰因子γ：
环境成本eij的权重与时间成本tij的权重比值即为环境干扰因子γ。
其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，所述步骤七中基于步骤四的环境成本eij、步骤五的时间成本tij和步骤六的环境干扰因子γ，计算综合成本；具体过程为：
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的综合成本，按照综合成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“综合成本”赋值，得到各路段的综合成本cij。
其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是，所述步骤八中基于步骤七提出移动化处理设备调度路径方案；具体过程为：
步骤八一：在ArcGIS 10.7中，对路网图使用“网络分析”中的“构建网络数据集“功能，将构建网络数据集过程中设置的“阻抗”设置为“综合成本”；
步骤八二：打开ArcGIS 10.7软件中“工具包”里的“网络分析”中的“最近设施点分析”界面，将“最近设施点分析中的事件点”设置为移动化处理设备的调度终点，将“最近设施点分析中的设施点”设置为移动化处理设备的调度起点，点击“求解”；
步骤八三：在“求解”得到的路径基础上，根据研究区域当地的实际路况，将进行施工或不能通过的地点设置为“障碍点”，进行删除，以避免在进行调度路径计算时将其纳入到路线中，获得最终的移动化处理设备调度路径方案。该路径方案可提高移动式设备调度的时间效率，降低其经济成本，减少其环境影响，有助于建立集经济低耗与环境友好特性为一体的道路交通网络。
其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一
本发明方法于2021年4月应用于江苏省苏州市常熟市的其他类生活垃圾移动化处理设备调度的路径优化。2020年6月1日起，常熟市进入强制垃圾分类时代。目前，常熟市14个乡镇(街道)215个行政村实现垃圾分类全覆盖，全部纳入城乡生活垃圾分类收运处置体系。根据《苏州市(含常熟)生活垃圾分类管理条例》，常熟市生活垃圾采取生活垃圾采取可回收物、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾的四分类法。移动化处理设备调度成本占垃圾处理总成本的60％以上，其成本优化成为促进垃圾无害化的重要一环。将该评价模型用于常熟市其他类生活垃圾移动化处理设备调度路径优化的步骤如下：
步骤一：建立评价指标体系；具体过程为：
步骤一一、定义时间成本；
基于实际数据获取的难易度，本案例中忽略时间延迟因素tx(道路宽度、车流量、道路平整度、车辆汇入频率、隧道分布情况)，时间成本由路径长度与道路限速决定，其计算方式如下所示：
Figure GDA0003286955550000101
式中：lij为i，j两节点之间道路的长度(km)；vij为i，j两节点之间的移动化处理设备行驶速度(km/h)，由i，j两节点之间的道路限速决定；
步骤一二、定义环境成本eij；
基于实际数据获取的难易度，本案例中环境成本指标下的三级指标为：土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度、生态不可分割度，代表数据分别为：土地退化态势、人口密度、植物覆盖度、生物丰度指数。其计算方式如下所示：
eij＝λ1×eij,1+λ2×eij,2+λ3×eij,3+λ4×eij,4
式中：λ1、λ2、λ3、λ4分别为土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度、生态不可分割度的权重；eij,1、eij,2、eij,3、eij,4分别为i，j两节点之间的土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度、生态不可分割度。
步骤一三、定义综合成本cij：
定义评价总指标(一级指标)为移动化处理设备调度的综合成本包含时间成本tij与环境成本eij两个二级指标：
cij＝tij+γeij
式中：cij为i，j两节点之间移动化处理设备调度的综合成本；tij为通过i，j两节点之间移动化处理设备调度的时间成本；γ为环境干扰因子，定义为环境成本与时间成本的比值；eij为通过i，j两节点之间移动化处理设备调度的环境成本。
步骤二：采集综合成本打分所需的数据；
由于本案例中忽略时间延迟因素tx(道路宽度、车流量、道路平整度、车辆汇入频率、隧道分布情况)，所以需要的市政交通数据仅包括：道路限速与道路长度。通过OpenStreetMap网站下载常熟市路网图，其类型为矢量数据，常熟市路网图包括的信息有：交通路线、道路长度、道路限速等；
社会发展数据包括人口密度分布情况，人口密度分布数据来自于World Pop网站，单位为人/公顷，其类型为栅格数据；
生态地理数据中的土地退化态势数据来自于全球变化科学研究数据出版系统发表的的500m全球土地退化态势评价数据集(2000-2018)，其类型为栅格数据，该数据集对土地退化程度的打分区间为[-12,12]，退化程度随数字的减小而增大。
生态地理数据中的植被覆盖度数据来自于全球变化科学研究数据出版系统发表的中国-东盟1km分辨率植被覆盖度数据集，其类型为栅格数据；
生态地理数据中的生物丰度指数来自于全球变化科学研究数据出版系统发表的中国1km生物丰度指数数据集，其类型为栅格数据；
步骤三：完善路网属性；
在ArcGIS 10.7软件中加载从Open Street Map网站下载的路网图，打开路网图的“属性表”可看到路网图自带的每条路段对应的编号、道路长度、道路限速等信息。基于“属性表”已有的数据信息，完善进行移动化处理设备调度综合成本打分所需的数据信息。
对于下载的栅格数据图，通过ArcGIS 10.7“工具包”里的“空间分析”中的“区域分析”功能，得到每条路段对应像元值的统计数据(土地退化态势评价分数的最小值、人口密度的最大值、植物覆盖度的最小值、生物丰度指数的最大值)，将统计数据添加到路网图自带的“属性表”中，则每条路段具有其对应的环境成本(二级指标)下的三级指标数据eij,y(土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度、生态不可分割度)；
步骤四：计算环境成本eij；
步骤四一、将三级指标数据eij,y进行正向化或逆向化无量纲处理；
需要进行正向化无量纲处理的三级指标是影响人口规模、生态不可分割度，其代表数据分别为人口密度、生物丰度指数。需要进行逆向化无量纲处理的三级指标是土地保护需求、降噪物密度，其代表数据分别为土地退化态势、植物覆盖度；
步骤四一通过在线SPSS分析软件中的“数据处理”-“生成变量”-“量纲处理”-“正(逆)向化”功能实现；
步骤四二、基于CRITIC法对环境成本下各三级指标eij,y分配权重；
在在线SPSS分析软件中，选择“综合分析”-“CRITIC权重”功能，将经过步骤四一处理后的数据放入“分析框”中，点击“确认处理”，得到分析结果如下表1所示：
表1CRITIC权重法计算结果
Figure GDA0003286955550000121
Figure GDA0003286955550000131
因此，本案例中环境成本计算公式为：
eij＝0.2287×eij,1+0.0716×eij,2+0.1856×eij,3+0.5141×eij,4
步骤四三、计算各路段的环境成本eij；
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的环境成本，按照环境成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“环境成本字段”赋值，得到各路段的环境成本eij，算得的结果取值范围为0～1；
步骤五：计算时间成本tij；
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的时间成本，按照时间成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“时间成本字段”赋值，得到各路段的时间成本tij；
步骤六：基于熵值法对环境干扰因子赋值；
步骤六一、将时间成本tij进行归一化无量纲处理；
步骤六一通过在线SPSS分析软件中的“数据处理”-“生成变量”-“量纲处理”-“归一化”功能实现，“归一化”后时间成本tij取值范围为0～1，与环境成本eij的取值范围一致；
步骤六二、基于熵值法对环境成本eij与时间成本tij分配权重；
在在线SPSS分析软件中，选择“综合分析”-“熵值法”功能，将经过步骤六一处理后的数据放入“分析框”中，点击“确认处理”，得到分析结果如下表2所示：
表2熵权TOPSIS权重法计算结果
Figure GDA0003286955550000132
步骤六三、计算环境干扰因子γ；
环境成本eij与时间成本tij的权重比值即为环境干扰因子γ，γ＝89.96/10.04＝0.1116；
因此，综合成本的计算公式如下所示：
cij＝tij+0.1116eij
步骤七：计算综合成本；
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，添加“综合成本字段”，按照综合成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“综合成本字段”赋值，得到各路段的综合成本tij；
步骤八：提出移动化处理设备调度路径方案；
步骤八一：在ArcGIS 10.7中，对路网图建立“网络数据集”，将“阻抗”设置为“综合成本”；
步骤八二：打开ArcGIS 10.7“工具包”里的“网络分析”中的“最近设施点分析”界面，将“事件点”设置为移动化处理设备的调度终点，将“设施点”设置为移动化处理设备的调度起点，点击“求解”；
忽略常熟市因修路等因素造成的道路不通情况，至此，可获得包含经济成本与环境影响在内的综合成本最低的常熟市其他类生活垃圾移动化处理设备调度方案，实现了常熟市其他类生活垃圾移动化处理设备调度交通规划在社会、经济、环境等多层面的综合优化。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
步骤一：建立评价指标体系；具体过程为：
步骤一一、定义移动化处理设备调度的时间成本tij；
步骤一二、定义移动化处理设备调度的环境成本eij；
步骤一三、定义移动化处理设备调度的综合成本cij；
步骤二：基于步骤一采集确定综合成本所需的数据；
步骤三：基于步骤二完善路网属性；
步骤四：基于步骤三计算环境成本eij；
步骤五：基于步骤三计算时间成本tij；
步骤六：基于步骤四的环境成本eij和步骤五的时间成本tij，采用熵值法对环境干扰因子赋值；
步骤七：基于步骤四的环境成本eij、步骤五的时间成本tij和步骤六的环境干扰因子γ，计算综合成本；
步骤八：基于步骤七提出移动化处理设备调度路径方案；
所述步骤一一中定义移动化处理设备调度的时间成本tij；具体过程为：
移动化处理设备调度的时间成本计算公式如下所示：
Figure FDA0003565102000000011
式中：tij为通过i，j两节点之间移动化处理设备调度的时间成本；lij为i，j两节点之间移动化处理设备调度的道路长度，单位为km；vij为i，j两节点之间的移动化处理设备行驶速度，单位为km/h，由道路限速决定；tx为道路宽度、车流量、路面平整度、车辆汇入频率和隧道分布情况等因素中的一个或多个造成的时间延迟，单位为h；所述多个为2个、3个、4个或5个；n为造成时间延迟因素的个数；
所述步骤一二中定义移动化处理设备调度的环境成本eij；具体过程为：
移动化处理设备调度的环境成本计算公式如下所示：
Figure FDA0003565102000000021
式中：eij为通过i，j两节点之间移动化处理设备调度的环境成本；λy为第y个环境成本三级指标的权重；eij,y为i，j两节点之间第y个环境成本三级指标；p为环境成本三级指标的个数；
所述三级指标为土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度和生态不可分割度等；
所述步骤一三中定义移动化处理设备调度的综合成本cij；具体过程为：
将移动化处理设备调度寻优需要考虑的时间成本与对周边环境的影响纳入指标，定义评价总指标为移动化处理设备调度的综合成本；
移动化处理设备调度的综合成本包含时间成本tij和环境成本eij两个二级指标：
cij＝tij+γeij
式中：cij为i，j两节点之间移动化处理设备调度的综合成本；γ为环境干扰因子，定义为环境成本与时间成本的比值；
所述步骤二中基于步骤一采集确定综合成本所需的数据；具体过程为：
移动化处理设备调度的综合成本所需数据为：市政交通数据、社会发展数据和生态地理数据等；
市政交通数据为进行时间成本计算所需要的数据，包括：道路限速、道路长度、道路宽度、车流量、路面平整度、车辆汇入频率和隧道分布情况；
所述道路限速、道路长度和隧道分布情况获取方式为：
通过Open Street Map网站下载路网图，路网图类型为矢量数据，路网图包括：交通路线、道路长度、道路限速和隧道分布情况；
所述道路宽度、车流量、路面平整度和车辆汇入频率的获取方式为：通过实地调查获得；
社会发展数据为人口密度分布情况，人口密度分布情况从World Pop网站下载获得，下载的数据类型为栅格数据；人口密度决定了环境成本下的影响人口规模，与环境成本呈正相关；
生态地理数据为土地退化态势、植物覆盖度和生物丰度指数信息；
所述土地退化态势、植物覆盖度和生物丰度指数信息从地理国情监测云平台或全球变化科学研究数据出版系统下载获得，下载的数据类型为栅格数据；
其中，土地退化态势决定了环境成本下的土地保护需求，与环境成本呈负相关；植物覆盖度决定了环境成本下的降噪物密度，与环境成本呈负相关；生物丰度指数决定了环境成本下的生态不可分割度，与环境成本呈正相关；
所述步骤三中基于步骤二完善路网属性；具体过程为：
步骤三一：在ArcGIS 10.7软件中加载从Open Street Map网站下载的路网图，对于社会发展数据和生态地理数据对应的下载的栅格数据图，通过ArcGIS 10.7“工具包”里的“空间分析”中的“区域分析”功能，得到每条路段对应“像元值”的统计数据，将统计数据添加到路网图自带的“属性表”中，则每条路段具有其对应的环境成本下的三级指标数据；
三级指标为土地保护需求、影响人口规模、降噪物密度和生态不可分割度；
步骤三二：对于网络上无法获取而是通过实际调研得到的数据，在步骤三一得到的“属性表”中添加“字段”，将时间延迟tx添加到路网图自带的“属性表”中；
所述步骤四中基于步骤三计算环境成本eij；具体过程为：
步骤四一：通过在线SPSS分析软件对环境成本三级指标数据eij,y进行正向化或逆向化无量纲处理，得到无量纲处理后的环境成本各三级指标数据eij,y；具体过程为：
需要进行正向化无量纲处理的三级指标是影响人口规模和生态不可分割度，影响人口规模对应的数据为人口密度，生态不可分割度对应的数据为生物丰度指数；
需要进行逆向化无量纲处理的三级指标是土地保护需求和降噪物密度，土地保护需求对应的数据为土地退化态势，降噪物密度对应的数据为植物覆盖度；
步骤四二：基于CRITIC法对无量纲处理后的环境成本各三级指标数据eij,y分配权重；
步骤四三：基于步骤四一和步骤四二计算各路段的环境成本eij；具体过程为：
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的环境成本，按照环境成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“环境成本”赋值，得到各路段的环境成本eij；
所述步骤五中基于步骤三计算时间成本tij；具体过程为：
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的时间成本，按照时间成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“时间成本”赋值，得到各路段的时间成本tij；
所述步骤六中基于步骤四的环境成本eij和步骤五的时间成本tij，采用熵值法对环境干扰因子赋值；具体过程为：
步骤六一：将时间成本tij进行归一化无量纲处理；具体过程为：
通过在线SPSS分析软件对时间成本tij进行归一化无量纲处理，归一化后时间成本0≤tij≤1；
步骤六二、基于熵值法对环境成本eij和归一化后时间成本tij分配权重；
步骤六三、计算环境干扰因子γ：
环境成本eij的权重与时间成本tij的权重比值即为环境干扰因子γ；
所述步骤七中基于步骤四的环境成本eij、步骤五的时间成本tij和步骤六的环境干扰因子γ，计算综合成本；具体过程为：
在ArcGIS 10.7中，打开路网图的“属性表”，使用“添加字段“功能，使表格增加一列，显示各路段的综合成本，按照综合成本计算公式，利用ArcGIS 10.7中自带的函数编辑功能对“综合成本”赋值，得到各路段的综合成本cij；
所述步骤八中基于步骤七提出移动化处理设备调度路径方案；具体过程为：
步骤八一：在ArcGIS 10.7中，对路网图使用“网络分析”中的“构建网络数据集“功能，将构建网络数据集过程中设置的“阻抗”设置为“综合成本”；
步骤八二：打开ArcGIS 10.7软件中“工具包”里的“网络分析”中的“最近设施点分析”界面，将“最近设施点分析中的事件点”设置为移动化处理设备的调度终点，将“最近设施点分析中的设施点”设置为移动化处理设备的调度起点，点击“求解”；
步骤八三：在“求解”得到的路径基础上，根据研究区域当地的实际路况，将进行施工或不能通过的地点设置为“障碍点”，进行删除，获得最终的移动化处理设备调度路径方案。
2.根据权利要求1所述基于CRITIC与熵值的村镇垃圾移动化处理设备调度寻优方法，其特征在于：所述环境成本eij取值范围为0≤eij≤1。
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