一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，按如下步骤进行：(1)城市地下空间灾害现状调查分析；(2)城市地下空间评价指标构建；(3)确定不同危险程度等级；(4)建立灾害决策模型。本发明专利技术针对城市地下空间各灾害所引起的危险性因素相互重叠、无明显界限特征，首次提出基于模糊模式识别，建立城市地下空间灾害决策模型，对城市地下空间多灾种耦合进行量化研究，为城市地下空间实现智慧防灾减灾提供科学合理的决策方法。

A Disaster Decision-making Method for Urban Underground Space Based on Fuzzy Pattern Recognition

The invention discloses a decision-making method for urban underground space disasters based on fuzzy pattern recognition, which is carried out in the following steps: (1) investigation and analysis of urban underground space disasters; (2) construction of evaluation index for urban underground space; (3) determination of different risk levels; (4) establishment of disaster decision-making model. In view of the overlapping and no obvious boundary characteristics of risk factors caused by various disasters in urban underground space, the present invention proposes for the first time a decision-making model of urban underground space disasters based on fuzzy pattern recognition, quantitatively studies the coupling of multiple disasters in urban underground space, and provides a scientific and reasonable decision-making method for wise disaster prevention and mitigation in urban underground space.

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法
本专利技术涉及城市防灾减灾领域，尤其涉及一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法。
技术介绍
城市地下空间的发展是当今中国乃至世界发展的主旋律，综合利用地下空间已经成为缓解城市发展瓶颈的首选技术政策，以地铁和地下公共建筑等为代表的城市地下空间在很大程度上缓解了城市快速发展过程中产生的相关矛盾。而地下空间作为一个封闭空间，高效及时地对灾害的发生做出决策显得非常必要，从而有效地防止灾害的发生和扩大，并对灾害进行快速的控制和恢复。因此，加强城市地下空间智慧防灾决策方法研究具有十分重要的意义。城市地下空间开发热的兴起，也随之暴露出地下空间盲目建设的一系列严重问题，譬如城市地下空间建设不合理，顾此失彼，先建后改等，使得新形势下多灾种耦合的城市地下空间安全决策评价问题显得尤为重要，它不仅可以提高城市地下空间的本质安全程度、实现系统高效的安全控制、建立系统安全的最优方案，同时也为实现城市地下空间安全技术及安全管理的标准化和科学化创造条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是这样实现的：提供一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，所述的方法包括如下步骤：(1)城市地下空间灾害现状研究分析；(2)城市地下空间灾害评价指标构建；(3)确定不同危险程度等级；(4)建立灾害决策模型的步骤：根据采集的数据样本，得到灾害决策模型的指标和指标标准特征值矩阵，运用相对隶属函数，变换为相应的相对隶属度矩阵，再运用基于权广义距离的模糊模式识别模型得到最优相对隶属度矩阵，最终得出城市地下空间灾害决策模型的综合危险级别特征值，计算公式如下：参照Gj可以对城市地下空间灾害危险程度进行评价，并根据危险状态特征值对城市地下空间灾害做出正确的决策并采取有效的措施。进一步的，在步骤(1)中对国内外城市地下空间灾害现状进行深入研究，特别是对城市地下空间火灾、爆炸、地震和水灾发生原因的研究，并对其危害特点进行分析，如表1所示：表1：进一步的，在步骤(2)中城市地下空间火灾、爆炸、地震和水灾结合各灾害所引起的危险性因素之间相互重叠、无明显界限的特征，采用定量综合法和定性分析法相结合，构建科学合理的城市地下空间灾害评价指标体系，如表2所示：表2：进一步的，在步骤(3)中危险程度等级：当Gj＝1时，决策模型处于安全状态；当Gj＝a时，决策模型处于非常危险状态；当1＜Gj＜a，决策模型介于非常危险与安全状态之间。进一步的，在步骤(4)中灾害决策模型共有l个一级指标，每个一级指标含有m个二级指标，共同构成模型评价指标体系，每个二级指标采集n个样本。进一步的，在步骤(4)中指标特征值的相对隶属函数pij和指标标准特征值的相对隶属函数qig，由公式计算：式中——一级指标k中二级指标i的级别为j样本(g的标准值)对灾害危险程度的相对隶属度。进一步的，在步骤(4)中二级指标中的n个样本的权重相同，样本j的权重向量以及满足条件进一步的，在步骤(4)中基于权广义距离的模糊模式识别模型，由公式计算：.式中r——距离参数，r＝1为海明距离，r＝2为欧氏距离，本文选择海明距离r＝1。本专利技术产生的有益效果是：针对城市地下空间各灾害所引起的危险性因素相互重叠、无明显界限特征，首次提出基于模糊模式识别，建立城市地下空间灾害决策模型，对城市地下空间多灾种耦合进行量化研究，为城市地下空间实现智慧防灾减灾提供科学合理的决策方法。为开发集监测、采集、分析和决策四位一体的城市地下空间灾害综合智慧决策模型提供科学合理的分析算法和技术支撑。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)算法先进，本方法针对城市地下空间各灾害所引起的危险性因素相互重叠、无明显界限，首次提出基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策模型；(2)多灾种耦合，本方法由一级指标和二级指标共同构成灾害评价指标体系，建立一级指标的特征值矩阵和标准特征值，从而实现城市地下空间多灾种的耦合，建立城市地下空间多灾种决策模型；(3)分析客观，定量综合法和定性分析法相结合，构建科学合理的城市地下空间灾害评价指标体系，保证了评价的真实性，进而建立准确的决策模型。附图说明图1为城市地下空间灾害决策模型流程图图2为城市地下空间灾害发生机理具体实施方式本专利技术是一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例：一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，包括以下步骤：(1)城市地下空间灾害现状研究分析；(2)城市地下空间灾害评价指标构建；(3)确定不同危险程度等级；(4)建立灾害决策模型的步骤：根据采集的数据样本，得到灾害决策模型的指标和指标标准特征值矩阵，运用相对隶属函数，变换为相应的相对隶属度矩阵，再运用基于权广义距离的模糊模式识别模型得到最优相对隶属度矩阵，最终得出城市地下空间灾害决策模型的综合危险级别特征值。具体实施过程是选取某地铁2号线，对其火灾、爆炸、地震和水灾四种一级指标进行研究分析，得出各一级指标所引发的二级指标，采用定量综合法和定性分析法相结合，构建科学合理的城市地下空间灾害评价指标体系及权重分配，如表2所示：表2：具体实施例以该地铁2号线某车站为例，对该车站的火灾进行具体计算分析。确定不同危险程度等级：危险程度分为5级，即1到5级依次为极小、很小、小、较大、大。该车站的火灾的二级指标由设备损坏、空气污染、次生爆炸、结构损坏和人员伤亡5个二级指标组成，本次计算模型采集4组样本，得到火灾决策模型得到指标特征值矩阵根据相关统计得出火灾决策模型的指标标准特征值矩阵运用相对隶属函数，变换为火灾决策模型的指标相对隶属度矩阵和指标标准相对隶属度矩阵运用基于权广义距离的模糊模式识别模型，距离参数取r＝1，得到火灾决策模型的最优相对隶属度矩阵最终得出火灾的危险级别特征值模型若该地铁有l个一级指标，根据一级指标的权重即可求得该地铁灾害决策模型的综合危险级别特征值，再根据危险程度等级进行评价分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：(1)城市地下空间灾害现状研究分析；(2)城市地下空间灾害评价指标构建；(3)确定不同危险程度等级；(4)建立灾害决策模型的步骤：根据采集的数据样本，得到灾害决策模型的指标和指标标准特征值矩阵，运用相对隶属函数，变换为相应的相对隶属度矩阵，再运用基于权广义距离的模糊模式识别模型得到最优相对隶属度矩阵，最终得出城市地下空间灾害决策模型的综合危险级别特征值，计算公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：(1)城市地下空间灾害现状研究分析；(2)城市地下空间灾害评价指标构建；(3)确定不同危险程度等级；(4)建立灾害决策模型的步骤：根据采集的数据样本，得到灾害决策模型的指标和指标标准特征值矩阵，运用相对隶属函数，变换为相应的相对隶属度矩阵，再运用基于权广义距离的模糊模式识别模型得到最优相对隶属度矩阵，最终得出城市地下空间灾害决策模型的综合危险级别特征值，计算公式如下：参照Gj可以对城市地下空间灾害危险程度进行评价，并根据危险状态特征值对城市地下空间灾害做出正确的决策并采取有效的措施。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，其特征在于，在步骤(1)中对国内外城市地下空间灾害现状进行深入研究，特别是对城市地下空间火灾、爆炸、地震和水灾发生原因的研究，并对其危害特点进行分析。3.根据权利要求2所述的一种基于模糊模式识别的城市地下空间灾害决策方法，其特征在于，在步骤(2)中城市地下空间火灾、爆炸、地震和水灾结合各灾害所引起的危险性因素之间相互重叠、无明显界限的特征，采用定量综合法和定性分析法相结合，构建科学合理的城市地下空间灾害评价指标体系。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵巍平，张建军，温欣，郑繁，黄勇，
申请(专利权)人：唐山工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河北,13