基于模糊物元模型的工程项目生态影响后评价

阳大兵,王正中,马希明

(1.西北农林科技大学基建处,陕西杨凌 712100;2.西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100)

基于模糊物元模型的工程项目生态影响后评价

阳大兵1,王正中2,马希明2

(1.西北农林科技大学基建处,陕西杨凌 712100;2.西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100)

根据模糊物元理论、合作博弈理论、并结合海明贴近度,提出了基于合作博弈权重的模糊物元后评价模型(FME-CGW)。将模型应用于黑河中游的生态影响后评价,评价结果表明:黑河流域治理项目对中游生态影响有较明显改善,评价等级为二级,与其他方法比较,结果基本一致,评价结果合理可靠。对工程项目生态影响后评价模型进行了初步探讨,以期为工程项目生态影响后评价研究提供一种实用可操作的定量后评价方法。

工程项目;生态影响后评价;模糊物元模型;合作博弈权重

后评价是工程项目基本建设的重要程序,它对工程项目总结成功经验和失败教训,提高决策水平、管理水平和投资效果有着重要的意义[1]。生态环境影响后评价是工程项目后评价的重要组成部分。后评价方法有有无对比法、前后对比法、层次分析法(AHP)、Delphi法、逻辑框架法(LFA)、成功度评价法、模糊综合评价法等,但各有局限性和各自的适用范围[2]。生态环境影响后评价受到多方面因素影响,具有较强的模糊性和不确定性,生态环境后评价属于多指标模糊不确定综合评价问题。我国学者蔡文创立了物元分析方法,从对事物的矛盾转化的形式入手,是解决矛盾和不相容问题的有利工具,已在很多领域得到广泛的应用[3]。同时,评价结果的准确程度还取决于权重的准确性,客观地选取权重也是评价结果可靠的一个重要依据。为了避免单一赋权法的随意性和主观性,可以采用多种权重赋值法分别赋值,但是各种方法相互独立,结果在一定程度上可能存在相互矛盾和冲突。基于合作博弈思想的权重赋值法可以很好地解决相互冲突和相互协调的各种权重间的关系。

本文根据模糊物元理论、合作博弈理论和海明贴近度,提出基于合作博弈权重的模糊物元后评价模型。在分析模糊物元原理的基础上,以黑河流域实测指标和各评价标准等级构造复合模糊物元,采用客观熵权法和主观AHP赋权法为基本方法计算各权重向量,根据合作博弈思想计算合作博弈权重,结合海明贴近度,综合评价黑河流域治理工程对中游生态环境的影响程度。

1 模糊物元理论

1.1 复合模糊物元定义

所谓模糊物元,就是以有序三元组:“事物、特征、模糊量值”作为描述事物。若~R表示模糊物元,M表示事物,C表示事物M的特征,u表示与事物特征C相应的模糊量值,则模糊物元可表示为

如果事物M用n个特征C1,C2,…,Cn和相应的模糊量值u1,u2,…,un来描述,~R为n维模糊物元

如果m个事物用共同的n个特征C1,C2,…,Cn及其相应的模糊量值uij来描述,则~Rmn为m个事物n维复合模糊物元,记作

式中:Mi为第i个事物,i=1,2,…,m;ci为第j项特征,j=1,2,…,n;uij为第i个事物第j项特征对应的模糊量值。

1.2 从优隶属度

各单项评价指标相应的模糊量值,从属于标准方案各对应评价指标相应模糊量值的隶属程度,称为从优隶属度[4]。从优隶属度可表示为

式中:xij表示第i个事物第j项评价指标对应的量值;maxxj和minxj分别表示各事物中第j项评价指标所有量值xij中的最大值和最小值。

1.3 标准模糊物元

由式(3)可以构造n维标准模糊物元~R0n,~R0n的各项由~Rmn内各评价样本从优隶属度中的最大值或最小值确定,即

2 合作博弈权重

评价过程中,权重的大小对评价结果有重要的影响,采用多种权重赋值方法可以避免单一方法的主观性和片面性。多种赋权方法的权重结果相互独立,但在一定程度上存在着冲突。根据合作博弈理论,合作博弈权重的基本思想是在相互竞争和冲突的不同权重间寻求妥协、均衡和一致,即最小化各权重与可能权重间的偏差[5]。

构造权重集wk={wk1,wk2,…wkn},k=1,2,…L,L个向量的任意线性组合为

3 海明贴近度复合模糊物元

贴近度是指待评价样本与标准样本之间的相互接近程度。贴近度越大,表示两者越接近;反之,则相差越大。本文构造海明贴近度复合模糊物元,根据欧氏贴近度的大小对各方案进行优劣排序,并可进行分类。

4 FME-CGW工程项目生态影响后评价模型

FME-CGW工程项目生态影响后评价模型的评价过程如下:

(1)建立工程项目生态影响后评价指标体系和等级评价标准;由待评价样本和各等级标准构建复合物元。

(2)采用公式(4)和(5),计算从优隶属度,构建从优隶属度复合物元。

(3)确定标准模糊物元~R0n。

(4)以客观商权赋值法和主观AHP赋值法计算各权重向量,根据公式(7)计算合作博弈权重。

(5)采用式(9)计算海明贴近度,根据海明贴近度的大小确定待评价样本的等级。

5 应用实例

以黑河流域为例,说明基于模糊物元的工程项目生态影响后评价模型的应用。本文把黑河中游的实测指标与各评价等级作为事物进行排序,并根据排序结果评定黑河治理工程对中游生态环境的影响程度。

5.1 构建复合物元Rmn

根据文献[2],建立黑河近期治理项目生态影响后评价指标体系。根据国内外后评价指标等级划分标准,将指标标准分为五个等级,1级为生态环境明显改善;2级为生态环境较明显改善;3级为生态环境微弱改善;4级为生态环境基本无影响;5级为生态环境退化。具体见表1。

表1 黑河流域中游生态影响后评价指标体系及评价标准等级

采用2009年与2001年的资料对比分析,可得各指标实测值[2],并由黑河流域实测指标和各等级标准构建复合物元Rmn。

5.2 构建复合模糊物元~Rmn

根据公式(4)和公式(5),计算各指标的从优隶属度,则从优隶属度复合物元为

5.3 确定标准模糊物元~R0n

~R0n的各项是由~Rmn内各评价样本中从优隶属度中最大值或最小值确定,本文取最大值1为标准值,则标准模糊物元为

5.4 合作博弈权重

采用主观AHP赋值法和客观熵权赋值法分别计算权重向量,并根据公式(7)和公式(8)计算合作博弈权重见表2。

5.5 海明贴近度

采用式(9)计算海明贴近度,根据海明贴近度的大小确定待评价样本的等级。FME-CGW后评价模型的评价结果见表3。

由表3可看出,黑河中游评价结果为0.5550,最接近于第2级水平0.5932,可得出评价结果为2级水平,即生态环境有较明显改善,说明黑河流域治理工程对黑河中游生态环境有较明显改善。与文献[2]采用AHP物元可拓模型所得的结果完全一致,说明本文FME-CGW后评价模型可以应用于工程项目的生态环境后评价,成果合理可靠。

表2 AHP赋值、熵权赋值及合作博弈权重

表3 FME-CGW后评价模型评价结果

6 结 语

本文根据模糊物元理论、合作博弈理论和海明贴近度,以待评价样本和各评价等级构建物元,建立基于合作博弈权重的模糊物元生态影响后评价模型。模型应用于黑河流域,评价黑河流域治理工程对黑河中游的生态环境的影响程度。结果证明该工程对生态环境有较明显的改善。本文FME-CGW后评价模型思路清晰,方法简单,计算成果可靠合理。说明FME-CGW后评价模型可以评价工程项目对生态环境的影响程度,为后评价提供一种实用可行的方法。

[1]陈守煜,李庆国.多指标半结构性模糊评价法在水利工程后评价中的应用[J].水利学报,2004,35(4):27-32.

[2]丁亿凡,唐德善,王 婷.基于AHP物元可拓模型的黑河中游生态影响后评价[J].水电能源科学,2011,29(5):106-108.

[3]李绍飞.改进的模糊物元模型在灌区农业用水效率评价中的应用[J].干旱区资源与环境,2011,25(11):175-181.

[4]潘 峰,梁 川,王志良,等.模糊物元模型在区域水资源可持续利用综合评价中的应用[J].水科学进展,2003,14(3):271-275.

[5]迟道才,马 涛,李 松.基于博弈论的可拓评价方法在灌区运行状况评价中的应用[J].农业工程学报,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

阳大兵(1974—),男(汉族),江西萍乡人,工程师,主要从事工程项目管理工作。