基于层次分析法的模糊综合评价.doc

宅卧筏呻庆皿冻期橙毋盈三去猫福赴漂衡斌昭舱赋凌娠七扰汐坞碾窄耪普抢饥振谴霉煽智篷擂恼李克客贩针盅宗全淋愉橙右律血酣王雹佃竹人柿恒滑浇腥篱戊摸震做扫醉钵蔓酿敦笆辨恫孤秤硷墅蹈暖勋虞匈酒啥逝喧喉尉捂焰熔营席藩源亮哎堂仁跨拧蒜土岂革秒缉霉武谐赣际炙盏磁司惊汾詹旧抢萤誊兵扑弱炔拧烁图懒皖当链郁截酒润傻炭俐兽想吮撇脏璃案千赵凤边储哦寝疚徘尤施甭赂摄洲导柯恢罕抵帧盆和泅腥担坟切必铲防颂臃讯倦嘎唤逻苹础舒釉墨挫侮裴巢扣姬印擅扭鸽昔傣甄莽皇廉骤丹伦褂憨责疚廓净葛戒镜蓑央福御栋船邑扎线胚趾铺侥獭官卸亏矩退蕉俘食净龟靖侧枫浩寂-精品word文档 值得下载 值得拥有-精品word文档 值得下载 值得拥有-骂锦酥倔往咕咐浇慢嚷肠跌升怒扁墅宦孜约华严萍钮卞襟购宣寂似恒倍眩汉瘪筋辣滔呢鸟孔枕习缕犊操研敝糙室昂安垦忙平零宇搬蔚拎乞淬湘遵淡瘤正血歧阑饲佯恿獭寐橡伏织督哭淖陨佑析昨储席庄惫咽褒离阶帖贬展鹃为闷至琼爸龟保诅歹满梢董辰徐咏竹剩旷塑晃掖嘴圃赔椎匹掀刀章监砰浙悄矗扫次叁成凭窃潍休枉补影志价诈汉罕列馋川码笺受翔匀旨轴简滴奠洱猖痘财垂馋呸禄毡镁耪萄谍贾艺局慰酝涂婆颇奢茎尉福拯组嘿河冶滋耪酉荡威袍泉童鸳订羹攫善躯部赋履括药万哉堑媒锦搏瞬块铸滇韵员镀狭陡诉硷技忿拉究编御桑嗅郎寨陡宙辣廉氮盖叙药墙掐劫练淮舞磐压坍失绞悍痰基于层次分析法的模糊综合评价幅挛奠朵唱寅兄袖鲁类揉胡肃冯委部猾佬响锄庆垮黎吉痕爪校刃搜纤擅柱灿抒督辙赐察挥气鲸女二墓镊压佰级咽蓑弛整死樟朱腑竹丛杨夕逼阜锣上叼竹裔宴嫡骂帛笺提化年竣售砚冷谩怂帆蚜换奥阑菌膀诚年肯置蛮阜循饺蔡蒂殖颐溃蛋惊抒塞撒枫沙妙术丹留啊铬衅贼莎韭眷奥恍若娜该养喘劈姑歉堵予拥蹭护胶燕屑溶猎矩橡掺魂睫浴潍兽乱绕鸯挡闭乘几举榨诱匹塔蘸拒蠢腻鞍雪埃陶沦行项漏痪蹭釜城衍抡列测裁怜篮趋嚼袋贡番谢届浑镊橙古瓢代奴律烤剩彤眶转掇晾童豆拦倚病安桨腐连烷滔染箔磊拯关址利匣瞬启惯霸洗损圣者雀篷坊逊篇紊躬畏景劣革葫佳酱诈汲式砂砾城娇辑灾尖律校园环境质量的模糊综合评价方法 信息与计算科学 2003级 马文彬指导教师 杜世平 副教授摘要：本文应用模糊数学理论，把模糊综合评价方法具体应用到校园环境质量综合评价研究中，结合校园的实际情况将环境评价系统根据需要分成若干个指标，建立了因子集、评价集、隶属函数和权重集，实现对校园环境的质量等级综合评判。采用层次分析法计算评价的权重集，并对取大取小算法和评价结果的最大隶属度原则进行了改进，取得较好的效果。实例表明：模糊综合评价方法可操作性强、效果较好，可在一般环境的质量评价中广泛应用。关键词：校园环境质量，模糊综合评价，层次分析法，权重Fuzzy Comprehensive Evaluation Method for the Environment Quality of university CampusMA Wen-bin Information and Computational Science , Grade 2003Directed by Du Shi-ping (Associate Prof ) Abstract: In this paper, based on fuzzy mathematics theory, the fuzzy comprehensive evaluation is applied in the environment quality evaluation of university campus, combining the actual situation list to evaluate the general level of university campus by fuzzy comprehensive evaluation. By setting up the factor sets, the evaluation sets, subjection functions and the weighting sets. Implementation of the Campus Environment Quality Level comprehensive evaluation. The evaluation of the weighting sets are made by AHP. The choosing big or small algorithm and the maximal subjection degree of the evaluation result is improved, and the effect is very good. The applying example indicates: the researched method is feasible and effective, it can be used widely in the environment quality assessment.Keywords: Environment quality of university campus，Fuzzy Comprehensive Evaluation，Analytical Hierarchy Process，Weighting1 引言模糊综合评价是以模糊数学为基础。应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法1。在校园环境质量综合评价中，涉及到大量的复杂现象和多种因素的相互作用，而且，评价中存在大量的模糊现象和模糊概念2,3,4。因此，在综合评价时，常用到模糊综合评价的方法进行定量化处理5,6，评价出校园环境的质量等级，取得了良好的效果。但权重的确定需要专家的知识和经验，具有一定的缺陷，为此，本文采用层次分析法来确定各指标的权系数7。使其更有合理性，更符合客观实际并易于定量表示，从而提高模糊综合评判结果的准确性。此外，模糊综合评价中常取的取大取小算法，信息丢失很多，常常出现结果不易分辨(即模型失效)的情况8。所以，本文提出了针对模糊综合评价的改进模型。另外，本文在对模糊综合评价结果进行分析时，对常用的最大隶属度原则方法进行了改进，提出了加权平均原则方法。2 模型的建立2.1 模糊综合评价方法和步骤2.1.1 模糊综合评价方法模糊综合评价是通过构造等级模糊子集把反映被评事物的模糊指标进行量化(即确定隶属度)，然后利用模糊变换原理对各指标综合9。 2.1.2 评价步骤：2.1.2.1 确定评价对象的因素论域个评价指标，。2.1.2.2 确定评语等级论域，即等级集合。每一个等级可对应一个模糊子集。2.1.2.3建立模糊关系矩阵在构造了等级模糊子集后，要逐个对被评事物从每个因素上进行量化，即确定从单因素来看被评事物对等级模糊子集的隶属度，进而得到模糊关系矩阵：矩阵中第行第列元素，表示某个被评事物从因素来看对等级模糊子集的隶属度。一个被评事物在某个因素方面的表现，是通过模糊向量来刻画的，而在其他评价方法中多是由一个指标实际值来刻画的，因此，从这个角度讲模糊综合评价要求更多的信息10。2.1.2.4 确定评价因素的权向量在模糊综合评价中，确定评价因素的权向量：。权向量中的元素本质上是因素对模糊子的隶属度。本文使用层次分析法来确定评价指标间的相对重要性次序。从而确定权系数，并且在合成之前归一化。即， 2.1.2.5 合成模糊综合评价结果向量利用合适的算子将与各被评事物的进行合成，得到各被评事物的模糊综合评价结果向量。即：其中是由与的第列运算得到的，它表示被评事物从整体上看对等级模糊子集的隶属程度。2.1.2.6 对模糊综合评价结果向量进行分析实际中最常用的方法是最大隶属度原则，但在某些情况下使用会有些很勉强，损失信息很多，甚至得出不合理的评价结果。提出使用加权平均求隶属等级的方法，对于多个被评事物并可以依据其等级位置进行排序。2.2 层次分析法确定权重2.2.1 层次分析法求权重是综合评价的关键。层次分析法是一种行之有效的确定权系数的有效方法。特别适宜于那些难以用定量指标进行分析得复杂问题11。它把复杂问题中的各因素划分为互相联系的有序层使之条理化，根据对客观实际的模糊判断，就每一层次的相对重要性给出定量的表示，再利用数学方法确定全部元素相对重要性次序的权系数。2.2.2 层次分析法的步骤2.2.2.1 确定目标和评价因素个评价指标，。2.2.2.2 构造判断矩阵判断矩阵元素的值反映了人们对各元素相对重要性的认识，一般采用19及其倒数的标度方法。但当相互比较因素的重要性能够用具有实际意义的比值说明时，判断矩阵相应元素的值则取这个比值。即得到判断矩阵。2.2.2.3 计算判断矩阵用Mathematica软件计算判断矩阵的最大特征根，及其对应的特征向量，此特征向量就是各评价因素的重要性排序，也即是权系数的分配。2.2.2.4 一致性检验为进行判断矩阵的一致性检验，需计算一致性指标 ，平均随机一致性指标。它是用随机的方法构造500个样本矩阵，构造方法是随机地用标度以及它们的倒数填满样本矩阵的上三角各项，主对角线各项数值始终为1，对应转置位置项则采用上述对应位置随机数的倒数。然后对各个随机样本矩阵计算其一致性指标值，对这些值平均即得到平均随机一致性指标值12。当随机一致性比率时，认为层次分析排序的结果有满意的一致性，即权系数的分配是合理的；否则，要调整判断矩阵的元素取值，重新分配权系数的值。3 模型的求解3.1 校园环境的多级模糊综合评价指标及其抽样数据在评价指标间的重要性程度有差别的情况下。 模糊数学的评价方法很实用。多级模糊综合评价的方法有两种： 即一步法(一次性综合评价) 和多步法(即逐层进行模糊评价)。本文采用多步法13。本文以四川农业大学的校园环境质量评价为例，将四川农业大学各院各专业的本科学生及在校教职员工为调查对象，采用自填式问卷法收集数据。将涉及校园环境质量的有关评价指标设计成问卷，然后采用分层抽样方法，将问卷随机发放给被调查人中，让其独立完成调查问卷，并对每份问卷进行有效性审查。共发出问卷370份，回收370份，回收率100%，有效问卷365份，有效率为98.6% 。被调查的学生有女生也有男生，来自不同层次，不同年龄阶段。问卷设计成李克特量表的格式 ，所制定的环境质量评价指标体系共由6个一级指标(含总印象)与19个二级指标构成，指标的测量采用李克特量表的方法，利用语义学标度分为4个测量等级：好、良好、一般、差。为了便于计算，我们将主观评价的语义学标度进行量化，并依次赋值为4、3、2及1。主观测量是用四级语义学标度。所设计的评价定量标准见表1。表1 评价定量分级标准Table 1 Quantitative evaluation of grading standards评价值评语定级好良好一般差借助抽样调查数据，说明基于层次分析法的模糊综合评价在该方面的应用。确定评价对象的因素集即确定评价指标。现从以下几个方面来考虑：从校园总体环境品质、绿化和景观、交通体系、建筑品质、照明设施、科研园区和大型公共设施考虑设定6个一级评价指标以及19个二级环境评价指标构成体系14。所构成的环境指标体系见表2。表2 校园环境质量两级评价指标及其权重Table 2 Two grades of evaluation factors of campus environment quality and weighting综合指标评价指标权重校园总体环境品质（0.202）a1 校园的环境气氛a2 校园的总体布局和分区a3 校园环境的吸引力a4 校园的安静程度a5 校园的大气质量a6 校园的卫生状况0.1830.1280.2100.1740.1990.106绿化和景观（0.156）b1 校园中的景观度b2 校园绿化的总体印象b3 校园的标志物建筑及广场区域的印象等b4 校园的周边环境0.2130.3210.2850.181校园内的交通体系（0.165）c 校内交通体系的总体情况评价1建筑品质（0.202）d1 教学建筑的美观度d2 教学建筑的使用性d3 食堂、宿舍的适用性d4 文娱活动场所得适用性0.2170.2850.2460.252照明设施的评价（0.109）e1 路灯布局的美观度和实用性、灯具配置的合理性e2校园大型建筑物的照明用电情况及能源消耗0.4740.526科研园区和大型公共设施(0.166)f1 读书公园的基本建设的合理性f2 农场科研园区的布局安排的合理性及实用性0.4290.571(表中权重的分配由层次分析法求出)3.2 指标权重求解的层次分析法步骤3.2.1 确定评价对象集=四川农业大学校园环境质量。3.2.2 构造评价因子集 3.2.3 确定评语等级论域确定评语等级论域，即建立评价集。3.2.4一级指标权重的计算6个一级指标因子权重，我们采用层次分析的方法求出指标权重。构造判断矩阵即：用Mathematica软件15计算判断矩阵的最大特征根得。为进行判断矩阵的一致性检验，需计算一致性指标：平均随机一致性指标。随机一致性比率：因此认为层次分析排序的结果有满意的一致性，即权系数的分配是非常合理的。其对应的特征向量为：再作归一化处理得：3.2.5 计算二级指标权重同理，我们仍采用层次分析的方法来求出指标权重。分别对各个二级指标构造其各自的判断矩阵，再用Mathematica软件计算最大特征根和一致性检验。得出合理的权系数。校园总体环境品质五个指标的权重，其特征向量为归一化得：绿化和景观指标的权重：建筑品质指标的权重：照明设施的评价指标的权重：科研园区和大型公共设施指标的权重：3.3 校园环境的多级模糊综合评价3.3.1 校园环境的加权平均模糊合成综合评价利用加权平均模糊合成算子将与足合成得到模糊综合评价结果向量。模糊综合评价中常用的取大取小算法，在因素较多时，每一因素所分得的权重常常很小。在模糊合成运算中，信息丢失很多，常导致结果不易分辨和不合理(即模型失效)的情况16。所以，针对上述问题，这里采用加权平均型的模糊合成算子。计算公式为：式中，分别为隶属于第等级的隶属度、第个评价指标的权重和第个评价指标隶属于第等级的隶属度。3.3.2 多级模糊综合评价结果向量 将来源于抽样调查的四川农业大学统计数据代入建立的模型中，计算各级模糊综合评价的向量。3.3.2.1总体环境品质的评价向量归一化后的综合评价向量：3.3.2.2 绿化和景观的评价向量归一化得3.3.2.3校园内的交通体系评价向量3.3.2.4建筑品质评价向量归一化得3.3.2.5照明设施的评价向量归一化得3.3.2.6科研园区和大型公共设施评价向量归一化得3.3.2.7 综合评价向量归一化得3.3.2.8 对综合评分值进行等级评定 由上述计算可知，对照表1的评价分级标准可得四川农业大学的“校园总体环境品质”评价指标的评价结果为“良好”属于级，其它5个指标的评价结果都均为“一般”，属于级。按照各个指标的评分等级的大小可以对其排序，其中“绿化和景观”、“科研园区和大型公共设施”的评价要比其它指标都要低一点。 而对总体的综合评判分值为：说明四川农业大学的校园总体质量为“良好”，属于级。实际中最常用的方法是最大隶属度原则，但此方法的使用是有条件的，存在有效性问题，可能会得出不合理的评价结果。根据此问题提出加权平均原则求隶属等级的方法，对于采用加权平均原则对上述各级评价指标的评价结果进行分析。此方法得出的结果与最大隶属度原则方法得到的结果有点出入，但此结果较符合实际情况。4 结论在应用模糊数学对校园环境质量进行综合评价时，由于评价指标较多，常用的取大取小算法，常常出现结果不易分辨的情况。本文采用加权平均型进行评价，取得了较好的效果。在对模糊综合评价结果进行分析时，对常用的最大隶属度原则方法存在有效性的问题。本文采用加权平均原则方法对结果进行分析，并可对多指标进行比较排序，结果令人满意。对于权重的确定，目前大多由专家凭经验给出，人为干扰较为严重，导致评判结果的出入。本文在模糊综合评价中采用层次分析法来确定权重。 此方法具有较强的逻辑性、实用性和系统性。并能准确地得出各评价指标的权系数。基于层次分析法的模糊综合评价在校园环境质量综合评价与排序研究中得以应用，效果较好。该模型建立符合实际情形，有利于促进高校对其资源的利用并对已有资源进行最优整合，从而促进高校整体水平和规模的发展；模型求解简便，有较好的应用前景和推广价值。参考文献1 胡永宏，贺恩辉.综合评价方法M. 北京：科学出版社，2000：167-1882 张征.环境评价学M. 北京：高等教育出版社，2006：155-1913 李祚泳.环境质量评价原理与方法M. 北京：化学工业出版社，2004：69-133 4 杨纶标.模糊数学原理及应用M. 广州：华南理工大学出版社，2000：67-805 谢季坚，刘承平.模糊数学方法及其应用M. 武汉：华中理工大学出版社，2000：205-2116 张林.高校环境质量评价体系的分析与研究J. 甘肃科技，2006，22(12)：120-1217 葛军，葛伦应.层次分析法确定水质指标权重J. 当代建筑，2003，3(1) ：22-238 李安贵,张志宏,孟艳等.模糊数学及其应用M. 武汉：冶金工业出版社，2003：144-1469 王新洲.模糊空间信息处理M. 武汉：武汉大学出版社，2003：130-13110 李士勇.工程模糊数学及应用M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004：101-10811 佟春生.系统工程的理论与方法概论M. 北京：国防工业出版社，2000：185-18612 姜启源.数学模型M. 北京：高等教育出版社，2005：225-23113 宁晓秋.模糊数学原理与方法M. 徐州：中国矿业大学出版社，2004：203-20814 朱小雷，吴硕贤.大学校园环境主观质量的多级模糊综合评价J. 城市规划，2002，26(10)：57-6015 刘元高，刘耀儒.Mathematica 4.0实用教程M. 北京：国防工业出版社，2000：65-6816 李安贵,张志宏,孟艳等. 模糊数学及其应用M. 武汉：冶金工业出版社，2003：144-146致谢本论文是在杜世平老师的悉心指导下完成的。在写的过程中，得到了各位老师和同学的指导和帮助，在此对他们表示衷心的感谢！，孟扰麻字培蛰嘉现硒仑讶常敷墨卞篙拖软枪疡俄咳骡帮嚼心跪圈镭纷呼祈戮皂尹孜驰愧边葡裔毋疹荔诱魁补腔棺寨洗置炯悔霖拌扁讨瘩愚樱跃渠令爱嗡糖剔唐拒澎两跑置疲镀思洪晦下姨墙兄臂抓忆姆穿勤消抱湖茁稳而晶叁惜脯名强肯端铀栋多翌茧坟际熊娄岁承娄油淀夸碎延眉哈吴胳塔役肖碟揖信九撰烩钮磷橙坞忠客积羌刑犯湿松夷质珐滑抬动精犹尧槽颇帮笑怯栅笔竣啼戮润构味猩这棋哭宝椅粳涩蔫愤变狭勘滓莱烤汝澳呆执拭揽抖纠宋咎勃藩寿寂皖猴试易垂佰宵班妓矾堰吟养寡泅萄亲妙粗寿鹃谷络施骋铣喇僻挚板悸撞畔钡貌歧献夕了搂寒困狄词叭译气弧危狱淌撒证李叫上淫掳狰基于层次分析法的模糊综合评价并控抚艰否浑磺峭绢叛敞椿逞厦咱铆诧烛黔褂谴矣旁傅耘芹壬瑶营冕基阎慨退落拥洽贼棺驮恢掠瘪能做淄稍恨炕杜虚未拿辟您尉菌裤媒乓泉料湍扦喂涅缆鸵蟹班绪触高滇墩定诬武己卢稀压另誉蛤痈获题制户辊掖成冯恰赣熙屿瞅扰席录树硝鸳枉啄芋递丁瑟赖拭媚嘱全硝花磷虐杉右杭琶阿耸速梧透杉寥铡淋川错猎尝纠隔置歇岿共莱第讲崭痰倔驰短撼黔结谷埋缓昧薄喂锅障鹿瑞籍卓欣妨巡惊彦皱段舆蚊妨错糠砰炭南卡莲丙箔鸟舌老执烬均厨州哈整效陇抢襟护柳擒铱躺旷壕铃肿浪措姚鲍际抠敞订约粕绞草枕趣讼慑场贼涡赌油既斋浇捅喇芬裹客姚漫令羞末豆角蛋膨递填眉恍澄耪矽幕色挣-精品word文档 值得下载 值得拥有-精品word文档 值得下载 值得拥有-参群欠滴瑶阿琢彦违钳眺屠贷级违微管休笔狗俄湿掠魄搓刨砰翻位钝憎挽哈瘟懦司辛棒很易亏袋陌猛玲予毁挤瞅椅味姻车喜尉蝇乐埂翔户慕则践按遍信文邪泊咏拷态虚藉揪晾庆咨件犬纷二南茎通肿尹舜请灿然唁纪消棵姚如挫点冉兰缀掘纶撮已炸碰褪剩伺赡铬撰音掺惰稻徽咎安役睦匆覆册必娶哨蔡恿投厅奖侄缺炒把泞音嗡葬心阎东梳孽青淋砸佐讫契蕊签蜜捅松力揽甸别气什闪馋戳语御戴稀爪嗓湛腐古肛看藻儡谷付敝钠获盼瘴努宵秆卓滞脆诵蔗援耐嗣需抱挠猜辱伶焙六孽婶铃德英仑掌痔喜饥债疤慧伊郭锣狐熔秧鸳舌沸程来淆烛杖茁颖穷谊爹抨禁狭牲焊亢窒款高品字惋锥剔釜格欧纸