一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法技术

本发明专利技术揭示了一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，在生态航道评价领域应用了木桶理论和模糊数学相关知识，建立了基于木桶综合指数和模糊综合评价的生态航道评价指标体系，既能够反映各指标对系统贡献的木桶效应，又能够反映各指标分等定级的模糊特性，将多指标复杂因素的问题综合为单一数值结果，从而更加客观地评价生态航道的健康水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法
本专利技术涉及一种生态航道评价方法，尤其是涉及一种基于木桶综合指数法和模糊综合评价法的生态航道健康水平的定量评价方法。
技术介绍
生态航道是国内外河流健康理论和实践不断深入、我国生态文明建设不断深入的大背景下提出的新理念。生态航道建设的出发点立足于航道通过能力提升，使航道承载力能够满足经济社会发展的迫切需求，同时又要综合协调航运功能与生态、防洪、取水等其他河流诸功能的关系，实现生态服务的最大化，保障河流生态系统健康。对生态航道的健康状况进行评价，有利于解决生态航道建设缺乏科学性、系统性的问题，评价结果可为航道整治和生态修复工程及其监察审核提供依据，促进生态航道的可持续发展。目前关于生态航道领域相关专利多侧重于航道整治工艺和施工方法方面，少有生态航道评价方法及软件模型的相关专利，而生态航道评价涉及的影响因素和指标众多，需要合适的方法综合各指标情况得到最终评价结果，也需要相应软件工具将计算过程系统化流程化，提高生态航道评价的实用性和准确性。因此，需要提出一种既能反映各指标对系统贡献的木桶效应，又能够反映各指标分等定级的模糊特性，将多因素影响的航道复杂健康状况得以直观体现的生态航道评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，包括：S1，构建生态航道评价指标体系，确定各指标含义及量化计算方式，根据所述量化计算方式计算得到各指标实际得分值；S2，确定各指标阈值，根据所述指标实际得分值和指标阈值，确定各项指标得分；S3，确定各指标和各功能权重；S4，基于木桶理论的综合指数评价法，根据所述指标得分和指标对应的所述权重计算生态航道健康状况综合指数，确定健康状况等级区间；S5，基于模糊综合评价法，得到河段系统各功能对于不同健康状况等级的隶属程度和河段生态航道综合健康水平。优选地，所述方法还包括：S6，对步骤S4和S5中得到的评价结果进行验证，检验所述评价结果的稳定性和可靠性，及分析结果产生的原因。优选地，所述S4中，根据以下计算公式计算生态航道健康状况综合指数，确定健康状况等级区间，所述计算公式如下：式中，WHIc为基于木桶理论的航道健康状况综合指数，Ii为第i项指标得分，wi为第i项指标对应的权重，n为大于等于1的整数。优选地，所述S5包括：S51，确定各指标与生态航道健康程度的响应关系；S52，根据所述响应关系将指标分为正向和逆向指标，选择对应的计算方式计算出每项指标对不同健康状况等级的隶属度，形成隶属度矩阵；S53，利用模糊合成算子M(·，+)和各指标对功能层的权重进行模糊变换，得到每项功能对不同健康状况的隶属程度；再利用模糊合成算子M(·，+)和各功能的权重进行模糊变换，得到生态航道总体健康状况对不同健康状况的隶属程度；S54，由步骤S54中求得的最大隶属度确定评价对象的健康状况等级。优选地，步骤S52中，所述正向指标的健康隶属度计算公式为：当x＞s1时，r1＝1；r2＝……ra＝0。当si+1＜x＜si时，ri＝1-ri+1。当x＜sa时，ra＝1；r1＝……ra-1＝0。所述逆向指标的健康隶属度计算公式为：当x＜s1时，r1＝1；r2＝……ra＝0。当si＜x＜si+1时，ri＝1-ri+1。当x＞sa时，ra＝1；r1＝……ra-1＝0。其中，x表示各指标的实际得分值，si和si+1表示指标第i级和第i+1级的健康标准值，a表示健康状况等级数，其为大于等于1的整数，ri、ri、ri+1、ra-1、ra分别表示指标对第1级、第i级、第i+1级、第a-1级和第a级健康程度的隶属度。优选地，步骤S53中，所述每项功能对不同健康状况的隶属程度的计算公式如下：其中，Bk表示每项功能对不同健康状况的隶属程度，m表示各功能层下的指标数，wj表示各个指标的权重，且m个指标权重之和为1，rjk为第j个指标对于第1、2、3……m级分别的健康隶属度，k＝1,2,…,n，且m，k均为大于等于1的整数。优选地，步骤S6中，至少可通过敏感性分析、情景分析方法对步骤S4和S5中得到的评价结果进行验证。优选地，步骤S2中，根据航道的流域特点、相关国家标准及相似区域研究成果确定指标的阈值，形成评价等级标准集合。优选地，步骤S3中，各指标权重和各功能权重至少可采用专家打分法、层次分析法、熵值法、组合赋权法进行确定，依据各指标对于功能层，和各功能对于准则层不同的重要性程度，不等分权重。优选地，步骤S53中，每项功能对不同健康状况的隶属程度Bk可利用MATLAB软件进行运算。本专利技术的有益效果是：本专利技术在生态航道评价相关领域应用了木桶理论和模糊数学相关知识，建立了基于木桶综合指数和模糊综合评价的生态航道评价指标体系，既能够反映各指标对系统贡献的木桶效应，又能够反映各指标分等定级的模糊特性，将多指标复杂因素的问题综合为单一数值结果，从而更加客观地评价生态航道的健康水平。附图说明图1是本专利技术方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例生态航道评价指标体系的结构示意图；图3是本专利技术模糊综合评价法的流程示意图；图4是本专利技术实施例航运功能隶属度的MATLAB计算示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。本专利技术所揭示的一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，在生态航道评价相关领域应用了木桶理论和模糊数学相关知识，建立了基于木桶综合指数和模糊综合评价的生态航道评价指标体系，既能够反映各指标对系统贡献的木桶效应，又能够反映各指标分等定级的模糊特性，将多指标复杂因素的问题综合为单一数值结果，从而更加客观地评价生态航道的健康水平。如图1所示，本专利技术所揭示的一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，包括：S1，构建生态航道评价指标体系，确定各指标含义及量化计算方式，根据所述量化计算方式计算得到各指标实际得分值。具体地，生态航道的各项评价指标均有具体的含义和相应的量化计算公式，依据该公式可计算得到指标实际得分数。S2，确定各指标阈值，根据所述指标实际得分值和指标阈值，确定各项指标得分。具体地，根据航道的流域特点、相关国家标准及相似区域研究成果确定指标的阈值，也即形成评价等级标准集合，如下表1所示，根据步骤S1中得到的指标实际得分值和这里的指标阈值，确定各项指标得分，并根据这些指标得分制定指标相应的得分表。表1确定各指标得分值的阈值S3，确定各指标和各功能权重。具体地，各指标权重和各功能权重可利用专家打分法、层次分析法、熵值法、组合赋权法等进行确定，依据各指标对于功能层，和各功能对于准则层不同的重要性程度，不等分权重。S4，基于木桶理论的综合指数评价法，根据所述指标得分和指标对应的所述权重计算生态航道健康状况综合指数，确定健康状况等级区间。具体地，在生态航道评价指标体系中，当系统的某个功能或指标崩溃时，定会引起河流某项功能或整个河流生态系统的崩溃，这种现象属于典型的短板效应或木桶效应。传统的木桶效应综合指数评价法只是对各级指标进行简单的线性加权，其评价结果无法反映短板效应。因此我们引入基于木桶理论的综合指数评价法，利用对数函数取代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，其特征在于，所述方法包括：S1，构建生态航道评价指标体系，确定各指标含义及量化计算方式，根据所述量化计算方式计算得到各指标实际得分值；S2，确定各指标阈值，根据所述指标实际得分值和指标阈值，确定各项指标得分；S3，确定各指标和各功能权重；S4，基于木桶理论的综合指数评价法，根据所述指标得分和指标对应的所述权重计算生态航道健康状况综合指数，确定健康状况等级区间；S5，基于模糊综合评价法，得到河段系统各功能对于不同健康状况等级的隶属程度和河段生态航道综合健康水平。

【技术特征摘要】
1.一种基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，其特征在于，所述方法包括：S1，构建生态航道评价指标体系，确定各指标含义及量化计算方式，根据所述量化计算方式计算得到各指标实际得分值；S2，确定各指标阈值，根据所述指标实际得分值和指标阈值，确定各项指标得分；S3，确定各指标和各功能权重；S4，基于木桶理论的综合指数评价法，根据所述指标得分和指标对应的所述权重计算生态航道健康状况综合指数，确定健康状况等级区间；S5，基于模糊综合评价法，得到河段系统各功能对于不同健康状况等级的隶属程度和河段生态航道综合健康水平。2.根据权利要求1所述的基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，其特征在于，所述方法还包括：S6，对步骤S4和S5中得到的评价结果进行验证，检验所述评价结果的稳定性和可靠性，及分析结果产生的原因。3.根据权利要求1所述的基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，其特征在于，所述S4中，根据以下计算公式计算生态航道健康状况综合指数，确定健康状况等级区间，所述计算公式如下：式中，WHIc为基于木桶理论的航道健康状况综合指数，Ii为第i项指标得分，wi为第i项指标对应的权重，n为大于等于1的整数。4.根据权利要求1所述的基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，其特征在于，所述S5包括：S51，确定各指标与生态航道健康程度的响应关系；S52，根据所述响应关系将指标分为正向和逆向指标，选择对应的计算方式计算出每项指标对不同健康状况等级的隶属度，形成隶属度矩阵；S53，利用模糊合成算子M(·，+)和各指标对功能层的权重进行模糊变换，得到每项功能对不同健康状况的隶属程度；再利用模糊合成算子M(·，+)和各功能的权重进行模糊变换，得到生态航道总体健康状况对不同健康状况的隶属程度；S54，由步骤S54中求得的最大隶属度确定评价对象的健康状况等级。5.根据权利要求4所述的基于木桶效应的生态航道模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S52中，所述正向指标的健康隶属度计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天宏，薛晶，丁瑶，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11