模糊評(píng)估法的課件第1頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、概述在解決水資源規(guī)劃管理問題時(shí)，由于水資源系統(tǒng)的復(fù)雜性，往往會(huì)存在多個(gè)不同目標(biāo)的規(guī)劃管理方案。而對(duì)這些方案進(jìn)行決策時(shí)，除考慮水量、水質(zhì)因素外，還要考慮到經(jīng)濟(jì)、計(jì)算、技術(shù)和環(huán)境等因素。其次，有些因素用一般方法是難以量化的，因此，在進(jìn)行水資源規(guī)劃管理方案決策時(shí)，所面臨的常常是一個(gè)由相互關(guān)聯(lián)、相互制約的眾多因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。第2頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五決策問題的特性1.廣泛性衣：款式、顏色、價(jià)格、質(zhì)量(面料、做工等)如何?食：(請(qǐng)朋友吃飯)或家宴或上飯館?如何備(點(diǎn))菜?住：買房或租房?價(jià)格？遠(yuǎn)或近?大或小?行：(旅游)旅行社或自主游？遠(yuǎn)或近？看什么?工作：升學(xué)成就業(yè)的決策，個(gè)人今后發(fā)展的規(guī)劃。2.答案的不確定性與多樣性，即不存在唯一的毫無(wú)爭(zhēng)議的答案，只存在相對(duì)滿意的答案(滿意解)。第3頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.答案存在較強(qiáng)的主觀性，不同喜好的人會(huì)作出不同的決定(各有所好)。特性1說(shuō)明決策問題的重要性；特性2和3說(shuō)明決策問題的復(fù)雜性。具體來(lái)講，決策問題常常難以量化，結(jié)論易犯主觀性毛病，不經(jīng)充分討論、研究和適當(dāng)量化，就不能作出有足夠說(shuō)服力的結(jié)論。層次分析法為分析這類復(fù)雜問題提供了一種新的、簡(jiǎn)潔的、實(shí)用的決策方法。第4頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五層次分析法(analyticalhierarchyprocess，簡(jiǎn)稱AHP法)是一種綜合評(píng)判模型方法。它是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茲堡大學(xué)教授薩迪(ThomasL.Saaty)于1973年提出的。它是把一個(gè)復(fù)雜問題表示為有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過人們的判斷，對(duì)備選方案的優(yōu)劣進(jìn)行排序。該方法是一種定性預(yù)測(cè)和定量預(yù)測(cè)相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法，是系統(tǒng)工程中對(duì)定性事物做定量分析的一種簡(jiǎn)便方法，也是對(duì)人們的主觀判斷做客觀描述的一種有效方法。第5頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、建立系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型用層次分析法做系統(tǒng)分析，首先要把問題層次化。這就需要研究者對(duì)所研究的問題有明確的認(rèn)識(shí)，弄清問題的范圍、所包含的因素、因素問的相互關(guān)系和隸屬關(guān)系以及最終想要解決的問題。根據(jù)對(duì)問題的初步分析，將問題包含的具有某些共性的因素聚集成組，并把它們之間的共同特征看作為系統(tǒng)中新層次中的一些因素，將這些因素再按照另外一組特征組合，形成另外更高層次的因素，直到最終形成單一的最高因素——決策分析的目標(biāo)。第6頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五這樣即構(gòu)成由最高層、若干中問層和最低層排列的層次分析結(jié)構(gòu)模型。最高層表示研究問題的目的，即層次分析所要達(dá)到的總目標(biāo)；中間層表示實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)，為準(zhǔn)則層（約束層、指標(biāo)層等）；最低層表示解決問題要選擇的各種決策、方案、措施等。第7頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五指標(biāo)層：列出影響決策的主要因素。主要指標(biāo)的選取是關(guān)鍵，應(yīng)該仔細(xì)列出一切影響決策的因素，并通過認(rèn)真的分析和比較，從中選出若干最關(guān)鍵的出素。第8頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例1

旅游選點(diǎn)問題某小家庭打算在五一黃金周出門旅游，他們擬從萬(wàn)佛湖、天堂寨和黃山三景點(diǎn)中挑選一個(gè)作為旅游目的地．如何決策?第9頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例2

流域水資源規(guī)劃的簡(jiǎn)化模型流域水資源合理配置社會(huì)發(fā)展指標(biāo)生態(tài)環(huán)境指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)規(guī)劃方案1規(guī)劃方案2……規(guī)劃方案n第10頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例3能源分配方案的制訂某國(guó)的能源主要分配給3個(gè)部門：家用C1，運(yùn)輸C2，工廠C3。對(duì)一個(gè)國(guó)家發(fā)展影響顯著的有：經(jīng)濟(jì)G，環(huán)境I，國(guó)家安全S。例4勤工助學(xué)的模型勤工助學(xué)的主要內(nèi)容有：技術(shù)開發(fā)，群眾服務(wù)，貿(mào)易活動(dòng)；要考慮的因素主要有：對(duì)學(xué)習(xí)的幫助，社交能力的提高，收入的增加。第11頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、構(gòu)造判斷矩陣——層次單排列層次結(jié)構(gòu)模型是某種意義下的各種因素在縱向和橫向上的排序。判斷矩陣R是將層次結(jié)構(gòu)模型中間一層次的元素相對(duì)于上層的某個(gè)元素，相互成對(duì)比較而形成的矩陣。它表示層次諸元素的相對(duì)重要性。備選方案B1，B2，…，Bn相對(duì)上層的準(zhǔn)則Ak做成對(duì)比較，可構(gòu)成判斷矩陣R。第12頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五為建立判斷矩陣，T.L.Saaty引用了1—9比率標(biāo)度法，寫成判斷矩陣。這種比率標(biāo)度的確定是根據(jù)專家意見和實(shí)際資料數(shù)據(jù)，由經(jīng)驗(yàn)作出主觀判斷而獲得的。第13頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一般地，將yi與其他yj比較得A的第i行。下面是某人定出的一個(gè)比較矩陣：第14頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四、計(jì)算權(quán)重首先求出判斷矩陣的最大特征值，然后計(jì)算對(duì)應(yīng)于最大特征值的特征向量，再對(duì)此特征向量作歸一化處理，即得到權(quán)重向量，即本層次相對(duì)于上一層次中某因素的單排列相對(duì)重要性權(quán)值。五、判斷矩陣的一致性及其檢驗(yàn)引入了1—9比率標(biāo)度方法形成的判斷矩陣，可使思維判斷數(shù)量化，簡(jiǎn)化問題的分析，為綜合評(píng)價(jià)創(chuàng)造了條件。第15頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五然而，比率標(biāo)度值的確定有賴于主觀的判斷估計(jì)，個(gè)可能給出精確的度量，因而可能保證不了判斷矩陣具有完全一致性，所以有必要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。第16頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一致矩陣的概念第17頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五引入度量偏離一致性指標(biāo)：第18頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五通常判斷矩陣的階數(shù)n越高，其估計(jì)偏差越大，一致性也越差。因此，對(duì)高階判斷矩陣的檢驗(yàn)應(yīng)適當(dāng)放寬要求。為此，引入隨機(jī)性指標(biāo)RI作為修正值，以更合理的隨機(jī)一致性指標(biāo)——隨機(jī)一致性比率CR來(lái)衡量判斷矩陣的一致性。

CR＝CI／RI第19頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(duì)于1—9階的判斷矩陣的RI值，列于下表：通常，只要隨機(jī)一致性比率CR≤0.01時(shí)，可認(rèn)為層次單排列的結(jié)果具有滿意的一致性；否則，必須重新調(diào)整判斷矩陣中元素的值。第20頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第21頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第22頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五六、層次總排序?qū)哟慰偱帕芯褪腔趯哟螁闻帕械玫降挠?jì)算結(jié)果計(jì)算組合權(quán)重，然后，通過比較各要素組合權(quán)重的大小、得到要素的相對(duì)重要性序列，依此確定備選方案的評(píng)價(jià)。第23頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五水資源規(guī)劃方面的應(yīng)用舉例例1

初始水權(quán)的第二層次配置水權(quán)包括所有權(quán)和使用權(quán)。所有權(quán)歸國(guó)家,使用權(quán)歸用戶,水權(quán)配置是指使用權(quán)的配置。水權(quán)配置就是運(yùn)用市場(chǎng)手段與非市場(chǎng)手段,兼顧公平與效率目標(biāo),將水權(quán)體系中各項(xiàng)權(quán)利逐層分解,然后將各項(xiàng)權(quán)利落實(shí)到相應(yīng)的行為主體上,使之明確、具體并法制化。第24頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五水權(quán)配置是一種利益分配,配置方案不僅需技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的可行性,更重要的是實(shí)踐上的可行性。初始水權(quán)配置是水權(quán)配置的一個(gè)重要組成部分,是水資源產(chǎn)權(quán)在不同用水主體之間的初次分配。水權(quán)配置是定性和定量的結(jié)合,涉及各用水部門間的利益,屬于多目標(biāo)問題,因此采用層次分析法進(jìn)行水權(quán)配置是科學(xué)合理的。第25頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五從流域水權(quán)角度看,水權(quán)初始配置包括三個(gè)層次:（1）第一層次是水權(quán)在流域內(nèi)各行政區(qū)域間的分配；（2）第二層次是水權(quán)在各行政區(qū)內(nèi)的不同行業(yè)用水區(qū)間的分配；（3）第三層次是各用水區(qū)內(nèi)最終用戶間的水權(quán)分配。經(jīng)過這三個(gè)層次就完成了初始水權(quán)的配置。本例重點(diǎn)研究初始水權(quán)第二層次的配置。第26頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五將初始水權(quán)配置優(yōu)先位序規(guī)則界定為確保用水、基本情景用水、高情景用水等。每種情景用水中都包括生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水。步驟1確定基本情景用水水量分配指標(biāo)體系。步驟2構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)圖。建立層次結(jié)構(gòu)圖時(shí),將基本情景用水水量分配(目標(biāo)層)列在最高層,將實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)所涉及的相關(guān)約束(水量分配指標(biāo)體系)放在最底層,見圖1。第27頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第28頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五步驟3專家認(rèn)可度的確定專家認(rèn)可度是專家學(xué)歷、專業(yè)與評(píng)價(jià)問題的相關(guān)性(或稱知識(shí)結(jié)構(gòu))、經(jīng)驗(yàn)、理論研究和實(shí)際工作中的潛力和能力的具體體現(xiàn),是個(gè)體專家的決策結(jié)果對(duì)總的決策結(jié)果的貢獻(xiàn)程度或被認(rèn)可程度,即專家在群體中的決策“權(quán)力”。該認(rèn)可度體現(xiàn)了專家個(gè)體間對(duì)被評(píng)價(jià)問題看法的差異,是以權(quán)重形式體現(xiàn)的。第29頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.1專家認(rèn)可度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系第30頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化處理對(duì)于標(biāo)度值越大越好的指標(biāo),指標(biāo)的最高層次對(duì)應(yīng)標(biāo)度值的最大值為9,指標(biāo)的最低層次對(duì)應(yīng)標(biāo)度值的最小值為1,中間層次的標(biāo)度值采用群眾問卷調(diào)查方法(20份)確定,對(duì)群眾主觀評(píng)判進(jìn)行歸納整理,即可得出專家信息量化表。第31頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五請(qǐng)三位專家進(jìn)行配水決策,各專家的具體信息如表所示。將表中認(rèn)可度規(guī)范化,得到規(guī)范化后的專家認(rèn)可度:s1=0.38,s2=0.34,s3=0.28。第32頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五步驟4計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性權(quán)重值

(1)判斷矩陣：通過水量分配指標(biāo)兩兩比較,得到相應(yīng)的重要性判斷矩陣[aij]n×n。

(2)一致性檢驗(yàn)：當(dāng)CR=CI/RI≤0.10時(shí),判斷矩陣具有滿意的一致性,否則需要重新調(diào)整判斷矩陣U。第33頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（3）確定各指標(biāo)的權(quán)重ai：λmax所對(duì)應(yīng)的特征向量即為所要確定的重要程度系數(shù)ai,記為:A=(a1,a2,…,an)。第34頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第35頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第36頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五區(qū)域配水總量和標(biāo)準(zhǔn)化的權(quán)重向量ω相乘,求出各部門的配水量：第37頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例2

水庫(kù)選址問題水庫(kù)選址問題有多個(gè)準(zhǔn)則的約束，人們對(duì)這些準(zhǔn)則的判斷決定了最終決策。引江入津工程調(diào)節(jié)水庫(kù)的選址準(zhǔn)則如表1所示，可用層次分析法分析確定。第38頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五根據(jù)水庫(kù)選址的準(zhǔn)則擬出4個(gè)可供選擇的方案。1.創(chuàng)建層次分析模型第39頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.計(jì)算第40頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（1）寫出判斷矩陣：第41頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第42頁(yè)，共46頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（2）求單一準(zhǔn)則下的相對(duì)權(quán)