（市政工程专业论文）兼容度评价遗传优化系统在城市系统工程中的应用.pdf

兼容度评价遗传优化系统在城市系统工程中的应用摘要综合评价是评价主体为了一定的目的，在数据资料的支持下，从社会、经济、科技等多方面、多角度对某一研究对象进行系统的评定，从而得出被评对象整体性认识的一种判断活动。这一活动过程涉及主体、客体、方法、效果等一系列问题，是一个复杂的过程。评价过程分为选定评价主体、明确评价目的、认识评价对象、确定评价指标体系、选择评价方法、论证评价结果等几个步骤。其中，评价方法的选取处于核心地位。目前国内外提出了很多种综合评价方法，得到了比较好的评价效果，同时为了避免使用单一评价方法的局限性和片面性，近些年又提出了将不同综合评价方法进行组合的组合评价新思想，为综合评价开辟了一条新思路。本文应用组合评价思想，结合兼容度极大化模型在加速遗传算法的基础上提出了一种新的组合评价模型，即基于实数编码加速遗传算法的兼容度极大化模型。兼容度极大化模型利用兼容度作为评判标准将不同单一综合评价方法进行组合。本文从原理、方法、步骤等方面对该模型进行详细阐述，并在不同应用领域作了实例分析。关键词：城市系统；组合评价；兼容度极大化模型；遗传算法a p p l i c a t i o no fg e n e t i ca l g o r i t h ma n dc o m p a t i b i l i t yd e g r e ee v a l u a t i o no p t i m u ms y s t e mt oc i t ys y s t e me n g i n e e r i n ga b s t r a c ts y n t h e s i se v a l u a t i o ni sae v a l u a t i o np r o c e s st h a te v a l u a t i o ns u b j e c t i v ea s s e s s e ss o m eo b j e c t sb yt h en u m b e rf r o mm a n yf a c e t sa n da n g l e ss u c ha ss o c i e t y ，e c o n o m y ，s c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n ds oo n ，a n dg e taw h o l eu n d e r s t a n do fo b j e c t s t h i sp r o c e s si n v o l v e ss u b j e c t i v e ，o b j e c t i v e ，m e t h o d s ，e f f e c ta n ds oo n i ti sac o m p l i c a t e dp r o c e s s i tc o m p o s e sc h o o s i n ge v a l u a t i o ns u b j e c t i v e ，d e c i d i n ge v a l u a t i o np u r p o s e ，u n d e r s t a n d i n ge v a l u a t i o no b j e e t s ，d e c i d i n ge v a l u a t i o ni n d e x e ss y s t e m s ，c h o o s i n ge v a l u a t i o nm e t h o d s ，d e m o n s t r a t i n ge v a l u a t i o nr e s u l t se t cs t e p s i nt h ee v a l u a t i o np r o c e s s ，t h es e l e c to fe v a l u a t i o nm e t h o d si sm o r ei m p o r t a n t a tp r e s e n t ，m a n ys y n t h e s i se v a l u a t i o nm e t h o d sa r ep r e s e n t ，a n dg e tb e t t e re v a l u a t i o ne f f e c t w h i l e ，i no r d e rt oa v o i dt h e1 i m i t sa n du n i l a t e r a l i s mw h e ns o m es i n g l ee v a l u a t i o nm e t h o di su s e d ，an e wc o m b i n a t i o ne v a l u a t i o nt h o u g h tw h i c hc o m b i n e sd e f e r e n te v a l u a t i o nm e t h o d si sp u tf o r w a r di nr e c e n ty e a r s c o m b i n a t i o ne v a l u a t i o nb r e a kan e wp a t hf o rs y n t h e s i se v a l u a t i o n t h i sa r t i c l ea l s oa p p l i e sc o m b i n a t i o ne v a l u a t i o nt h o u g h t ，p r e s e n t san e wc o m b i n a t i o ne v a l u a t i o nm o d e lw h i c hu n i t e sc o m p a t i b i l i t yd e g r e em a x i m u mm o d e lo nt h eb a s i so fa c c e l e r a t i n gg e n e t i ca l g o r i t h m ，t h a ti s ，r e a lc o d i n ga c c e l e r a t i n gg e n e t i ca l g o r i t h m - - c o m p a t i b i l i t yd e g r e em a x i m u mm o d e l ( r a g a c d m m ) r a g a c d m mc o m b i n e sd e f e r e n ts i n g l es y n t h e s i se v a l u a t i o nm e t h o d sb yu t i l i z i n gc o m p a t i b i l i t yd e g r e ea sj u d g m e n ts t a n d a r d t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e si nt h ed e t a i lf r o mt h ea s p e c t so fc o n c e p t ，p r i n c i p l e ，m e t h o d ，s t e p s ，a n ds oo n ，a n dm a k e ss o m ee x a m p l e sa n a l y s e si nd e f e r e n ta p p l i c a t i o nf i e l d s k e y w o r d s ：c i t ys y s t e m ；c o m b i n a t i o ne v a l u a t i o n ；c o m p a t i b i l i t yd e g r e eg e n e t i ca l g o r i t h m 合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：( 工作单位、职称)主席：委员：乞名女q抵正稍和导师：岔角考钆确激知确苏悛珞欲无礁稚叫锻皇互穴引象嫒兮 沱吃天趸觚壕台代朋城分狮叔友今f 9 巳礁仁聋铝每铲貌删插图清单图1 1 组合评价法流程图2 0图2 1n 维评价方案空间2 8表格清单表卜1 评价结果排序表1 8表1 2 组合结果排序表1 9表3 1 污染源治理初选方案指标样本3 3表3 2 不同评价方法下的1 6 种治理方案排名3 4表4 1 标准化的污染源治理初选方案指标参数3 8表4 2 不同赋权法下的各指标权值3 9表5 15 城市决策矩阵样本数据4 4表5 2 不同评价方法下的5 城市综合经济效益的排名4 8独创性声明本人卢明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盒魍王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：i 多滤趟签字日期：劲岵年3 月7 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金魍王些去堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金鳇王些盔! l 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：；i 睹姓导师签名：金萄建箍字日期：加咕年弓月 日签字日期：抽n f 年j 月7 日学位论文作者毕业后去向工作单位：通讯地址：电话邮编致谢衷心的感谢我的导师金菊良教授两年多来对我的谆谆教诲和悉心关怀。在论文的撰写过程中金老师给予了精心的指导，提出了许多宝贵的意见和建议，倾注了大量的智慧和心血。金老师渊博的学识以及求实创新的学术思想、科学严谨的治学态度、不断学习，勇于接受挑战的拼搏精神和对科学的无私奉献精神深深影响了我，使我在以后的学习和工作中都受益匪浅，将指导我的一生。感谢一直以来给予我很大鼓励、帮助和关心的老师和同学们。感谢给予我莫大支持和关怀的家人和朋友们。最后感谢由导师金菊良教授负责的教育部优秀青年教师资助计划项目( 教人司 2 0 0 2 3 5 0 ) 、安徽省自然科学基金( 0 1 0 4 5 1 0 2 ) 、安徽省优秀青年科技基金( 2 0 0 1 年度)及国家自然科学基金项目( 7 0 4 7 1 0 9 0 ) 的大力支持。作者：汪淑娟2 0 0 5 年1 月第一章绪论1 1 城市系统评价1 】，l 系统工程概论【1 - 4 lil ，11系统的基本概念目前，国内外关于系统( s y s t e m ) 的定义至少有4 0 多种。牛滓英语词典对“系统”的解释是“由相互连接成相互依存的成套事物或集聚的事物所形成的复杂统一体，根据某种方案或计划有秩序地安排各个部分而组成的一个总体”。一般系统论的创始人，v l 贝塔朗菲( l v b e r t a l a n f f y ) 定义“系统”为：“相互作用的诸要素的综合体”，美国著名学者阿柯夫( r l a c k o f f ) 认为“系统是由两个或两个以上相互联系的任何种类的要素所构成的集合”。因此，简单而概括地说，系统是由相互依存、相互作用的若干元素构成并完成某一特定功能的统一体。作为系统必须具有以下基本属性，也是构成系统的几个条件：( 1 ) 整体性整体性也叫集合性，是系统的最基本的属性。系统是全部元素的集合，即系统具有综合性，它是为达到系统功能要求所必须具有的组成要素的集合。构成系统的各要素虽然具有不同的性能，但它们是根据逻辑统一性的要求而构成的整体。但系统并不是各元素的简单集合，否则它就不具有作为整体的特定功能。( 2 )关联性关联性，或相关性，指构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互影响的。( 3 ) 功能性功能性也叫目的性，是指系统所具有的特定的功能，是区别不同系统的主要标志。( 4 ) 环境适应性与系统或系统元素相关联的其他外部元素的集合称为环境。任何一个系统都存在于一定的环境之中，而且不断地要与外部环境进行物质的、能量的和信息的交换，外部环境的变化必然会引起系统的内部结构的变化，系统必须适应外部环境的变化。从哲学意义上讲，唯物辩证法的物质观、运动观、时空观的进一步综合即系统观。系统既是物质的存在形式，又是物质的运动形式。系统的运动必然伴随着系统在时间和空间上的动态发展。1 1 1 2系统的分类根据系统的结构、功能、行为和环境，一般可作如下分类：( 1 )自然系统与人工系统由自然物所自然形成的系统，称为自然系统。由人工造成的各种元素所构成的系统为人工系统。实际上，大多数系统都是自然系统与人工系统的复合系统，如城市系统。( 2 )实体系统与概念系统凡是看得见摸得着的具体实体为元素所构成的系统，称之为实体系统，又称为硬系统。由一些概念、原理、方法、制度、程序等概念性的元素所构成的系统，为概念系统，又称为软系统。如一个城市的道路系统，城市规划专业的课程体系等分别为实体、概念系统。( 3 ) 封闭系统与开放系统系统客观存在于环境之中，互相进行物质、能量及信息的交换，这种与环境相互发生联系的系统称之为开放系统。反之，若系统不与环境发生联系，这个系统就称之为封闭系统。封闭系统可以在系统内部结构中交换物质、能量及信息，而与环境不发生关系。( 4 ) 静态系统与动态系统动态系统就是系统的状态变量是时间函数，即它的状态变量是随时间而变化的。而静态系统则表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间而变化。它只是动态系统的一个极限状态，即处于稳定的状态。( 5 ) 简单系统与复杂系统简单系统是指组成系统数量很少，因而它们之间的关系也比较简单，或尽管子系统数量多或巨大，但之间关联关系比较简单，则称为简单系统。按照子系统的数量级，简单系统还可分为小系统( 子系统数量为几个、十几个) ，大系统( 子系统数量为几十个、上百个) ，以及简单巨系统( 予系统数量成千上万，上百亿、万亿) 。处理这种系统的理论近二十年来发展很快，如耗散结构理论和协同学。另一类系统称为复杂系统。它们最主要的特征是具有众多的状态变量，反馈结构复杂，输入与输出呈现非线形特征，或者是说高阶次、多回路、非线形的。若复杂系统中的子系统数量极大，种类又很多，它们之间的相互关系又很复杂，则称为复杂巨系统。如城市系统就是复杂巨系统。目前研究复杂巨系统还处于探索阶段，方法还不成熟。( 6 )黑色系统与白色系统以及灰色系统信息完全明确的系统称为白色系统，信息完全不明确的系统称为黑色系统，信息部分明确、部分未知的系统即称为灰色系统。21 i ，1 ，3系统工程基本概念由于系统工程是一门新兴的技术，尚处于不断发展之中，至今还没有统一的定义，例如下面是一些国内外具有代表性的定义：( 1 ) “系统工程认为虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分所组成，而这些功能部分之问又存在着相互关系，但是每一个系统都是完整的整体，每一个系统都有一定数量的目标。系统工程则是按照各个目标进行权衡，全面求得最优解的方法，并使各部分能够最大程度地相互协调”( 1 9 6 7 年美国切斯纳) 。( 2 ) “系统工程是为了更好地达到系统目的，对系统的构成元素、组织结构、信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术”( 1 9 6 7 年日本工业标准j i s 8 1 2 1 ) 。( 3 ) “系统工程是应用科学知识设计和制造系统的一门特殊工程学”( 1 9 6 9年美国质量管理学会系统委员会) 。( 4 ) “系统工程是为了合理进行开发、设计和运用系统而采用的思想、步骤、组织和方法等的总称”( 1 9 7 1 年日本寺野寿郎) 。( 5 ) “系统工程是一门把已有学科分支中的知识有效地组合起来，用以解决综合化的工程技术”( 1 9 7 4 年大英百科全书) 。( 6 ) “系统工程是一门研究复杂系统的设计、建立、试验和运行的科学技术”( 1 9 7 6 年苏联大百科全书) 。总之，系统工程是用科学的方法规划和组织人、财、物力，通过最佳途径的选择，使工作在一定期限内取得最合理、最经济、最有效的效果。概括性地说，系统工程是以研究大系统为对象的一门跨学科的边缘科学。它是把自然科学和社会科学中的某些恩想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用数学方法和电子计算机等工具，对系统的构成元素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，以便最充分地发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优。1 1 2 城市系统工程【5 】1 1 2 1城市系统在我国的古代文献中，“城”和“市”是两个不同的概念。后来随着经济的发展，城和市逐渐结合在一起。现在所谈的城市概念主要指现代城市的概念范畴。现代城市的定义更多地依据社会管理需要，与社会管理有关的物质因素，如劳动力的专业化水平，地区的经济发展水平，水、土地等有限资源的利用水平，以及社会因素，如文化、娱乐、环卫、教育、医疗、防火、警察等应该作为城市定义的主要依据。既应以系统的观点来看待城市的定义，考虑城市的物质、社会、经济、科技和生态环境等因素。城市系统具有以下特征：( 1 )城市是复合系统首先，根据上一节对系统的定义与分类可知，城市是自然与人工系统相复合、硬与软系统相复合的灰色系统。( 2 )城市系统是个复杂巨系统城市系统是个典型的巨系统，分析、研究、规划和管理城市系统也因此应当从巨系统观点出发。1 城市系统结构的复杂性。由于现代城市规模巨大，要素极多，这样要素的结构就表现出一种复杂的网络状。各系统的要素之间又相互联系，互相依存，互相制约，纵横交错地交织在一起，因而系统内部、系统之间出现了十分复杂的关系。2 城市功能的多样性。城市的功能，指的是构成城市这个大系统的许多子系统、组成子系统的更多的子子系统本身所具有的功能和作用，以及由这多种功能和作用的发挥所产生的一种综合效能。它是城市系统作为整体所表现出来的行为集合。系统是结构与功能的统一体。系统的功能虽与其自身的组成要素和外部环境有关，但主要的还是取决于系统的结构。城市的功能，有些是所有城市都具有的，有些则不然，它因不同类型、不同规模的城市而有所不同。一般说来，城市作为人类社会活动的基地_ 和作为一定地区社会发展的中心，这是所有城市都具有的共同性能。这些共同功能主要是居住、工作、游憩、交通四个方面。而不同类型的城市，其主要功能各不相同。根据系统结构决定系统功能的原理，我们可将城市的多种功能归结为经济功能、政治功能和文化功能三种。3 城市环境的复杂性。环境对城市的影响是多方面的。城市的产生，城市的位置，城市的发展要受环境的影响，城市的职能、性质与规模，也受环境的制约。环境对城市的影响和制约因素主要是自然资源、经济技术资源、人1 2 1资源和社会历史背景四部分。随着城市的日益现代化，随着整个社会经济的发展，环境对城市这个系统的影响、作用也越来越大，方式也越来越多，内容也越来越复杂。( 3 )城市是个开放的耗散结构系统城市只有与外界不断地交换能量、物质与信息，不断地输入食品、燃料、日用品，同时输出产品和废料，才能产生城市系统的良性循环，保持稳定的有序状态。在现代社会经济的发展中，城市的作用主要体现在一个城市与其他城市和地区的联系上。因此，现代城市决不是一个封闭或孤立的系统，而必然是一个开放的系统。开放是所有城市都必然具有的维持城市这个有机体蓬勃生命力所必需的新陈代谢功能。如果中断或破坏了这个新陈代谢功能，城市就会发4生停滞、混乱，甚至消亡。( 4 )城市是个动态系统任何物质的运动都离不开时间和空间。城市的动态发展过程也是空间存在形式和时间存在形式的统一。城市从无到有，从小到大，从简单到复杂，从单一功能到多种功能，从原始到现代化，从社会乡村到社会城市化，最终达到城乡无差别的统一，这既是空间的位移，也是时间上的推进。城市系统不仅在空间坐标中有结构，而且在时间坐标中也有结构。城市的时问结构就是城市的发展史。1 1 2 2城市系统工程在产业革命和新技术革命推动下，城市规模、结构、行为及其环境日益复杂，即城市系统的复杂程度越来越高。由此而生的各种现象和闽题越来越复杂。这就迫切要求城市研究人员和工作人员要从系统科学的方法论中去寻找解决问题的钥匙，从战略高度去重新认识城市化及城市系统，走可持续发展之路。所谓城市系统工程，简单地讲，就是系统工程原理、观点和方法在城市系统中的应用。严格地定义：“是基于系统科学和城市科学理论，以城市系统和子系统为对象，综合应用系统工程的原理、观点和方法，借助数学建模和计算机技术实现对城市问题研究的定量化( 半定量化) 、模型化以及最优化( 次最优化) ，为现代城市规划、管理和建设以至城市可持续发展提供决策依据”。1 1 3城市系统评价【i ，8 1系统评价是方案选优和决策的基础。在系统分析中，对系统最优目标的给定、最优方案的选择、同系统效能对应的费用的决定，只有准确的评价才能正确地选择和决策。系统评价是系统分析的后期工作。这就是根据预定的目标，在系统调查和可行性研究的基础上，借助系统模型，从技术、经济、社会、政策等方面就系统的各种被选方案进行比较和评定，选出优化方案或满意方案。系统评价有两个前提条件：熟悉方案；确定评价指标( 或标准) 。熟悉方案是指确切掌握各替代方案的优缺点，对各项基本目标、功能要求的实现程度、对方案实现的条件和可能性的估计等。这类估计是通过技术评价、经济评价、社会评价等单项评价来实现的。为了达到准确评价的目的，要有说明情况的可靠数据和资料。方案的评价指标，是指评价的条目和要求，是方案期望达到的指标。它应当包括政策指标、技术指标、经济指标、社会指标、进度指标等等。根据熟悉方案情况，结合评价指标，应用适当的方法，先进行单项评价，再做综合评价，从而做出对方案的优先顺序的结论，这就是系统评价的内容。1 i 3 ，i 评价的原则为了做好系统评价，必须遵守一些基本原则。这些原则是：( 1 ) 要保证评价的客观性评价的目的是为了决策，因此评价的质量影响着决策的正确性。这就是说，评价的客观性是必须保证的。为此必须注意：评价资料的全面性和可靠性：防止评价人员的倾向性；评价人员组成的代表性，不能只邀请单方面人员参加；还要保证自由表态的可能，行动不受压力；要保证专家人数的比例。( 2 ) 要保证方案的可比性替代方案在保证实现系统的基本功能上要有可比性和一致性。个别功能突出或方案内容新，只能说明其相关方面，不能代替其他方面得分，更不能搞“陪衬”方案，从而失去评价的真意。( 3 ) 评价指标要成系统评价指标要包括系统目标所涉及的一切方面，而且对定性问题要有恰当的评价指标，以保证评价不出现片面性。( 4 ) 评价指标符合国家方针政策评价指标必须与国家的方针、政策、法令的要求相一致。1 1 3 2 评价的步骤系统评价的步骤是有效进行评价的保证，一般包括下列各项：1 ) 对各评价方案做出简要说明，使方案的特点、优缺点清晰明了，便于评价人员掌握。2 ) 确定由分项和大类指标组成的指标体系或评价指标系统图。3 ) 确定各大类及单项评价指标的权重，并从整体上调整。4 ) 进行单项评价，查明各项评价指标的实现程度。5 ) 进行单项评价指标的综合，得出大类指标的价值。6 ) 进行综合评价，综合各大类指标的价值和总价值。根据系统评价指标的复杂程度，上述步骤可酌情减少，如有时将5 、6 两项合并。1 1 3 3 评价指标体系的制定系统评价指标体系是由若干个单项评价指标( 按性质又划分大类) 组成的整体，它应反映出所要解决问题的各项目标要求。指标体系要实际、合理、科学，并基本上能为有关人员和部门所接受。评价指标体系通常可考虑如下方面：( 1 ) 政策性指标包括政府的方针、政策、法令，以及法律约束和发展规划等方面的要求，6这对国防和国计民生方面的重大项目或大型系统尤为重要。( 2 ) 技术性指标包括产品的性能、寿命、可靠性、安全性等，工程项目的地质条件、设备、设施、建筑物、运输等技术指标要求。( 3 ) 经济性指标包括方案成本( 有条件时考虑生命周期成本，包括制造成本、使用成本和维修成本等) 、利润和税金、投资额、流动资金占用量、回收期、建设周期，以及地方性的间接收益等。( 4 ) 社会性指标包括社会福利、社会节约、综合发展、就业机会、污染、生态环境等。( 5 ) 资源性指标对工程项目中的物资、人力、能源、水源、土地条件等。( 6 ) 时间性指标如工程进度、时间节约、试制周期等。上述六个方面是指一般可能要求考虑的指标大类。在具体条件下，可以有增减或不予考虑。这六个方面就构成了所谓的系统评价体系。至于大类下单项指标的设立则要根据系统性质、目标要求、有关系统的特殊问题等全面予以考虑。1 1 3 4 指标体系制订中的几个关系在制订评价指标体系中，有几个问题是必须解决的：( 1 ) 指标的大类和数量问题这是一个很困难的问题，有较大的处理幅度。一般地说，指标范围较宽，指标数量较多，则方案之间的差异越明显，因而有利于判断和评价。但确定指标的大类和指标的重要程度也越困难，因而歪曲方案本质特性的可能性也越大。所以分配指标大类和指标的重要程度是关键。( 2 ) 关于各评价指标之间的相互关系问题在制订单项指标时，一定要注意避免指标重复使用情况，比如企业费用和投资费用，折e l 费用和成本，在使用中的交叉处必须加以明确划分和规定。( 3 ) 评价指标体系的提出和确定问题评价指标体系的制订要求尽可能地做到科学、合理、实用。1 2 城市系统评价方法研究现状1 2 1系统评价方法综述综合评价是评价主体为了一定的目的，在数据资料的支持下，从多方面、多角度对某一研究对象进行系统评定，从而得出被评对象整体性认识的一种评价活动。在综合评价中，评价方法的选取处于核心地位。目前国内外提出的综合评价方法有几十种之多，下面是几种常用的综合评价方法。1 2 1 1 层次分析法【9 - ”j ( a h p 法)层次分析法是2 0 世纪7 0 年代由美国学者a l 萨坦( a l s a a t y ) 最早提出的一种将决策问题的有关元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性分析和定量分析的一种多目标评价决策方法。它将决策人对复杂系统的评价决策思维过程数学化。其基本思路是决策人通过将复杂问题分解为若干层次，每一层次又有若干要素组成，然后对同一层次各要素以上一层次的要素为准则进行两两比较、判断和计算，以获得各要素的权重，从而为选择最优方案提供决策依据。层次分析法是从英文名词( t h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，a h p ) 意译而得的，也称做a h p 法。层次分析法的特点是：将决策人的思维过程数学化，系统化，以便使决策依据易于被人接受。同时，应用a h p 方法时所需的定量信息要求不多，但决策人对决策问题的本质、所包含的系统要素及其相互之间的逻辑关系必须掌握得十分透彻；还有。a h p 法对无结构化的系统评价决策及多目标决策问题更为适用。应用层次分析法的步骤是：1 ) 分析系统中各因素之间的关系，建立系统的递阶层次结构，构造层次分析结构模型。在层次分析结构模型中，将复杂系统分解成若干组成因素，这些因素按其属性分成若干组，形成不同层次，同一层的因素作为准则对下一层某些因素( 不一定全部元素) 起支配作用，作为准则这一层元素又受上层元素的支配，层次分析结构模型一般分为三个层次：最高层称之为目标层，只有一个因素；中间层位实现目标所涉及的中间环节，称之为准则层。准则层可以有若干个层次；最低层为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等，称之为措施层或方案层。2 ) 同一层次( 等级) 中各因素对上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造判断矩阵，写成如下矩阵形式，并满足6 f ，= 1 6 ，i ，拇i ，i ，= 1 ，2 ，胛，b ， 0 ，b “= 1 的条件。a ；( b u ) 。x 。( 1 1 )其中b 。，可按三标度法或九标度法赋值。3 ) 通过一定计算，由判断矩阵确定被比较因素对某一准则的相对重要度，n 个因素【，1 ，u 2 ，以对于某一准则c 的判断矩阵a ，n 个因素对于准则c 的相对权重职，。相对权重其向量形式为：矽= ( 巩，矾) ( 1 2 )用特证根法求解判断矩阵的最大特征根与相应的特征向量，经正规化后的特征向量即为相对权重向量，并进行一致性检验，即a ；争! 盟( 1 3 )一智n 暇4 ) 计算各层因素对系统目标的合成权重，同时可对各因素或准则对系统日标实现程度的作用( 相对权重) 进行排序。1 2 1 2 综合指数法【”“叫综合指数法是一种以正负均值为基准，求每项指标的折算指数后再汇总成综合指数的比较常用的综合效益评价方法，其原理简单、易于掌握、可操作性强。其基本思路是：首先为单位不同，性质各异，不能直接相加的各单项评价指标确定一标准值；其次。将各项指标进行无量纲化处理，即用各项指标的实际值与标准值( 均值) 进行相比，得到以百分数表示的抽象值( 即同度量指数) ；再次，根据各单项指标在指标体系中的重要程度，采用专家调查法赋予其不同权数；最后，计算出综合效益指数。记 为评价对象个数，p 为指标个数；o 口为第f 个对象射个指标值，i ，为第项指标取非负值的对象个数，砷。为第j 项指标取负值的对象个数。分别求x 口的正、负均值i j ，霹，得按下式将无量纲化。- - + = 专b? ”，= 1 ，2 ，p( 1 4 )i = 当劫。 ix e i ob ：兰x l o o。x ：七，羔1 0 09i 墨l( 1 ，5 )并称k 为却的折算指数。再对各项指标的折算指数取加权均值，便得综合指数k pk l2 叶f _ l ，2 ，以( 1 6 )d显然综合效益指数数值越大，综合效益就越好。1 2 1 3 功效评分法功效评分法是一种根据功效系数评定各项指标的计分值的简便方法。设在评价指标体系中，前k 个评价指标x j ，功，希望越大越好( 正9效应指标) ，而后( p - - k ) 个评价指标x k + 1 ，昂则希望越小越好乎篓璧磊蒜墨慧僦鬟秦淼鬈僦鬻鬣围不同而带来一些困难。功效系数是对这些指标对的一种尢萤荆化戈茯巾q表示，即西；西( 对)= 1 ，2 ，p( 1 7 )当指标达到最佳值时令西= 1 ，最差值时令西2 0 。功效系数西= 西( 砷) 的具体形式多种多样，这里只介绍其中一种一线性记第f 个对象射个指标值为。，i = 1 ，2 ，n 。将挖个对象指标值从小到大排歹u ，得x l j x 2 如，j，。1 ，2 ，p对于，= 1 ，2 ，k ，由于希望指标值越大越好，故令西= ：当当x t jm ；x 却n , ，i，。- ，z ，后当x i j 在x j ，j 和x 。j 之间时，简单地采用线性插值，得到砖2 d l ( x q ) 2 百x # - - 面x r j，2 1 ，2 ，七类似的，对于j = 七+ l ，p ，由于希望指标值越小越好，故令西= ：当当x i j ：= x l , j ，。e + ，p对中间值，采用线性插值，得到弓叫。嚣这样，第i 个对象第j 项指标的功效评分标准值为面( 却) 1 0 0则第i 个对象的功效评分标准值为m = m 力( ) x 1 0 0i 2 1 ，2 ，栉其中w ，为各评价指标的权值。将“，从大到小排序，功效评分值越大，象越优。结果简明直观，适用性强。l o)b0对”r2bh”限111】一n川一jj价“q“n评1 2 1 4 模糊综合评价法i l ”1模糊评价是运用模糊集理论对系统进行综合评价的一种方法。通过模糊评价，能获得系统各替代方案优先顺序的有关信息。应用模糊评价法时，除了确定评价指标及其权重和评价尺度外，还用对第i 评价项目做出第j 评价尺度的可能程度的大小来表示对各评价指标的评定，这种评定是一种模糊映射，其可能程度的大小用隶属度，来反映。应用模糊评价法进行系统评价，其主要步骤有：( 1 ) 邀请有关方面的专家组成评价小组：( 2 ) 通过讨论，确定系统评价指标集f 。f = o q ，尼，厶) ，并确定每一个评价指标的评价尺度集合e 。e = ( e 1 ，9 2 ，) ，评价指标集也可以是一个多级递阶结构的集合；( 3 ) 根据专家们的经验，或通过像层次分析法等方法，确定各评价指标的权重矽，= ( w 1 ，w 2 ，w h ) ：( 4 ) 根据已经制定的评价尺度，对各评价指标进行评定。这种评定是一种模糊映射。即使对同一个评价指标的评定，由于不同评价人员可以做出不同评定，所以评价结果只能用第，t 评价指标做出的第8 ，评价尺度的可能程度的大小来表示，这种可能程度为隶属度，记做。因为有m 个评价尺度，所以对笫f 个评价指标，有一个相应的隶属度向量五 ，r i = ( n i ，r i 2 ， i n ) ，f _ 1 ，2 ，n ，则得到爿i 的评价指标集的隶属度，可以用隶属度矩阵尼表示如下：丑2( 1 1 6 )( 5 ) 计算替代方案一女的综合评定向量& 。& = ( s l ，如)可用模糊矩阵形式表示，即= 袱i 。模糊综合评定向量描述所有评价项目属于e j 评价尺度的加权和。( 6 ) 计算替代方案血的优先度m 。帆可用公式进行计算，即m =s k 岔，根据各替代方案优先度的大小，即可对各替代方案进行优先顺序的排列，为决策者提供有用的信息。模糊评价常常与层次分析方法综合应用，采用层次分析法确定模糊评价的权重。1 2 1 5 投影寻踪法f2 0 一2 3 1 ( p p 法)投影寻踪p p 是p r o j e c t i o n p u r s u i t 的英文缩写，是用来处理和分析高维数据的一种探索性数据分析的有效方法，其基本思路是：利用计算机技术，把高维数据通过某种组合投影到低维( 1 3 维) 子空间上，通过投影到的构形，采用投影指标函数( 即目标函数) 来衡量投影暴露某种结构的可能性大小并通过最小化投影指标函数，寻找出使投影指标函数达到最优( 即能反映原高维数据结构或特征的) 的投影值，然后在低维空间上对该投影值的数据结构进行分析，以达到研究和分析高维数据结构特征的目的。其中，投影指标函数的构造及其优化问题的是应用p p 能否成功的关键。下面介绍一种基于实码加速遗传算法实现p p 方法的新方法。建模过程包括如下4 个步骤：步骤l ：方案评价指标值的归一化处理。设研究方案集为f x ( “川滓l h ，= 1 p ) 。其中x ( f ，i ，) 为第f 个方案射个评价指标值，n ，p 分别为方案的数目和评价指标的数目。为消除各评价指标的量纲和统一各评价指标的变化范围，对越大越优型和越小越优型评价指标分别采用式( 1 1 ) 和式( 1 2 ) 进行极值归一化处理：x ( i ，j ) = x ( f ，) 一z 。m ( j ) x 。，( j ) 一x 。，。( ，) ( 1 17 )x ( f ，_ ，) = x m 。( - ，) x ( f ，) x 。( j ) 一z 。( _ ，) ( 1 1 8 )步骤2 ：构造投影指标函数。p p 模型就是把p 维数据( x ( 扎圳，= 1 p 综合成以a = 口( 1 ) ，a ( 2 ) ，口( p ) 为投影方向的一维投影值z ( i )z ( i ) = a ( j ) x ( i ，)j = l( 1 1 9 )然后根据k ( f ) l 卢l 珂 的一维散布图进行方案选优。投影指标函数取q ( 口) = 见。( 1 2 0 )式中，为投影值z ( f ) 的标准差，皿为投影值z ( i ) 的局部密度，即r 月、0 5品= z ( f ) _ 司2 他一1 ) ( 1 2 1 )l l ljd 2 2 俾一吩) 郴一白) 。( 1 2 2 )i = l z l式中，三为系列k ( f ) ff - 1 h 的均值；r 为求局部密度的窗口半径，对于方案优选问题一般可取0 1 ；距离r 。= iz ( f ) 一z ( ，) f ；u ( f ) 为单位阶跃函数，当t 0 对其函数值为i ，当t 2 ”的系统效应。组合并不是简单地进行堆砌，而是将具有内在联系的一些方法、事物通过一定的方法、步骤挑选出来，并利用某些方法将它们加以组合，这种组合所起到的效果并不等于组合中各元素的效果之和，而是要大于组合中各元素的效果之和。第四，通过组合可以得到一些良好的性质，组合中各元素并不一定都具有某些优良的性质，但通过组合，却能得到一些良好的性质。第五，通过组合可以达到降低风险的目的。这一点在证券组合投资中表现最为突出。这里不再叙述。1 2 2 _ 3 组合评价方法综述组合评价法的基本思路是，对有代表性的几种评价方法的评价结果采用适当的方法进行组合，得出组合评价值，按组合评价值的大小得到组合评价的排序结果。对组合评价思想的几点总结：( 一) 对几种单一评价法权数的组合( 组合赋权法)1 将几种单一评价法所赋的权数进行简单算术平均。若耐种单一评价法的赋权结果相差不大，考虑到计算上的简便性，可以取拼种方法所得权数的算术平均值作为组合权数。2 将几种单一评价法所赋的权数进行加权平均。这种方法的计算过程为：首先计算第f 种方法与第种排序结果之间的s p e a r m a n 等级相关系数p 舢找出p 北中的最大值m ，= m a x 扫肛 ，然后比较方法, 和方法v 与其它方法的s p e a r m a n 等级相关系数大小，找出较大者。假设为方法2 ，则方法“就是m 种单一评价法中最具有致性的方法。以这种方法为参考方法对1 4州种单一评价法为各指标所赋的权数进行加权处理。在目前的文献中，这种加权处理方法有两种：一种是以参考方法与其它方法排序结果的灰色关联度为权向量，另一种是以参考方法与其它方法排序结果的s p e a r m a n 等级相关系数( 关于s p e a r m a n 等级相关系数的介绍详见后面的斯皮尔曼( s p e a r m a n ) 等级相关系数的事前检验) 为权向量。设对灰色关联度或s p e a r m a n 等级相关系数进行归一化处理得到权向量为w = ( w i ，w 2 ，w 。) ，肖一( x t j ) 。x ，的含义是第i种单一评价方法给第，个评价指标所赋的权数( i = 1 ，2 ，m ；j = 1 ，2 ，p ) ，则组合权数为职= w x 。( 二) 对几种单一评价法评价排序结果进行组合1 平均值法。设有n 个被评对象， 为对象x ，在第后种方法下所排的位次，i l ，2 ，n ；k = l ，2 ，m 。先用排序打分法将每种方法排序的名次转换为分数r 墙= 玎一7 琅+ 1 ，即第一名得n 分，第n 名得1 分，第k 名得n 一七十1 分，其中如有相同的名次，则取这几个位置的平均分：然后计算不同方法得分的平均值夏5 稚，磁，按平均值重新排序互= 弓。若有两个平均值相同的对象。则计算在不同的方法下得分的标准差q 2 ( 如- g ) 2 k ，标准差小者为优。但应注意的是，这里所采用的转换方法隐含着一个假定，即假定相邻的名次之间是等距的，事实可能并非如此，这是在使用这种方法时应注意的一个问题。2 b o r d a 法。这是一种少数服从多数的方法。若评价认为x 航于暂的个数大于认为砷优于毛的方法个数，记为z 两。若两者个数相等。则记为x 函c f 。定义b o r d a 矩阵b = b o 。x 。驴托巍( 1 2 s )再定义方案瓤的得分为6 ，= ，6 j 即是方案坼“优”的次数，依6 ，的大小再给x ，排序，若有6 t = 每，方法( 1 ) 即平均值法中标准差小者为优。3 c o p e l a n d 法。b o r d a 法比较简单，但因没有区分“相等”和“劣”，也比较粗略。c o p e l a n d法与b o r d a 法不同之处是在计算“优”的次数同时还要计算“劣”的次数，即定义i1x t s x ，。u = 0 其它( 1 2 6 )卜i 觑。再定义方案x i 的得分为。2 勺，依c ，的大小再给而排序，若有cr2q ，方法j - i( 1 ) 即平均值法中标准差小者为优。这些方法的思路基本上是“少数服从多数”，也就是多方法评价排序值中有多数方法的结论比较一致，少数方法排序不一致，应用时取前者的结论。这种组合缺乏理论依据，因为少数方法的结论可能更符合实际，所以这类组合方法有待于进一步研究。( 三) 对几种单一评价方法的综合评价值进行组合1 利用算术平均法对几种单一评价方法的标准评价值进行组合。设“，幢( 七= 1 ，2 ，m ) 表示第女种单一评价方法对第研、被评对象的标准评价值，则第f 个被评对象的组合评价值为“，= 二“，再以m 的大小对各m 胃被评对象进行排序。2 模糊b o r d a 法。模糊b o r d a 法在组合时考虑了两个因素，是各种方法得分差异的因素，另个是排序中位次因素，其具体做法为：第一步，计算隶属度搿* 一m i n a mz n 2 。_ 一0 ，9 + 0 1( 1 2 7 )1 n 口一磐“其中i 2l ，2 ，玎；i = 1 ，2 ，m ，口。是第i 个对象在第七种方法下的得分；。可认为是坼在第讲方法下属于“优”的隶属度。第二步，先计算模糊频数矗= 屯卢。，( 1 2 8 )其中，醣= b 觏翻储觜制陆瓤位，( 1 2 9 )则模糊频率为w h j = f r l ，( 1 3 0 )其中r 2 ，w ；反映了得分差异因素：第三步，将被评对象所排位次转换成位次得分，为拉开得分差距，定义q 2 ( ”一( ”一h + 1 ) ，( 1 3 1 )组代表柏在优序关系中排在第h 位的缛分：1 6第四步，计算模糊b o r d a 数f b ，= y w m q h ，( 1 3 2 )f然后按f b ，的大小对各对象重新排序。3 对单综合评价法所得标准综合评价值采用一定的方法组合进行动态综合评价。被评对象在不同时期有不同的表现，采用适当的组合方法可以对被评对象在某几个时期的表现进行动态综合评价。如对上市公司某几年的财务状况进行综合评价就属于这类问题。设有甩个被评对象，j 个评价时期，要对这s 个时期的n 个被评对象进行动态综合评价，可以采用下面的方法：先选用一种综合评价方法分别对s 个时期进行评价，得到每一个时期的静态标准综合评价值，再利用另外一种综合评价方法对这些静态综合评价值进行组合，得n s 个时期的排序结果。此外，还有一些其它的评价方法的组合思想【2 6 ，2 7 1 有待深入研究：如基于方法权重的组合法，把主观和客观赋权评价法的两类权重信息相结合，其组合的有效性表现在，它既能充分利用客观信息，又尽可能地满足决策者的主观愿望，不足点是当对象的属性个数变化时，组合权重缺