使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的方法

摘要

本发明属于城市地下空间工程风险管理领域，具体涉及一种使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的评价方法。本发明的技术方案包括如下步骤：(1)根据工程建设项目的寿命周期理论，以系统性、综合性、客观性、简明性原则为基础，构建城市地下空间寿命周期风险等级评价指标体系；(2)根据灰色系统和模糊综合评价理论，建立城市地下空间寿命周期风险等级模糊灰色综合评价模型；(3)根据城市地下空间寿命周期风险等级评价模型得出的计算结果，采用改进最大隶属度原则，确定城市地下空间寿命周期风险等级。本发明提供的使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的方法，适用范围广、原理简单、使用方便、可靠性好。

说明书

技术领域

本发明属于城市地下空间工程风险管理领域，具体涉及一种使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的评价方法。

背景技术

地下空间作为一种有限的自然资源，建设周期较长，一旦开发便很难逆转，且不同阶段面临的风险因素也不同，管理难度较大，导致影响社会、经济、环境效益的风险事件频发。我国现有的地下空间风险评估通常聚焦于建设期间的风险，对建设前期、运维期、生态恢复期以及各类风险间的耦合作用考虑较少，已不能满足城市地下空间建设与管理模式不断创新、经济社会发展对工程品质要求不断提高的实际需求。因此，依据工程建设项目的寿命周期理念，在各类型风险的耦合作用下，建立一种城市地下空间寿命周期风险等级的评价方法，在其寿命周期内评价项目管理的实际情况与预期管理目标的偏离程度十分必要。

发明内容

本发明提供一种使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的评价方法，适用范围广、原理简单、使用方便、可靠性好。

本发明的技术方案如下：

使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的方法，包括如下步骤：

(1)构建城市地下空间寿命周期风险等级评价指标体系：以系统性、综合性、客观性、简明性为基础，根据指标相互独立、互不关联的原则，优选城市地下空间寿命周期风险管理方面的评价指标，建立评价指标体系；

(2)根据灰色系统和模糊综合评价理论，建立城市地下空间寿命周期风险等级模糊灰色综合评价模型：邀请行业内专家，依据项目实际情况和风险评估矩阵，对评价指标进行打分，确定评价样本；根据灰色系统理论，通过正弦型白化权函数确定评价样本的模糊关系矩阵；由熵权法根据各指标信息熵的变异程度，确定模糊权向量；采用加权平均型模糊合成算子，进行多因素模糊灰色综合评价，确定模糊综合评价结果向量；

(3)确定城市地下空间寿命周期风险等级：根据模糊灰色综合评价模型得出的计算结果，采用改进最大隶属度原则，确定城市地下空间寿命周期风险等级。

进一步地，所述的使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的评价方法，所述步骤(1)中，构建城市地下空间寿命周期风险等级评价指标体系的具体步骤为：

1)依托城市地下空间的建设与管理现状、顺应发展趋势，明确评价目标；

2)以系统性、综合性、客观性、简明性原则，根据工程建设项目的寿命周期理论，将城市地下空间寿命周期风险划分为建设前期、建设期、运维期和恢复期风险，融入绿色建筑理念，形成有关城市地下空间寿命周期风险等级评价的28个评价指标。

进一步地，所述的使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的评价方法，所述步骤(2)中，建立城市地下空间寿命周期风险等级模糊灰色综合评价模型的具体步骤为：

a)邀请行业内专家，依据风险评估矩阵，结合城市地下空间待评价项目的实际情况，对评价指标进行打分，确定评价样本；

b)通过正弦型白化权函数确定评价样本的模糊关系矩阵；

c)利用熵权法，根据各指标信息熵的变异程度，确定模糊权向量；

d)由加权平均型模糊合成算子求得模糊综合评价结果向量。

进一步地，所述的使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的评价方法，所述步骤(3)中，确定城市地下空间寿命周期风险等级的具体步骤为：

Ⅰ)整理模糊灰色综合评价计算结果；

Ⅱ)根据改进最大隶属度原则，确定城市地下空间寿命周期风险等级。

本发明的有益效果为：

1、本发明在城市地下空间建设与管理现状的基础上，依据工程建设项目的寿命周期理念，融合绿色建筑特点，解决了城市地下空间项目在不同类型风险因素耦合作用下的风险管理问题，评价方法符合现代城市建设的发展需求。

2、本发明综合考虑城市地下空间项目在建设前期、建设期、运维期和生态恢复期的风险管理要点，既考虑地下空间开发的整体性需求，又可兼顾阶段性需求，评价指标体系的构建更加客观合理；

3、本发明依托行业内多位专家的评审意见，以构建基于正弦型白化权函数的模糊灰色综合评价模型为核心，采用定性分析与定量计算相结合的方法，降低主观因素的不利影响，提高评价对象对灰类的归属性，可以较为客观的反映城市地下空间项目的寿命周期风险等级，保证评价结果的准确性；

4、本发明根据模糊灰色综合评价计算结果，采用改进最大隶属度原则确定城市地下空间项目的寿命周期风险等级，原理简单、方法适用性强，可以较好的反映城市地下空间项目的风险管理现状。

附图说明

图1为使用模糊灰色综合评价模型确定城市地下空间寿命周期风险等级的方法流程图；

图2为城市地下空间寿命周期风险等级评价指标体系列图；

图3为正弦型白化权函数图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图对本发明做进一步详细说明。

本发明提供的确定城市地下空间寿命周期风险等级的方法所针对的城市地下空间是指：城市规划区内地表以下的空间，包括地下交通、地下商业、地下停车及地下市政等业态类型。评价过程根据寿命周期理念，融入绿色建筑的特点，综合考虑各类型风险耦合作用下，城市地下空间项目的寿命周期风险等级，进而对项目实际情况与预期管理目标的偏离程度做出客观评价。

如附图1所示，本发明的详细步骤为：

1.步骤101：城市地下空间寿命周期风险等级评价指标体系的构建；

(1)确定评价体系的设计目标

以现行法规为基础，顺应时代发展，依据工程建设项目的寿命周期理念，融入绿色建筑的特点，以系统性、综合性、客观性、简明性为基础，根据指标相互独立、互不关联的原则，针对地下交通、地下商业、地下停车及地下市政等业态类型的城市地下空间项目，考虑在其寿命周期内多风险因素的耦合作用下，优选城市地下空间寿命周期风险管理方面的评选指标，以提高评价方法的系统性、综合性、客观性和简明性。

(2)构建城市地下空间寿命周期风险等级评价指标体系

结合相关文献，根据寿命周期理论，将城市地下空间寿命周期风险划分为建设前期、建设期、运维期和恢复期风险，融入绿色建筑的特点，得到城市地下空间寿命周期风险等级评价指标体系，见附图2。

2.步骤102：建立城市地下空间寿命周期风险等级评价模型，通过专家打分确定评价样本，基于正弦型白化权函数确定模糊关系矩阵，通过熵权法确定模糊权向量，由加权平均型模糊合成算子，确定模糊灰色综合评价结果向量。

(1)确定评价样本

假设有m个样本，各样本均具有n个评价指标，各指标均有s个灰类，则评价样本矩阵D＝[x

依据寿命周期风险理论，构建风险评估矩阵，将城市地下空间寿命周期风险等级由高至低设置为Ⅰ～Ⅴ级，分别对应5～1分，用于量化管理目标的偏离程度，见表1。

表1城市地下空间寿命周期风险等级评估矩阵

邀请10位行业内专家，依据风险评估矩阵，结合城市地下空间项目的实际情况，对各指标进行打分，即可得到样本矩阵D，专家打分表，见表2。

表2寿命周期风险等级评价指标体系及专家打分表

(2)通过正弦型白化权函数确定模糊关系矩阵

将城市地下空间寿命周期风险等级划分为k＝1、2、3、4、5，共五个灰类，分别对应寿命周期风险等级的Ⅴ～Ⅰ级，各灰类的取值范围见表3。

表3评价指标灰类取值范围

假设灰类k的最大可能取值点为该灰类的中心点λ

表4中心点序列表

灰类1采用下限测度白化权函数，灰类s采用上限测度白化权函数，灰类k采用中心点正弦型白化权函数，表达式如下：

函数图像见附图3。

依次将28个指标的样本值代入式(1)～(3)，构建城市地下空间寿命周期风险等级评价的模糊关系矩阵R

其中，r

(3)确定模糊权向量

本文根据各指标的变异程度，利用信息熵确定指标权重，其结果较为客观，计算过程如下：

1)计算第j项指标下第i个样本占该指标的比重p

2)计算第j项指标的熵值e

其中，t＝1/ln(n)>0，满足e

3)计算信息熵冗余度d

d

4)计算各项指标的权值a

将样本矩阵D代入式(4)～(7)，求得各评价指标的权重。

(4)模糊综合运算

由加权平均型合成算子(+-·)求得模糊综合评价结果向量B＝(b

其中，b

将指标权重和模糊关系矩阵R代入式(8)，求得被评价对象的模糊综合评价结果向量B。

3.步骤103：确定城市地下空间寿命周期风险等级，根据模糊灰色综合评价模型得出的计算结果，采用改进最大隶属度原则，根据表3确定城市地下空间寿命周期风险等级。

(1)引入有效性指标

引入有效性指标α，采用改进最大隶属度原则处理模糊综合评价结果。

其中，g为模糊综合评价结果向量B的元素个数；β和γ分别为模糊综合评价结果向量B中最大和第二大元素的值。

(2)确定评价结果

当α<0.5时，最大隶属度原则失效，需以样本值与平均调查样本之间的距离H为标准，对最大隶属度原则加以改进，依次剔除距离最大的样本，重新计算有效性指标；若剔除后，α反而下降，则保留该样本，直至α≥0.5。

x

若b