基于模糊物元模型的工程項目生態影響后評價

陽大兵,王正中,馬希明

(1.西北農林科技大學基建處,陜西楊凌 712100;2.西北農林科技大學水利與建筑工程學院,陜西楊凌 712100)

基于模糊物元模型的工程項目生態影響后評價

陽大兵1,王正中2,馬希明2

(1.西北農林科技大學基建處,陜西楊凌 712100;2.西北農林科技大學水利與建筑工程學院,陜西楊凌 712100)

根據模糊物元理論、合作博弈理論、并結合海明貼近度,提出了基于合作博弈權重的模糊物元后評價模型(FME-CGW)。將模型應用于黑河中游的生態影響后評價,評價結果表明:黑河流域治理項目對中游生態影響有較明顯改善,評價等級為二級,與其他方法比較,結果基本一致,評價結果合理可靠。對工程項目生態影響后評價模型進行了初步探討,以期為工程項目生態影響后評價研究提供一種實用可操作的定量后評價方法。

工程項目;生態影響后評價;模糊物元模型;合作博弈權重

后評價是工程項目基本建設的重要程序,它對工程項目總結成功經驗和失敗教訓,提高決策水平、管理水平和投資效果有著重要的意義[1]。生態環境影響后評價是工程項目后評價的重要組成部分。后評價方法有有無對比法、前后對比法、層次分析法(AHP)、Delphi法、邏輯框架法(LFA)、成功度評價法、模糊綜合評價法等,但各有局限性和各自的適用范圍[2]。生態環境影響后評價受到多方面因素影響,具有較強的模糊性和不確定性,生態環境后評價屬于多指標模糊不確定綜合評價問題。我國學者蔡文創立了物元分析方法,從對事物的矛盾轉化的形式入手,是解決矛盾和不相容問題的有利工具,已在很多領域得到廣泛的應用[3]。同時,評價結果的準確程度還取決于權重的準確性,客觀地選取權重也是評價結果可靠的一個重要依據。為了避免單一賦權法的隨意性和主觀性,可以采用多種權重賦值法分別賦值,但是各種方法相互獨立,結果在一定程度上可能存在相互矛盾和沖突。基于合作博弈思想的權重賦值法可以很好地解決相互沖突和相互協調的各種權重間的關系。

本文根據模糊物元理論、合作博弈理論和海明貼近度,提出基于合作博弈權重的模糊物元后評價模型。在分析模糊物元原理的基礎上,以黑河流域實測指標和各評價標準等級構造復合模糊物元,采用客觀熵權法和主觀AHP賦權法為基本方法計算各權重向量,根據合作博弈思想計算合作博弈權重,結合海明貼近度,綜合評價黑河流域治理工程對中游生態環境的影響程度。

1 模糊物元理論

1.1 復合模糊物元定義

所謂模糊物元,就是以有序三元組:“事物、特征、模糊量值”作為描述事物。若~R表示模糊物元,M表示事物,C表示事物M的特征,u表示與事物特征C相應的模糊量值,則模糊物元可表示為

如果事物M用n個特征C1,C2,…,Cn和相應的模糊量值u1,u2,…,un來描述,~R為n維模糊物元

如果m個事物用共同的n個特征C1,C2,…,Cn及其相應的模糊量值uij來描述,則~Rmn為m個事物n維復合模糊物元,記作

式中:Mi為第i個事物,i=1,2,…,m;ci為第j項特征,j=1,2,…,n;uij為第i個事物第j項特征對應的模糊量值。

1.2 從優隸屬度

各單項評價指標相應的模糊量值,從屬于標準方案各對應評價指標相應模糊量值的隸屬程度,稱為從優隸屬度[4]。從優隸屬度可表示為

式中:xij表示第i個事物第j項評價指標對應的量值;maxxj和minxj分別表示各事物中第j項評價指標所有量值xij中的最大值和最小值。

1.3 標準模糊物元

由式(3)可以構造n維標準模糊物元~R0n,~R0n的各項由~Rmn內各評價樣本從優隸屬度中的最大值或最小值確定,即

2 合作博弈權重

評價過程中,權重的大小對評價結果有重要的影響,采用多種權重賦值方法可以避免單一方法的主觀性和片面性。多種賦權方法的權重結果相互獨立,但在一定程度上存在著沖突。根據合作博弈理論,合作博弈權重的基本思想是在相互競爭和沖突的不同權重間尋求妥協、均衡和一致,即最小化各權重與可能權重間的偏差[5]。

構造權重集wk={wk1,wk2,…wkn},k=1,2,…L,L個向量的任意線性組合為

3 海明貼近度復合模糊物元

貼近度是指待評價樣本與標準樣本之間的相互接近程度。貼近度越大,表示兩者越接近;反之,則相差越大。本文構造海明貼近度復合模糊物元,根據歐氏貼近度的大小對各方案進行優劣排序,并可進行分類。

4 FME-CGW工程項目生態影響后評價模型

FME-CGW工程項目生態影響后評價模型的評價過程如下:

(1)建立工程項目生態影響后評價指標體系和等級評價標準;由待評價樣本和各等級標準構建復合物元。

(2)采用公式(4)和(5),計算從優隸屬度,構建從優隸屬度復合物元。

(3)確定標準模糊物元~R0n。

(4)以客觀商權賦值法和主觀AHP賦值法計算各權重向量,根據公式(7)計算合作博弈權重。

(5)采用式(9)計算海明貼近度,根據海明貼近度的大小確定待評價樣本的等級。

5 應用實例

以黑河流域為例,說明基于模糊物元的工程項目生態影響后評價模型的應用。本文把黑河中游的實測指標與各評價等級作為事物進行排序,并根據排序結果評定黑河治理工程對中游生態環境的影響程度。

5.1 構建復合物元Rmn

根據文獻[2],建立黑河近期治理項目生態影響后評價指標體系。根據國內外后評價指標等級劃分標準,將指標標準分為五個等級,1級為生態環境明顯改善;2級為生態環境較明顯改善;3級為生態環境微弱改善;4級為生態環境基本無影響;5級為生態環境退化。具體見表1。

表1 黑河流域中游生態影響后評價指標體系及評價標準等級

采用2009年與2001年的資料對比分析,可得各指標實測值[2],并由黑河流域實測指標和各等級標準構建復合物元Rmn。

5.2 構建復合模糊物元~Rmn

根據公式(4)和公式(5),計算各指標的從優隸屬度,則從優隸屬度復合物元為

5.3 確定標準模糊物元~R0n

~R0n的各項是由~Rmn內各評價樣本中從優隸屬度中最大值或最小值確定,本文取最大值1為標準值,則標準模糊物元為

5.4 合作博弈權重

采用主觀AHP賦值法和客觀熵權賦值法分別計算權重向量,并根據公式(7)和公式(8)計算合作博弈權重見表2。

5.5 海明貼近度

采用式(9)計算海明貼近度,根據海明貼近度的大小確定待評價樣本的等級。FME-CGW后評價模型的評價結果見表3。

由表3可看出,黑河中游評價結果為0.5550,最接近于第2級水平0.5932,可得出評價結果為2級水平,即生態環境有較明顯改善,說明黑河流域治理工程對黑河中游生態環境有較明顯改善。與文獻[2]采用AHP物元可拓模型所得的結果完全一致,說明本文FME-CGW后評價模型可以應用于工程項目的生態環境后評價,成果合理可靠。

表2 AHP賦值、熵權賦值及合作博弈權重

表3 FME-CGW后評價模型評價結果

6 結 語

本文根據模糊物元理論、合作博弈理論和海明貼近度,以待評價樣本和各評價等級構建物元,建立基于合作博弈權重的模糊物元生態影響后評價模型。模型應用于黑河流域,評價黑河流域治理工程對黑河中游的生態環境的影響程度。結果證明該工程對生態環境有較明顯的改善。本文FME-CGW后評價模型思路清晰,方法簡單,計算成果可靠合理。說明FME-CGW后評價模型可以評價工程項目對生態環境的影響程度,為后評價提供一種實用可行的方法。

[1]陳守煜,李慶國.多指標半結構性模糊評價法在水利工程后評價中的應用[J].水利學報,2004,35(4):27-32.

[2]丁億凡,唐德善,王 婷.基于AHP物元可拓模型的黑河中游生態影響后評價[J].水電能源科學,2011,29(5):106-108.

[3]李紹飛.改進的模糊物元模型在灌區農業用水效率評價中的應用[J].干旱區資源與環境,2011,25(11):175-181.

[4]潘 峰,梁 川,王志良,等.模糊物元模型在區域水資源可持續利用綜合評價中的應用[J].水科學進展,2003,14(3):271-275.

[5]遲道才,馬 濤,李 松.基于博弈論的可拓評價方法在灌區運行狀況評價中的應用[J].農業工程學報,2008,24(8):36-39.

Ecological Impact Post-assessment of Projects Based on Fuzzy Matter-element Model

YANG Da-bing1,WANG Zheng-zhong2,MA Xi-ming2
(1.Capital Construction Department,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi712100,China;2.College of Water Resources and Architectural Engineering,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi712100,China)

Based on fuzzy matter-element theory,cooperative game theory and Hamming approach degree,the FME-CGW post-assessment model is proposed to assess the ecological impact of projects.The derivedmodel is applied to the ecological impact post-evaluation in Heihe basin.The results show that the treatment project in Heihe basin is benefical to the ecological environment of the middle reach of Heihe River,and the ecologial environment of Heihe basin has been improved obviously.The results are reasonable and satisfactory by comparing to the other methods.This study is a preliminary discussion for the ecological impact post-evaluation model of projects,and could provide a practical and feasible method for ecological impact post-evaluation.

project;ecological impact post-assessment;fuzzy matter-element model;cooperative game weight

X820.6

A

1672—1144(2012)02—0093—04

2011-12-30

2012-01-25

陽大兵(1974—),男(漢族),江西萍鄉人,工程師,主要從事工程項目管理工作。