CN114168899A - 一种绿色生态型市政道路综合评价方法 - Google Patents

Abstract

一种绿色生态型市政道路综合评价方法，具体步骤为：1、构建绿色生态型市政道路评价指标体系；2、确定分析评价中的物元目标；3、划分评价等级数值区间，并确定评价标准云；4、确定待分析评价的事物和各类等级间评价指标的隶属度；5、利用AHP—熵权组合赋值法确立评价指标权重；6、确定待评价事物的关联度；7、确定绿色生态评价等级。该评价方法基于可拓云理论的综合评价模型，建立了一套能够定性、定量分析绿色生态水平的物元可拓云模型，实现了绿色生态评价的可视化云图分析，在绿色生态型市政道路评价中表现性能优越，可行性强，可为绿色生态型市政道路评价提供科学依据。

Description

一种绿色生态型市政道路综合评价方法

技术领域：

本发明属于道路综合评价技术领域，具体为一种绿色生态型市政道路综合评价方法。

背景技术：

随着国家生态文明建设的大力推进，如何将市政道路工程建设与环境保护的关系处理好是当前面临的重要任务。为更好引导市政道路高质量建设，降低对环境破坏，有必要构建绿色生态型市政道路评价方法。

目前，对于绿色生态型市政道路的综合评价研究较少，现有研究多集中于公路，难以体现市政道路断面复杂、人车交互等特点，同时市政道路综合评价涉及指标较多，现有评价方法往往是单一的定量或定性评价，难以反映出评价过程中的随机性和模糊性。

所以现阶段需要研究一种科学有效的方法来实现对绿色生态型市政道路的综合评价。

发明内容：

本发明的目的是提供一种绿色生态型市政道路综合评价方法，该评价方法基于可拓云理论的综合评价模型，建立了一套能够定性、定量分析绿色生态水平的物元可拓云模型，实现了绿色生态评价的可视化云图分析，在绿色生态型市政道路评价中表现性能优越，可行性强，可为绿色生态型市政道路评价提供科学依据。

如上构思，本发明提供技术方案如下：一种绿色生态型市政道路综合评价方法，具体步骤为：

(1)构建绿色生态型市政道路评价指标体系：设定绿色生态型市政道路综合评价作为目标层；将生态环保、品质提升、安全高效、绿色低碳、信息智慧五个要素作为准则层；将准则层指标向下延伸的具体指标作为指标层，形成综合完整的评价体系；

(2)确定分析评价中的物元目标：将绿色生态型市政道路作为评价事物，将绿色生态程度等级作为待评价物元；

(3)划分评价等级数值区间，并确定评价标准云；

(4)确定待分析评价的事物和各类等级间评价指标的隶属度；

(5)利用AHP—熵权组合赋值法确立评价指标权重；使用AHP法计算主观权重，使用熵权法计算客观权重，并按照下式进行组合赋权：

(6)确定待评价事物的关联度：通过确定评价指标权重，进而得到待评价事物的综合云关联度，待评价事物p相对于评价等级j的综合云关联度U_j的计算方法如下：

(7)确定绿色生态评价等级：根据关联度最大原则，综合云关联度最大的U_j所对应的评价等级j即为绿色生态评价等级。

优选的，所述步骤(1)“生态环保”具体指标包括：植被恢复效果A1、生物保护A2、水土环境保护效果A3、空气环境保护效果A4；“品质提升”具体指标包括：新型路面技术应用B1、桥下空间利用率B2、桥梁预制装配率B3、横断面视觉效果B4、景观绿化效果B5；“安全高效”具体指标包括：高性能混凝土使用率C1、道路通行能力指数C2、交通安全指数C3；“绿色低碳”具体指标包括：污水处理与利用率D1、材料回收利用率D2、旧路面材料再生率D3、可再生能源利用率D4；“信息智慧”具体指标包括：BIM技术应用情况E1、智能管控系统覆盖率E2、智能交通设施覆盖率E3。

优选的，所述步骤(2)通过将云模型与物元分析理论融合，用正态云(Ex,En,He)替换物元分析中基本物元列W＝(N,C,R)中的R值，得到可拓云物元表示：其中，N代表绿色生态型市政道路，C代表评价指标，R代表该评价指标对应的特征值。

优选的，所述步骤(3)采用5个等级进行绿色生态型市政道路区间划分，定量指标根据指标值分布范围，定性指标转化为百分制，得到各评价指标的等级界限,并以此为基础将绿色生态型市政道路等级界限信息作为双约束空间[B_min,B_max]，按照模糊性和不确定性开展计算，根据“50％关联度”原则转换得到的参数表示如下：

其中，s代表常数，由模型的随机性和模糊性共同决定。

优选的，所述步骤(4)假设x_i∈W，则x_i隶属于定性概念(Ex,En,He)的隶属度μ_i采用下式计算：

式中，x～N(Ex,En'²)，En'～N(En,He²)。

优选的，所述步骤(5)利用AHP—熵权组合赋值法确立评价指标权重，使用AHP法计算主观权重，使用熵权法计算客观权重，并按照下式进行组合赋权：

具体方法是：使用AHP法确定主观权重：根据步骤(1)构建的绿色生态型市政道路评价指标体系建立判断矩阵A＝(a_ij)_n×n：

矩阵A具有如下性质：

(1)a_ij>0；

(2) a_ij＝1/a_ji(i≠j)；

(3) a_ii＝1

其中，a_ij表示因素i和j相对于评价目标重要程度的标度，目前惯用九个等级对标度及其含义进行确定，即

通过对比层内的影响因素确定其对评价目标的影响程度，再由判断矩阵A确定权重，记为ω₁,ω₂,…,ω_n，其向量形式为W＝(ω₁ω₂…ω_n)^t；

将所构建的判断矩阵按行进行归一化处理，以行为单位求和，最后将求和结果除以矩阵的行数n求其算数平均值作为权重向量，公式如下：

熵权法确定客观权重：对于m个待评价方案，n个评价指标，第j个评价指标的熵H_j可定义为：

式中：

其指标权重为：

乘法组合赋权法确定综合权重：

本发明具有如下的有点和积极效果：

1、本发明针对市政道路的绿色生态评价具有多属性、多层次、较难量化的特点，将计算机领域的云模型与可拓学领域的物元分析方法相结合，建立一套能够同时实现定性、定量分析绿色生态水平的物元可拓云模型，实现了绿色生态评价的可视化云图分析；

2、本发明使用AHP—熵权组合赋值法客观赋予指标权重，改进了AHP法、专家打分法等确定权重过于主观、评价结果片面的不足，也克服了单一评价方法体系不全面、不科学问题，加强了评价的可靠性。

总体而言，本发明提出的基于物元可拓云模型的绿色生态型市政道路综合评价方法，既维持物元可拓法优点，又满足了模糊区间指标的随机性和不确定性，在绿色生态型市政道路评价中表现性能优越，可行性强。整个建模和具体应用过程较为简洁、算法快速、结果清晰，等级明确，可为绿色生态型市政道路评价提供一定的科学参考。

附图说明

图1是本发明的流程框图。

图2是本发明的物元可拓云模型整体计算流程图。

具体实施方式

参考附图，本发明提供一种绿色生态型市政道路综合评价方法，包括如下步骤：

S01：构建绿色生态型市政道路评价指标体系：绿色生态型市政道路评价属于典型的多变量指标综合评价，评价指标的选取应遵循科学性、系统性、独立性、可操作性、目标导向原则，,设定绿色生态型市政道路综合评价作为目标层；生态环保、品质提升、安全高效、绿色低碳、信息智慧五个要素作为准则层；向下延伸出定性、定量具体指标19项。

“生态环保A”具体指标包括：植被恢复效果A1、生物保护A2、水土环境保护效果A3、空气环境保护效果A4；“品质提升B”具体指标包括：新型路面技术应用B1、桥下空间利用率B2、桥梁预制装配率B3、横断面视觉效果B4、景观绿化效果B5；“安全高效C”具体指标包括：高性能混凝土使用率C1、道路通行能力指数C2、交通安全指数C3；“绿色低碳D”具体指标包括：污水处理与利用率D1、材料回收利用率D2、旧路面材料再生率D3、可再生能源利用率D4；“信息智慧E”具体指标包括：BIM技术应用情况E1、智能管控系统覆盖率E2、智能交通设施覆盖率E3，参见下表：

通过上述评价指标体系可以有针对性地对绿色生态型市政道路进行综合、全面的评价。

S02：确定分析评价中的物元目标：将绿色生态型市政道路作为评价事物，将绿色生态程度等级作为待评价物元。将云模型和可拓学领域的物元分析理论深度融合建立了物元可拓云模型，整体计算流程如图2所示。物元分析理论使用有序的三元组描述待评价事物的基本物元，记为：W＝(N,C,R)。其中，N代表绿色生态型市政道路，C代表评价指标，R代表该评价指标对应的特征值，表达如下：

云模型是在概率论和模糊数学理论基础上提出来的一种认知计算模型，可以反映评价指标的模糊性和不确定性，用云模型特征参数(Ex,En,He)来替换物元分析中的R值，得到可拓云物元表示如下：

S03：划分评价等级数值区间，并确定评价标准云：将绿色生态型市政道路区间划分为Ⅰ级至Ⅴ级五个等级。通过咨询专家，定量指标根据指标值分布范围，定性指标转化为百分制，得到各评价指标的等级界限。并以此为基础，将绿色生态型市政道路等级界限信息作为双约束空间[B_min,B_max]，按照模糊性和不确定性进行拓展。根据“50％关联度”原则转换得到的参数表示如下：

其中，s代表常数，由模型的随机性和模糊性共同决定，可以适当调整选取表现性能最佳的值。

S04：确定待分析评价的事物和各类等级间评价指标的隶属度：假设x_i∈W，则x_i隶属于定性概念(Ex,En,He)的隶属度μ_i采用下式计算：

式中，x～N(Ex,En'²)，En'～N(En,He²)

S05：利用AHP—熵权组合赋值法确立评价指标权重：

AHP法确定主观权重：根据S01构建的绿色生态型市政道路评价指标体系建立判断矩阵A＝(a_ij)_n×n：

矩阵A具有如下性质：

(4)a_ij>0；

(5)a_ij＝1/a_ji(i≠j)；

(6)a_ii＝1

其中，a_ij表示因素i和j相对于评价目标重要程度的标度，目前惯用九个等级对标度及其含义进行确定，即

通过对比层内的影响因素确定其对评价目标的影响程度，再由判断矩阵A确定权重，记为ω₁,ω₂,…,ω_n，其向量形式为W＝(ω₁ω₂…ω_n)^t。

将所构建的判断矩阵按行进行归一化处理，以行为单位求和，最后将求和结果除以矩阵的行数n求其算数平均值作为权重向量，公式如下：

熵权法确定客观权重：对于m个待评价方案，n个评价指标，第j个评价指标的熵H_j可定义为：

式中：

其指标权重为：

乘法组合赋权法确定综合权重：

S06：确定待评价事物的关联度：通过确定指标权重，进而得到待评价事物的综合云关联度。待评价事物p相对于评价等级j的综合云关联度U_j的计算方法如下：

S07：确定绿色生态评价等级：根据关联度最大原则，综合云关联度最大的U_j所对应的等级j即为绿色生态评价等级。

本发明将云模型与物元分析理论融合，利用其在处理模糊边界的评价指标和指标定性定量转化的优势，成功量化了绿色生态型市政道路评价中随机、模糊的因素，揭示绿色生态道路评价多目标之间的关联性，有效地规避了物元理论评估中将事物当做定值描述的弊端，可较好应用于多目标评价。针对绿色生态型市政道路建立评价体系，弥补了国内目前针对绿色生态型市政道路评价研究的空白，为绿色生态型市政道路评价提供一定的科学参考。

最后需要指出的是：以上实例仅用于对本发明技术方案的说明，而非限制。尽管参照前述实例已详细地说明了本发明的技术方案，本领域的技术人员仍然可以对其进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。但这些修改或者替换在不脱离本发明精神和原则的情况下，仍包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种绿色生态型市政道路综合评价方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)构建绿色生态型市政道路评价指标体系：设定绿色生态型市政道路综合评价作为目标层；将生态环保、品质提升、安全高效、绿色低碳、信息智慧五个要素作为准则层；将准则层指标向下延伸的具体指标作为指标层，形成综合完整的评价体系；

(2)确定分析评价中的物元目标：将绿色生态型市政道路作为评价事物，将绿色生态程度等级作为待评价物元；

(3)划分评价等级数值区间，并确定评价标准云；

(4)确定待分析评价的事物和各类等级间评价指标的隶属度；

(5)利用AHP—熵权组合赋值法确立评价指标权重；使用AHP法计算主观权重，使用熵权法计算客观权重，并按照下式进行组合赋权：

(6)确定待评价事物的关联度：通过确定评价指标权重，进而得到待评价事物的综合云关联度，待评价事物p相对于评价等级j的综合云关联度U_j的计算方法如下：

(7)确定绿色生态评价等级：根据关联度最大原则，综合云关联度最大的U_j所对应的评价等级j即为绿色生态评价等级。

2.根据权利要求1所述的一种绿色生态型市政道路综合评价方法，其特征在于：步骤(1)所述“生态环保”具体指标包括：植被恢复效果A1、生物保护A2、水土环境保护效果A3、空气环境保护效果A4；“品质提升”具体指标包括：新型路面技术应用B1、桥下空间利用率B2、桥梁预制装配率B3、横断面视觉效果B4、景观绿化效果B5；“安全高效”具体指标包括：高性能混凝土使用率C1、道路通行能力指数C2、交通安全指数C3；“绿色低碳”具体指标包括：污水处理与利用率D1、材料回收利用率D2、旧路面材料再生率D3、可再生能源利用率D4；“信息智慧”具体指标包括：BIM技术应用情况E1、智能管控系统覆盖率E2、智能交通设施覆盖率E3。

3.根据权利要求1所述的一种绿色生态型市政道路综合评价方法，其特征在于：所述步骤(2)通过将云模型与物元分析理论融合，用正态云(Ex,En,He)替换物元分析中基本物元列W＝(N,C,R)中的R值，得到可拓云物元表示：其中，N代表绿色生态型市政道路，C代表评价指标，R代表该评价指标对应的特征值。

4.根据权利要求1所述的一种绿色生态型市政道路综合评价方法，其特征在于：所述步骤(3)采用5个等级进行绿色生态型市政道路区间划分，定量指标根据指标值分布范围，定性指标转化为百分制，得到各评价指标的等级界限,并以此为基础将绿色生态型市政道路等级界限信息作为双约束空间[B_min,B_max]，按照模糊性和不确定性进行拓展，根据“50％关联度”原则转换得到的参数表示如下：

其中，s代表常数，由模型的随机性和模糊性共同决定。

5.根据权利要求1所述的一种绿色生态型市政道路综合评价方法，其特征在于：所述步骤(4)假设x_i∈W，则x_i隶属于定性概念(Ex,En,He)的隶属度μ_i采用下式计算：

式中，x～N(Ex,En'²)，En'～N(En,He²)。

6.根据权利要求1所述的一种绿色生态型市政道路综合评价方法，其特征在于：所述步骤(5)利用AHP—熵权组合赋值法确立评价指标权重，使用AHP法计算主观权重，使用熵权法计算客观权重，并按照下式进行组合赋权：

具体方法是：使用AHP法确定主观权重：根据步骤(1)构建的绿色生态型市政道路评价指标体系建立判断矩阵A＝(a_ij)_n×n：

矩阵A具有如下性质：

(1)a_ij>0；

(2)a_ij＝1/a_ji(i≠j)；

(3)a_ii＝1

其中，a_ij表示因素i和j相对于评价目标重要程度的标度，目前惯用九个等级对标度及其含义进行确定，即

，

通过对比层内的影响因素确定其对评价目标的影响程度，再由判断矩阵A确定权重，记为ω₁,ω₂,…,ω_n，其向量形式为W＝(ω₁ ω₂…ω_n)^t；

将所构建的判断矩阵按行进行归一化处理，以行为单位求和，最后将求和结果除以矩阵的行数n求其算数平均值作为权重向量，公式如下：

熵权法确定客观权重：对于m个待评价方案，n个评价指标，第j个评价指标的熵H_j可定义为：

式中：

其指标权重为：

乘法组合赋权法确定综合权重：

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