一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法及系统技术方案

本发明专利技术属于数据的获取和记录技术领域，公开了一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法及系统，所述基于证据推理的水资源短缺风险分析方法包括：对总目标进行分解，建立总目标的递阶结构模型；计算单元的属性值；运用证据推理方法对计算单元的风险度确定。本发明专利技术利用D‑S证据推理的方法，对多个地区的水资源短缺风险进行评价，得到各地区水资源短缺风险度大小的排序，与实际情况接同表明利用证据理论对各地区的水资源短缺风险度进行评价具有有效性和应用价值。

A method and system of water resources shortage risk analysis based on Evidential Reasoning

The invention belongs to the field of data acquisition and recording, and discloses a method and system for water resource shortage risk analysis based on evidence reasoning. The method of risk analysis of water resource shortage based on evidence reasoning includes the decomposition of the total target, the establishment of the hierarchical structure model of the total target, and the attribute value of the calculation unit; The method of evidential reasoning is used to determine the risk of computing units. The invention uses the method of D S evidence reasoning to evaluate the risk of water shortage in many regions, and get the order of the risk degree of water shortage in various regions, and the same shows that it is effective and applied to evaluate the risk degree of water resources shortage in each area by using the evidence theory.

【技术实现步骤摘要】
一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法及系统
本专利技术属于数据的获取和记录
，尤其涉及一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法及系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：水资源短缺风险主要取决于水资源系统的供给量和需求量是否能达到平衡。水资源供给量受降水、产汇流、蓄水工程、输送路径等因素的影响；而需求量受用水户的节水水平、节水意识等因素的影响，影响水资源短缺风险的因素非常多，并且许多信息的获取具有一定的不确定性，是一个典型的具有不确定性、不完备信息的多目标决策问题。区域水资源短缺风险分析评价是水资源管理的重要组成部分。国内外许多学者开展了这一领域的研究，多集中在水资源短缺风险的定义、风险来源、风险评价与管理等方面。水资源短缺风险性能指标，利用模糊综合评价方法对区域的水资源短缺风险进行了评价；运用信息扩散理论将构建的评价指标离散，建立了模糊评价矩阵对西安市水资源短缺风险进行评价；利用层次分析法确定风险指标的权重并建立供水风险综合评估模型；运用层次分析法和模糊数学隶属度评价法建立了水资源短缺风险评价体系，对湖北汉江生态经济带的水资源短缺风险进行评价。这些方法虽能较好地处理区域水资源短缺风险评价中的模糊性，但对于风险中的不确定性不能精确描述。综上所述，现有技术存在的问题是：水资源短缺由供和需两方面确定，受降雨强度及其时空分布、下垫面条件、水资源工程、水资源运行调度和人类活动等因素的影响，水资源系统演变过程中存在着大量的不确定性因素，导致度量水资源短缺风险特征的指标如流量—频率关系、缺水量—损失关系等都具有不确定性。对于风险中的不确定性不能精确描述。解决上述技术问题的难度和意义：克服水资源短缺风险评估中诸多的不确定性，对水资源短缺风险进行比较精确的评估，可改善风险分析中存在的对风险因素考虑较少和不够合理的状况，对水资源系统安全决策提供科学指导。水资源短缺风险来自自然水循环、人类输水以及用水过程中的各个方面，在实际决策过程中，风险因素的来源和数量都在不断增加，内容也在不断变化，在时间、成本及技术等资源有限的条件下，不可能对所有风险因素都采取相应风险控制措施，只能用合适的方法评估风险因素的可能性和影响程度等形式，判断其风险等级，根据轻重缓急依次采取相应风险规避措施，尽量避免或减少风险损。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法及系统。本专利技术是这样实现的，一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法，所述基于证据推理的水资源短缺风险分析方法包括：对总目标进行分解，建立总目标的递阶结构模型；计算单元的属性值；运用证据推理方法对计算单元的风险度确定。进一步，所述总目标G：待评价的各计算分区为A＝{A1，A2，…，An}；子目标集合U＝{ui|i＝1，2，…，m}，u1：城镇生活用水量缺口最小、目标u2：农业用水量缺口最小、u3：工业用水量缺口最小、u4：生态环境用水量缺口最小；子目标之间的相对权重为wj(j＝1，2，…，m)，利用AHP方法计算得到wj；每个子目标相对应的属性设为ail(i＝1，2，…，4，l＝1，2，3)，分别表示三种配置方案下城镇生活用水、农业用水、工业用水与生态环境用水的缺水量，相对权重为wil；专家集表示为DML(L＝1，2，…，r)，运用层次分析法得出专家的权重，以保证评价的科学性和客观性；H＝{Hk|k＝1，2，…，5}＝{低风险，较低风险，中风险，较高风险，高风险}为专家的评语等级集，H作为识别框架，评语的评价值用比率标尺法确定，取P(H)＝{p(H1)，p(H2)，p(H3)，p(H4)，p(H5)}＝{0.1，0.3，0.5，0.7，0.9}；专家对各个子目标ui的属性ail在评语等级H上分别给出置信度βilk(i＝1，2，…，n，l＝1，2，3，k＝1，2，…，5，满足0≤βilk≤1，Hk(βilk)的含义为属性ail关于评语Hk的置信度为βilk，HΘ(βilk)表示属性ail的未知程度为βilk。进一步，所述基于证据推理的水资源短缺风险分析方法根据专家的各属性的置信度，建立各属性的基本可信度分配函数；由D-S证据合成规则式对各属性的Mass函数进行合成运算，得到子目标的Mass函数，计算得到各子目标确定的评价值，将问题转化为确定性决策问题；利用加权法对各地区的风险度进行优劣排序。进一步包括：步骤一，确定各属性的Mass函数，根据专家给出的各属性在评语等级H上的置信度βilk和各属性的相对权重wil，计算出属性的Mass函数mLl(Hk|ail)，L＝1,2,3，l＝1,2,3，k＝1,2,3,4，i＝1,2,3,4；u1子目标下属性{a11，a12，a13}中a11为关键属性，a12，a13为非关键属性；对关键属性aiq构造Mass函数mLl(Hk|aiq)＝αβilk，式中，系数α为折扣系数，α取值范围为(0,1]，取α＝0.9。mLl(HΘ|aiq)表示对上一级目标支持度的未知程度；对于非关键属性aif计算其Mass函数为：mLl(Hk|aif)＝(wif/wiq)αβilk，其中，wif为非关键属性的权重，wiq为关键属性的权重；步骤二，利用D-S证据合成公式，对各属性的Mass函数合成，得到各位专家关于子目标ui的Mass函数mL(Hk|ui)，mL(HΘ|ui)，L＝1,2,3，在利用证据合成公式对各专家关于子目标ui的Mass函数进行合成，对专家的意见集结，得到关于子目标ui新的Mass函数m(Hk|ui)，m(HΘ|ui)；步骤三，计算出关于各方案在子目标ui上的确定性评价值Si：问题就转化为确定型决策问题；步骤四，根据各评价值的权重，利用加权法可得到各方案的最终评价结果。Ki为各评价值Si的权重。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述基于证据推理的水资源短缺风险分析方法的信息数据处理终端。本专利技术的另一目的在于提供一种所述的基于证据推理的水资源短缺风险分析方法的基于证据推理的水资源短缺风险分析系统，所述基于证据推理的水资源短缺风险分析系统包括：模型构建模块，用于对总目标进行分解，建立总目标的递阶结构模型；计算模块，用于对各个计算单元的属性值给予适当的评价；评价模块，用于运用证据推理方法对计算单元的风险度进行评价。进一步，所述模型构建模块包括：总目标层单元、子目标层单元、子指标层单元。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述基于证据推理的水资源短缺风险分析系统的信息数据处理终端。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：D-S证据理论能够有效地解决由不确定性带来的评价结果不准确问题。本专利技术以萍乡市为研究对象，基于D-S证据理论，根据不同专家的评价意见，通过Dempster合成法则对不确定性信息进行合成，最后将不确定性决策问题转化为确定性决策问题，对其辖区各分区(安源县、湘东区、芦溪县、上栗县、莲花县)的水资源短缺风险进行评价，可以针对性地提出调控方案。水资源短缺风险评价是一类复杂的多目标决策问题，决策的最大难度在于反映目标的属性值的量化，本专利技术利用D-S证据推理的方法，对多个地区的水资源短缺风险进行评价，得到各地区水资源短缺风险度大小的排序，与实际情况接同表明利用证据理论对各地区的水资源短缺风险度进行评价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法，其特征在于，所述基于证据推理的水资源短缺风险分析方法包括：对总目标进行分解，建立总目标的递阶结构模型；计算单元的属性值；运用证据推理方法对计算单元的风险度确定。

【技术特征摘要】
1.一种基于证据推理的水资源短缺风险分析方法，其特征在于，所述基于证据推理的水资源短缺风险分析方法包括：对总目标进行分解，建立总目标的递阶结构模型；计算单元的属性值；运用证据推理方法对计算单元的风险度确定。2.如权利要求1所述的基于证据推理的水资源短缺风险分析方法，其特征在于，所述总目标G：待评价的各计算分区为A＝{A1，A2，…，An}；子目标集合U＝{ui|i＝1，2，…，m}，u1：城镇生活用水量缺口最小、目标u2：农业用水量缺口最小、u3：工业用水量缺口最小、u4：生态环境用水量缺口最小；子目标之间的相对权重为wj(j＝1，2，…，m)，利用AHP方法计算得到wj；每个子目标相对应的属性设为ail(i＝1，2，…，4，l＝1，2，3)，分别表示三种配置方案下城镇生活用水、农业用水、工业用水与生态环境用水的缺水量，相对权重为wil；专家集表示为DML(L＝1，2，…，r)，运用层次分析法得出专家的权重，以保证评价的科学性和客观性；H＝{Hk|k＝1，2，…，5}＝{低风险，较低风险，中风险，较高风险，高风险}为专家的评语等级集，H作为识别框架，评语的评价值用比率标尺法确定，取P（H）＝{p(H1)，p(H2)，p(H3)，p(H4)，p(H5)}＝{0.1，0.3，0.5，0.7，0.9}；专家对各个子目标ui的属性ail在评语等级H上分别给出置信度βilk(i＝1，2，…，m，l＝1，2，3，k＝1，2，…，5)，满足0≤βilk≤1，Hk(βilk)的含义为属性ail关于评语Hk的置信度为βilk，HΘ(βilk)表示属性ail的未知程度为βilk。3.如权利要求1所述的基于证据推理的水资源短缺风险分析方法，其特征在于，所述基于证据推理的水资源短缺风险分析方法根据专家的各属性的置信度，建立各属性的基本可信度分配函数；由D-S证据合成规则式对各属性的Mass函数进行合成运算，得到子目标的Mass函数，计算得到各子目标确定的评价值，将问题转化为确定性决策问题；利用加权法对各地区的风险度进行优劣排序。4.如权利要求3所述的基于证据推理的水资源短缺风险分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彬彬，张晓慧，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：江西,36