CN116151675A - 一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，包括：构建堤防工程管理现代化评价指标体系；根据构建堤防工程管理现代化评价指标体系，进行评价指标数据与云模型的转换；基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标组合权重；构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；运用基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型进行具体评价。本发明明确了堤防工程管理现代化的内涵和内容，构建了一个多层次的评价指标体系，并建立了基于云模型和熵权组合的评价模型，使堤防管理现代化有了一个较为全面、科学的评价模型。
Description
技术领域
本发明涉及堤防工程现代化评价技术，具体涉及一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法。
背景技术
堤防工程管理现代化是在当代社会经济持续快速发展背景下，建立全方位现代化、规范化、专业化、精细化的堤防工程管理体系的动态进程，是包含管理体制机制、手段、人才等的系统工程。
我国已初步建成实时监测水雨情、监控工情、风险分析和管理、信息共享的堤防工程综合管理系统，目前已有诸多研究剖析堤管现代化的必要性、现存问题及对策。但是对于堤防工程管理现代化及其评价的研究还处于起步阶段，在指标体系层次性和指标全面性上还有待扩充，多数评价属性也难以量化，有必要结合我国目前堤防工程管理特点和实际情况，在充分吸收水利现代化及水利工程管理现代化研究成果的基础上，完善堤防工程管理现代化指标体系，选择合适的评价方法和模型进行多指标综合评价研究。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，将云模型和熵权组合运用于堤防工程现代化评价，建立一个针对堤防工程现代化评价领域的较为全面科学的评价模型。
技术方案：本发明的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，包括以下步骤：
S1、构建堤防工程管理现代化评价指标体系；
S2、根据构建的堤防工程管理现代化评价指标体系，进行评价指标数据与云模型的转换；其中，云模型用三个相互独立的参数：期望Ex、熵En、超熵He来表述一个定性概念；评价指标数据包括定量指标数据和定性指标数据，一个定量指标在不同状态下的t个评价数值综合成一个云模型来表示；定性指标根据需要设定评语等级，根据定性指标的等级评语与取值区间对应关系，进行定性指标数据与云模型转换；
S3、基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标组合权重；首先，基于专家理论确定各指标的权重分配结果，计算各指标的权重云模型参数，并对权重云模型进行精度检验与参数修正，计算修正后的权重云模型中各指标的权重计算值，并对所有指标的权重计算值进行归一化处理得到权重集；其次，根据步骤S2方法得到各指标的云模型，并计算每个指标的熵权值，组成权重向量，并得到最终的客观权重；最后，对于权重向量集的多个权重向量进行任意线性组合得到一个可行的权重向量，根据博弈理论在可行的向量集中找到最合适的组合权重；
S4、构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；首先，收集相关资料，根据步骤S2方法得到各指标的云模型；其次，将定性指标云模型的分值替换定性评语，与原始定量指标数据构成定量评价矩阵，并与步骤S3得到的指标组合权重进行加权计算，重复运行nt次，得到二级指标评价云模型；最后，对二级指标评价云模型计算得到总目标实现云模型和一级指标实现云模型，并将其与评价等级标准的标尺云模型进行对比，确定总目标现代化实现程度评价等级和一级指标现代化实现程度评价等级；
S5、运用基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型进行具体评价。
进一步的，步骤S1具体为：
S11、采用频度分析法，对已存在的相关文件和文献研究中列出的指标进行聚类归纳，进行前瞻性拓展；
S12、采用理论分析法，根据评价对象的构成要素及其内在的联系选取具有代表性的指标；
S13、采用德尔菲法咨询专家意见和主成分分析法结合进行指标优化，构建包含五个一级指标、二十二个二级指标、九十九个三级指标的堤防工程管理现代化评价指标体系；
S14、根据构建的堤防工程管理现代化评价指标体系，确定除划界范围内保洁率达到50％、确权范围内保洁率达到90％、划界范围绿化覆盖率达到50％、确权范围绿化覆盖率达到90％、水土流失治理率达到90％五个定量指标外的所有定性指标的等级评语与取值区间对应关系，如表1所示：
表1指标等级评语与其对应的分值区间
进一步的，步骤S2中建立定量指标数据与云模型转换模型的方法为：
一个定量指标在不同状态下的t个评价数值能够综合成一个云模型来表示，运用逆向云发生器获得期望Ex、熵En、超熵He；计算公式为：
其中，Ex为云模型的期望；En为云模型的熵；He为云模型的超熵；xi为定量指标第i个评价数值；S2为定量指标的方差；t为定量指标评价数值的个数；
或通过下式简化计算求得，此时定量指标对应云模型的超熵He为一指定常数；
进一步的，步骤S2中建立定性指标数据与云模型转换模型的方法为：
定性指标根据需要设定不同数目和实际意义的评语等级，定性指标的评语等级对应的论域为Ω，Ω′为Ω的一个划分：
其中，Ωi为第i级评语等级对应的论域；k为评语等级的数目；
第i级定性评语等级在划分论域上的正态评价云模型称为等级评价云模型，其数字特征为Ti＝(Exi,Eni,Hei)；将T1和Tk分别定义为半降云和半升云时，第i等级的评估值区间为[ai,bi]，其中，i＝1,2,…,k，基于正态云模型的3En规则，第i等级的云参数(Exi,Eni)根据下式计算，超熵Hei为常数；
根据定性基础指标的等级评语与取值区间对应关系，按照上式进行定性指标数据与云模型转换，得到评语等级的云模型参数；
当评价对象的某个指标有多个等级评语值时，采用下式计算该指标对应的等级评价云的期望Ex、熵En、超熵He；
其中，H为等级评语值的数目；Exi′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的期望；Eni′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的熵；Hei′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的超熵。
进一步的，步骤S3具体为：
S31、邀请n位专家给出m个指标的权重分配结果：
其中，i1＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；运用不需要确定度μ(x)的逆向云发生器，经过对指标i1的n个权重评估值进行运算得到权重云模型参数/>
对指标i1的权重云模型进行精度检验与参数修正；运用正向云算法，对修正后的指标i1权重云模型随机生成q个云滴，以云滴点确定度最大时对应的分值为指标i1的权重计算值ωi；对m个指标的权重计算值进行归一化处理得到权重集：
S32、对于指标的各个定性等级评语，根据步骤S2转变得到云模型参数；运用正向云算法对每个云模型生成一个随机的云滴，并将其替换评价结果矩阵中的定性评语；当有m个评价指标的w组原始数据，则有评价指标特征值矩阵：
其中，j1＝1,2,...,w；对特征值矩阵进行归一化得到相对优属度矩阵R＝(ri1j1)m×w,其中/>
为指标归一化的值；计算熵值/>
为归一化后的指标值；第i1个指标的熵权值为：/>
权重向量W(1)＝(X1,X2,...Xi,...,Xm)；重复上述步骤r次后，对于每个指标的r次熵权值求平均即为最终的客观权重；
S33、对于权重向量集{W(1),W(2),...,W(D)}的D个权重向量进行任意线性组合得出一个可行的权重向量：
其中，F为可行的权重向量，αd为权重系数，/>
为第d个权重向量的转置；根据博弈论理论能够在可行的权重向量集中找到最合适的组合权重F*。
更进一步的，步骤S32中对特征值矩阵进行归一化得到相对优属度矩阵的方法为：
当评价指标与总目标呈正相关时采用效益型归一化公式：
其中，
为归一化后的指标值；/>
分别为同一评价指标下不同评价对象的评价指标值/>
中的最大值和最小值；
当评价指标与总目标为负相关关系时采用成本型归一化公式：
更进一步的，步骤S33中根据博弈论理论能够在可行的权重向量集中找到最合适的组合权重F*的方法为：
将原问题转变成权重系数αd使得可行的权重向量F与各个
的差距总和最小，即
其中，d＝1,2,...,D；对其进行求解得到一阶导数条件：
对应于线性方程组为：
对(α1,α2,...,αD)计算最终的系数：
则组合权重为：
进一步的，步骤S4具体为：
S41、收集堤防管理现代化建设相关资料，分析各定性指标达到水平，并邀请专家对各定性指标等级进行评价打分；收集定量基础指标评价数据，对管理单位进行评价；
S42、将每个定性指标的评语等级评价值根据步骤S2转化为云模型；将每个定量指标不同状态下的t个评价数值，运用逆向云算法计算得到云模型；
S43、对二级指标中包含的定性指标云模型生成一个随机云滴；以这个云滴的分值替换定性评语，与原始定量指标数据构成定量评价矩阵；将替换后的定量评价矩阵与步骤S3得到的指标组合权重进行加权计算得到二级指标的一个随机值；
S44、重复S43步骤nt次，得到nt个二级指标随机值，对其进行逆向云计算即得到该二级指标评价云模型；
S45、运用云模型的浮动云算法，对低层次指标评价云模型计算得到高层次指标评价云模型，实现相邻指标层次间的低层次概念向高层次概念提升；在求得所有二级指标评价云模型后，两次迭代进行浮动云计算，从而求得各一级指标云模型和总目标云模型；
S46、运用云模型的除法对总目标云模型和一级指标云模型分别与相应的目标值进行计算，得到总目标实现云和一级指标实现云；将各个实现云与评价等级标准的标尺云进行对比，确定总目标现代化实现程度评价等级和一级指标现代化实现程度评价等级。
本发明的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价系统，包括：
指标体系构建模块，用于构建堤防工程管理现代化评价指标体系；
转换模型构建模块，用于根据堤防工程管理现代化评价指标体系，建立评价指标数据与云模型转换模型；
指标权重确定模块，用于基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标权重；
评价模型构建模块，用于构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；
评价模块，用于运用基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价模型进行具体评价。
本发明的一种装置设备，包括存储器和处理器，其中：
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行上述一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法的步骤。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著技术效果为：在堤防工程规范化管理、堤防工程设施设备管理现代化、堤防工程信息化管理、堤防调度运行及应急处理能力和水生态管理等方面进行堤防工程现代化研究；采用基于云模型与熵权组合的综合评价法，对方案进行评价；使用博弈论进行组合权重的计算，保证组合权重与各原始权重的差距总和最小，使得评价结果更加科学合理；本发明方法能够更好地应用于实际生活中。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为定性指标等级评语与云模型转换图；
图3为总目标及各一级指标现代化实现程度与标尺云对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明的基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，建立的评价指标体系主要针对二级以上堤防，如图1所示，具体步骤如下：
S1、构建堤防工程管理现代化评价指标体系；具体包括：
S11、采用频度分析法，以《水利工程管理考核办法》、省级河道堤防的相应文件、相关文献研究中的内容和精神为基础，对已存在的相关文件和文献研究中列出的指标进行聚类归纳，进行前瞻性拓展；
S12、采用理论分析法，以评价对象的内涵与内容为指导，从全面性、必要性、系统性出发，结合管理实践中的经验和不足，根据评价对象的构成要素及其内在的联系选取具有代表性的指标；
S13、采用德尔菲法咨询专家意见和主成分分析法结合进行指标优化，构建包含五个一级指标、二十二个二级指标、九十九个三级指标的堤防工程管理现代化评价指标体系；
S14、根据构建堤防工程管理现代化评价指标体系，确定除除划界范围内保洁率达到50％、确权范围内保洁率达到90％、划界范围绿化覆盖率达到50％、确权范围绿化覆盖率达到90％、水土流失治理率达到90％五个定量指标外的所有定性指标的等级评语与取值区间对应关系，如表1所示：
表1指标等级评语与其对应的分值区间
S2、根据构建的堤防工程管理现代化评价指标体系，进行评价指标数据与云模型的转换；具体包括：
S21、云模型用三个相互独立的参数：期望Ex、熵En、超熵He来表述一个定性概念。指标数据分为定量指标数据和定性指标数据。一个定量指标在不同状态下的t个评价数值可综合成一个云模型来表示，运用逆向云发生器可获得期望Ex、熵En、超熵He；
其中，Ex为云模型的期望；En为云模型的熵；He为云模型的超熵；xi为定量指标第i个评价数值；S2为定量指标的方差；t为定量指标评价数值的个数；
也可通过式(5)简化计算求得，此时定量指标对应云模型的超熵He为一指定常数；
S22、定性指标可以根据需要设定不同数目和实际意义的评语等级，定性指标的评语等级对应的论域为Ω，Ω′为论域Ω的一个划分：
其中，Ωi为第i级评语等级对应的论域；k为评语等级的数目。
第i级定性评语等级在划分论域上的正态评价云模型称为等级评价云模型，其数字特征为Ti＝(Exi,Eni,Hei)；将T1和Tk分别定义为半降云和半升云时，第i等级的评估值区间为[ai,bi]，其中，i＝1,2,…,k，基于正态云模型的3En规则，第i等级的云参数(Exi,Eni)根据式(7)计算，超熵Hei为常数；
根据表1的定性基础指标的等级评语与取值区间对应关系，按照式(7)进行定性指标数据与云模型转换，取超熵Hei为常数0.005，得到评语等级的云模型参数，如表2所示，生成的云图如图2所示。
表2定性指标等级评语的云模型参数表
当评价对象的某个指标有多个等级评语值时，采用式(8)计算该指标对应的等级评价云的期望Ex、熵En、超熵He；
其中，H为等级评语值的数目；Exi′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的期望；Eni′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的熵；Hei′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的超熵。
S3、基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标组合权重；具体包括：
S31、邀请n位专家给出m个指标的权重分配结果：
其中，i1＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；运用不需要确定度μ(x)的逆向云发生器，经过对指标i1的n个权重评估值进行运算得到权重云模型参数/>
对指标i1的权重云模型进行精度检验与参数修正；运用正向云算法，对修正后的指标i1权重云模型随机生成q个云滴，以云滴点确定度最大时对应的分值为指标i1的权重计算值ωi；对m个指标的权重计算值进行归一化处理得到权重集：
S32、对于指标的各个定性等级评语，根据表1和图2得到云模型参数；运用正向云算法对每个云模型生成一个随机的云滴，并将其替换评价结果矩阵中的定性评语；当有m个评价指标的w组原始数据，则有评价指标特征值矩阵：
其中，j1＝1,2,...,w；运用式(9)、(10)对特征值矩阵进行归一化得到相对优属度矩阵R＝(ri1j1)m×w，其中/>
为指标归一化的值；计算熵值/>
第i1个指标的熵权值为：
权重向量W(1)＝(X1,X2,...Xi,...,Xm)；重复上述步骤r次后，对于每个指标的r次熵权值求平均即为最终的客观权重。
当评价指标与总目标呈正相关时采用效益型归一化公式：
其中，
为归一化后的指标值；/>
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中的最大值和最小值；
当评价指标与总目标为负相关关系时采用成本型归一化公式：
S33、对于权重向量集{W(1),W(2),...,W(D)}的D个权重向量进行任意线性组合得出一个可行的权重向量：
其中，F为可行的权重向量，αd为权重系数，/>
为第d个权重向量的转置；根据博弈论理论能够在可行的权重向量集中找到最合适的组合权重F*，其主要实施方式为将原问题转变成权重系数αd使得F与各个/>
的差距总和最小，即
其中，d＝1,2,...,D；对其进行求解得到一阶导数条件：
对应于线性方程组为：
对(α1,α2,...,αD)计算最终的系数：
则组合权重为：
S4、构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；具体包括：
S41、全面收集单位管理现代化建设相关资料，分析各定性基础指标达到水平，并邀请专家对各定性指标等级进行评价打分。收集定量基础指标评价数据，对管理单位进行评价；
S42、将每个定性指标的评语等级评价值根据步骤S2转化为云模型；将每个定量指标不同状态下的t个评价数值，运用逆向云算法计算得到云模型；
S43、对二级指标中包含的定性指标云模型生成一个随机云滴；以这个云滴的分值替换定性评语，与原始定量指标数据构成定量评价矩阵；将替换后的定量评价矩阵与步骤S3得到的指标组合权重进行加权计算得到二级指标的一个随机值；
S44、重复S43步骤上述步骤nt次，得到nt个二级指标随机值，对其进行逆向云计算即得到该二级指标评价云模型；
S45、运用云模型的浮动云算法，对低层次指标评价云模型计算得到高层次指标评价云模型，实现相邻指标层次间的低层次概念向高层次概念提升；在求得所有二级指标评价云模型后，两次迭代进行浮动云计算，从而求得各一级指标云模型和总目标云模型。
S46、运用云模型的除法对总目标云模型和一级指标云分别与相应的目标值进行计算，得到总目标实现云和一级指标实现云；将各个实现云与评价等级标准的标尺云进行对比，确定总目标现代化实现程度评价等级和一级指标现代化实现程度评价等级。
S5、运用基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型进行具体评价；
调研了解研究区域内堤防工程管理现状的基础，确定堤管现代化评价总目标和各一级指标管理现代化目标值。应用本模型对研究区域内的堤管单位现代化水平进行综合评价，在此基础上确定堤防管理现代化等级评价标准的云模型。
本发明的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价系统，包括：
指标体系构建模块，用于构建堤防工程管理现代化评价指标体系；
转换模型构建模块，用于根据堤防工程管理现代化评价指标体系，建立评价指标数据与云模型转换模型；
指标权重确定模块，用于基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标权重；
评价模型构建模块，用于构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；
评价模块，用于运用基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价模型进行具体评价。
本发明的一种装置设备，包括存储器和处理器，其中：
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行如上述一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法的步骤，并达到与上述方法一致的技术效果。
本发明的一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现如上述一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法的步骤，并达到与上述方法一致的技术效果。
实施例：
根据上述步骤S1：
堤防工程管理现代化的内容包括管理理念现代化，管理体制机制现代化，管理制度化、规范化和法制化，工程设施和管理设施标准化，管理手段现代化，管理队伍现代化，水文化建设这七个方面。
本指标体系的研究对象主要侧重于二级以上堤管单位，包含目标层(A)、准则层(B)和指标层(C、D)。其中，目标层(A)是评估的总目标；准则层(B)是评估的子目标，包括五个一级指标(B1-B5)；指标层(C、D)是总目标在各个方面的更加细致的表现，即22个二级指标(C1-C22)、99个三级指标及重点考核内容(D1-D99)。
基础指标可分为定性、定量评价两类，定量评价为B5中的D90、D91、D93、D94和D96五个指标，其他指标为定性评价。
表2堤防工程规范化管理(B1)
表3堤防工程设施设备管理现代化(B2)
表4堤防工程信息化管理(B3)
表5堤防调度运行及应急处理能力(B4)
表6水生态管理(B5)
根据上述步骤S2：
根据评价指标与云模型转换规则，将评价结果转换为云模型。根据概念层次上升的云模型计算方法得出二级指标云模型如表7所示。
表7W大堤二级指标云参数统计表
根据上述步骤S3：
邀请10名专家对指标体系中各指标层之间的相对权重进行打分，应用基于云模型的主观权重计算方法进行计算，结果如表8所示。
表8主观权重计算结果表
经换算得到基础指标相对总目标的主观权重，如表9所示。
表9A-D主观权重统计表
在实例分析的堤防(W大堤)管理单位所在省份内，选取具有代表性和典型性的11个一级堤管单位和21个二级堤管单位进行评价，获取定性指标评价打分和定量指标数据，按照耦合云模型与熵权法的客观权重确定方法，重复1000次计算出基础指标相对总目标的客观权重，如表10所示。
表10A-D客观权重统计表
对得出的基础指标的两种权重进行一致性检验，d(W(1),W(2))＝0.0459，说明权重一致性好。应用基于博弈论的组合权重计算方法进行组合权重的求取，得到基础指标相对总目标的组合权重，再根据指标体系结构计算各指标层次之间的指标相对权重，如表11所示。
表11组合权重统计表
根据上述步骤S4：
运用式(14)浮动云算法对二级指标云模型计算得到各一级指标云模型参数，统计表如表12所示。
其中，
为第i1个基云的云参数，/>
为第i1个基云对应概念的权重，(Ex,En,He)为综合概念对应云模型的参数。
表12W大堤一级指标云模型参数统计表
同理得到W大堤总体目标云模型参数为(0.830,0.0171,0.005)。
对总目标云和各一级指标云运用式(15)云的除法分别除以其目标值，从而得到其管理现代化实现程度云模型，如表12所示。
表12总目标与一级指标实现程度云参数统计表
计算各一级指标实现程度云及总目标实现程度云与标尺云中各等级云的相似度，如表13所示。并生成云图如附图3所示，其中(a)-(e)依次为B1-B5一级指标实现云与标尺云对比图，(f)为总目标实现云与标尺云对比图。
表13总目标及一级指标实现程度云与标尺云对比
由表13，根据各指标与标尺云中各等级云的相似度最大，确定各指标的评价等级。总目标管理现代化实现程度达到了“初步实现”等级，各一级指标管理现代化实现程度的等级分别为：(基本实现，初步实现，未实现，基本实现，未实现)，如表14所示。
表14总目标与各一级指标等级确定
综上，本发明的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，包括：构建堤防工程管理现代化评价指标体系；根据构建堤防工程管理现代化评价指标体系，建立评价指标数据与云模型转换模型；基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标权重；构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；运用基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型进行具体评价。本发明明确了堤防工程管理现代化的内涵和内容，构建了一个多层次的评价指标体系，并建立了基于云模型和熵权组合的评价模型，使堤防管理现代化有了一个较为全面、科学的评价模型。
Claims (10)
1.一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建堤防工程管理现代化评价指标体系；
S2、根据构建的堤防工程管理现代化评价指标体系，进行评价指标数据与云模型的转换；其中，云模型用三个相互独立的参数：期望Ex、熵En、超熵He来表述一个定性概念；评价指标数据包括定量指标数据和定性指标数据，一个定量指标在不同状态下的t个评价数值综合成一个云模型来表示；定性指标根据需要设定评语等级，根据定性指标的等级评语与取值区间对应关系，进行定性指标数据与云模型转换；
S3、基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标组合权重；首先，基于专家理论确定各指标的权重分配结果，计算各指标的权重云模型参数，并对权重云模型进行精度检验与参数修正，计算修正后的权重云模型中各指标的权重计算值，并对所有指标的权重计算值进行归一化处理得到权重集；其次，根据步骤S2方法得到各指标的云模型，并计算每个指标的熵权值，组成权重向量，并得到最终的客观权重；最后，对于权重向量集的多个权重向量进行任意线性组合得到一个可行的权重向量，根据博弈理论在可行的向量集中找到最合适的组合权重；
S4、构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；首先，收集相关资料，根据步骤S2方法得到各指标的云模型；其次，将定性指标云模型的分值替换定性评语，与原始定量指标数据构成定量评价矩阵，并与步骤S3得到的指标组合权重进行加权计算，重复运行nt次，得到二级指标评价云模型；最后，对二级指标评价云模型计算得到总目标实现云模型和一级指标实现云模型，并将其与评价等级标准的标尺云模型进行对比，确定总目标现代化实现程度评价等级和一级指标现代化实现程度评价等级；
S5、运用基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型进行具体评价。
2.根据权利要求1所述的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，步骤S1具体为：
S11、采用频度分析法，对已存在的相关文件和文献研究中列出的指标进行聚类归纳，进行前瞻性拓展；
S12、采用理论分析法，根据评价对象的构成要素及其内在的联系选取具有代表性的指标；
S13、采用德尔菲法咨询专家意见和主成分分析法结合进行指标优化，构建包含五个一级指标、二十二个二级指标、九十九个三级指标的堤防工程管理现代化评价指标体系；
S14、根据构建的堤防工程管理现代化评价指标体系，确定除划界范围内保洁率达到50％、确权范围内保洁率达到90％、划界范围绿化覆盖率达到50％、确权范围绿化覆盖率达到90％、水土流失治理率达到90％五个定量指标外的所有定性指标的等级评语与取值区间对应关系，如表1所示：
表1指标等级评语与其对应的分值区间
3.根据权利要求1所述的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，步骤S2中建立定量指标数据与云模型转换模型的方法为：
一个定量指标在不同状态下的t个评价数值能够综合成一个云模型来表示，运用逆向云发生器获得期望Ex、熵En、超熵He；计算公式为：
其中，Ex为云模型的期望；En为云模型的熵；He为云模型的超熵；xi为定量指标第i个评价数值；S2为定量指标的方差；t为定量指标评价数值的个数；
或通过下式简化计算求得，此时定量指标对应云模型的超熵He为一指定常数；
4.根据权利要求1所述的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，步骤S2中建立定性指标数据与云模型转换模型的方法为：
定性指标根据需要设定不同数目和实际意义的评语等级，定性指标的评语等级对应的论域为Ω，Ω′为Ω的一个划分：
其中，Ωi为第i级评语等级对应的论域；k为评语等级的数目；
第i级定性评语等级在划分论域上的正态评价云模型称为等级评价云模型，其数字特征为Ti＝(Exi,Eni,Hei)；将T1和Tk分别定义为半降云和半升云时，第i等级的评估值区间为[ai,bi]，其中，i＝1,2,…,k，基于正态云模型的3En规则，第i等级的云参数(Exi,Eni)根据下式计算，超熵Hei为常数；
根据定性基础指标的等级评语与取值区间对应关系，按照上式进行定性指标数据与云模型转换，得到评语等级的云模型参数；
当评价对象的某个指标有多个等级评语值时，采用下式计算该指标对应的等级评价云的期望Ex、熵En、超熵He；
其中，H为等级评语值的数目；Exi′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的期望；Eni′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的熵；Hei′为第i′个等级评语值对应的等级评价云的超熵。
5.根据权利要求1所述的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，步骤S3具体为：
S31、邀请n位专家给出m个指标的权重分配结果：
其中，i1＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；运用不需要确定度μ(x)的逆向云发生器，经过对指标i1的n个权重评估值进行运算得到权重云模型参数/>
对指标i1的权重云模型进行精度检验与参数修正；运用正向云算法，对修正后的指标i1权重云模型随机生成q个云滴，以云滴点确定度最大时对应的分值为指标i1的权重计算值ωi；对m个指标的权重计算值进行归一化处理得到权重集：Ω(ωi1)；
S32、对于指标的各个定性等级评语，根据步骤S2转变得到云模型参数；运用正向云算法对每个云模型生成一个随机的云滴，并将其替换评价结果矩阵中的定性评语；当有m个评价指标的w组原始数据，则有评价指标特征值矩阵：
其中，j1＝1,2,...,w；对特征值矩阵进行归一化得到相对优属度矩阵/>
其中/>
为指标归一化的值；计算熵值/>
为归一化后的指标值；第i1个指标的熵权值为：
权重向量W(1)＝(X1,X2,...Xi,...,Xm)；重复上述步骤r次后，对于每个指标的r次熵权值求平均即为最终的客观权重；
S33、对于权重向量集{W(1),W(2),...,W(D)}的D个权重向量进行任意线性组合得出一个可行的权重向量：
其中，F为可行的权重向量，αd为权重系数，/>
为第d个权重向量的转置；根据博弈论理论能够在可行的权重向量集中找到最合适的组合权重F*。
6.根据权利要求5所述的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，步骤S32中对特征值矩阵进行归一化得到相对优属度矩阵的方法为：
当评价指标与总目标呈正相关时采用效益型归一化公式：
其中，
为归一化后的指标值；/>
分别为同一评价指标下不同评价对象的评价指标值/>
中的最大值和最小值；
当评价指标与总目标为负相关关系时采用成本型归一化公式：
7.根据权利要求5所述的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，步骤S33中根据博弈论理论能够在可行的权重向量集中找到最合适的组合权重F*的方法为：
将原问题转变成权重系数αd使得可行的权重向量F与各个
的差距总和最小，即
其中，d＝1,2,...,D；对其进行求解得到一阶导数条件：
对应于线性方程组为：
对(α1,α2,...,αD)计算最终的系数：
则组合权重为：
8.根据权利要求1所述的一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法，其特征在于，步骤S4具体为：
S41、收集堤防管理现代化建设相关资料，分析各定性基础指标达到水平，并邀请专家对各定性指标等级进行评价打分；收集定量基础指标评价数据，对管理单位进行评价；
S42、将每个定性指标的评语等级评价值根据步骤S2转化为云模型；将每个定量指标不同状态下的t个评价数值，运用逆向云算法计算得到云模型；
S43、对二级指标中包含的定性指标云模型生成一个随机云滴；以这个云滴的分值替换定性评语，与原始定量指标数据构成定量评价矩阵；将替换后的定量评价矩阵与步骤S3得到的指标组合权重进行加权计算得到二级指标的一个随机值；
S44、重复S43步骤nt次，得到nt个二级指标随机值，对其进行逆向云计算即得到该二级指标评价云模型；
S45、运用云模型的浮动云算法，对低层次指标评价云模型计算得到高层次指标评价云模型，实现相邻指标层次间的低层次概念向高层次概念提升；在求得所有二级指标评价云模型后，两次迭代进行浮动云计算，从而求得各一级指标云模型和总目标云模型；
S46、运用云模型的除法对总目标云模型和一级指标云模型分别与相应的目标值进行计算，得到总目标实现云和一级指标实现云；将各个实现云与评价等级标准的标尺云进行对比，确定总目标现代化实现程度评价等级和一级指标现代化实现程度评价等级。
9.一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价系统，其特征在于，包括：
指标体系构建模块，用于构建堤防工程管理现代化评价指标体系；
转换模型构建模块，用于根据堤防工程管理现代化评价指标体系，建立评价指标数据与云模型转换模型；
指标权重确定模块，用于基于云模型、熵权法和博弈论的组合赋权，确定各项指标权重；
评价模型构建模块，用于构建基于云理论的堤防工程管理现代化评价模型；
评价模块，用于运用基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价模型进行具体评价。
10.一种装置设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中：
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行如权利要求1-8任一项所述一种基于云模型与熵权组合的堤防工程现代化评价方法的步骤。
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|---|---|---|---|---|
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| CN117522142A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-02-06 | 中国民用航空飞行学院 | 一种新型的基于云模型的民机试飞项目风险评估方法 |
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| CN116664017B (zh) * | 2023-07-28 | 2023-11-17 | 北京工业大学 | 一种轨道交通公共区域适老性评价方法及系统 |
| CN117522142A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-02-06 | 中国民用航空飞行学院 | 一种新型的基于云模型的民机试飞项目风险评估方法 |
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