一种海绵城市韧性评价模型的构建方法与流程

本发明涉及一种评价模型构建技术，尤其涉及一种海绵城市韧性评价模型的构建方法。

背景技术：

1、在城市化进程中，城市水资源的合理利用与生态环境的保护成为关注的焦点。海绵城市作为一种新型的城市建设理念，旨在通过模仿自然海绵体的吸水、蓄水、渗水、净水等特性，构建低影响开发雨水系统，实现城市雨水的自然积存、自然渗透、自然净化和可持续利用。然而，目前缺乏一种有效的海绵城市韧性评价模型，来全面评估和提升城市在面对环境变化和自然灾害时的适应能力和恢复能力。因此需要一种海绵城市韧性评价模型的构建方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是要提供一种海绵城市韧性评价模型的构建方法。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、本发明包括如下步骤：

4、a获取的三维城市数据，所述三维城市数据采用主观赋权法对海绵城市韧性指标进行赋权得到第一赋值；

5、b所述第一赋值采用客观赋权法对所述主观赋权值加以修正得到第二赋值；

6、c通过所述可拓云模型构建海绵城市韧性评价模型，采用anp和熵权法赋权优化模型的指标权重；

7、d通过所述第二赋值输入所述海绵城市韧性评价模型进行量化评分，得到海绵城市总体量化评分结果。

8、具体地，其特征在于，所述客观赋权法包括熵权法和均方差决策法。

9、进一步地，所述海绵城市韧性评价模型通过比较标度法确定各准则层下个指标重要程度，形成矩阵wij，如下式所示：

10、

11、通过两两比较建立超矩阵，由特征根法及向量根排序。

12、进一步地，构建所述矩阵后需要对一致性标度进行检验，当cr<0.1时通过一致性检验，检验公式如下：

13、cr＝(λmax-n)/(n-1)            (4)

14、其中cr＝ci/ri。

15、进一步地，所述熵权法的处理步骤如下：

16、(1)数据的归一化处理

17、对原始数据进行处理得到标准化矩阵vij＝vij，矩阵内vij表示第i个区域的第j个海绵城市韧性指标的标准值，其中vij的计算公式如下：

18、正向指标：

19、负向指标：

20、(2)计算j指标在i区域项目中所占指标比重的公式包括:

21、

22、其中i＝1,2,3，…，n；j＝1,2,3，…，m。n表示海绵城市韧性评价指标的个数，m表示海绵城市韧性评价区域项目个数。

23、(3)计算第j项指标的熵值的公式包括：

24、

25、其中，k＝1/ln(n)>0,满足ej≥0。

26、(4)计算信息冗余度的公式包括：

27、dj＝1-ej               (9)

28、(5)最后计算各项指标权重的公式包括：

29、

30、进一步地，所述anp和熵权法求解优化模型可得组合权重计算式包括:

31、

32、

33、式中：min j(ω)为赋权方法数据信息融合的最小值；s.t.代表数学求解约束性条件得到综合权重ωi的公式包括：

34、

35、进一步地，所述可拓云模型对海绵城市韧性评价模型进行构建的方法包括：

36、(1)确定评价物元

37、所述评价物元表现形式的公式包括：

38、

39、其中：r——海绵城市韧性评价等级；

40、n——待评价海绵城市项目；

41、ci——海绵城市韧性评价指标(i＝1,2,…，m)；

42、vi——海绵城市韧性评价指标特征值(i＝1,2,…，m)；

43、αji——海绵城市韧性评价指标在评价项目中的下限(i＝1,2,…，m)；

44、βji——海绵城市韧性评价指标在评价项目中的上限(i＝1,2,…，m)；

45、(exji,enji,ee)——区间对应的云参数。

46、

47、

48、ee＝s×en               (18)

49、式中所述海绵城市韧性评价指标对应各等级的上下限为[α,β],s为超熵系数取0.1，期望值为ex，en为熵以及he为超熵；

50、以指标的权重和标准云参数为基础，分别计算各一级指标和评价总体的安全韧性等级综合参数。

51、

52、

53、

54、(2)确定指标云关联度

55、以二级指标评价值作为云滴，ex为期望，ee为标准差生成正态随机数en′，计算云滴相对应各个评价等级的关联度k，包括如下公式：

56、

57、由于求解关联度k的过程中，基于多次运算取平均值确定综合评判矩阵k包括如下公式：

58、

59、式2中kij表示第i个评价指标在评价等级j中的云关联度，j＝[1,2,3,4,5]云关联度分别代表5个不同的评价等级；

60、(3)确定评价等级

61、合评判矩阵k和指标权重w为基础，根据公式(24)、(25)和(26)计算综合评判向量b、综合评判指标值r以及综合评判指标值r的期望值erx,包括如下公式：

62、b＝w×k                   (24)

63、

64、

65、式中n表示运算次数(n＝1000)；ri(x)表示第i次计算所得的综合评判指标值，基于综合评判矩阵k和综合评判向量b以及最大关联度原则，得出最终评价隶属等级。

66、进一步地，对所述评价等级需要进行可信度分析，基于综合评判指标值r以及期望值erx，计算综合评判指标值r的熵em和信度因子θ,包括如下公式：

67、

68、

69、式中ern表示评价结果离散程度；信度因子值θ越大，表示评价结果越分散，可信度越低；反之则可信度越高。

70、本发明的有益效果是：

71、本发明主观赋权法和客观赋权法组合赋值并采用anp和熵权法赋权优化模型的指标权重，实现对城市水资源和生态环境的全面评估，制定适应不同情景的应对策略，提高城市的适应能力和恢复能力，具有可操作性强、优化资源配置等优点，能够指导实际的海绵城市建设。

技术特征：

1.一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于组合赋权和模糊评分的海绵城市韧性评估方法，其特征在于，所述客观赋权法包括熵权法和均方差决策法。

3.根据权利要求1所述的一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，其特征在于：所述海绵城市韧性评价模型通过比较标度法确定各准则层下个指标重要程度，形成矩阵wij，如下式所示：

4.根据权利要求3所述的一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，其特征在于：构建所述矩阵后需要对一致性标度进行检验，当cr<0.1时通过一致性检验，检验公式如下：

5.根据权利要求1所述的一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，其特征在于：所述熵权法的处理步骤如下：

6.根据权利要求1所述的一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，其特征在于：所述anp和熵权法求解优化模型可得组合权重计算式,计算组合权重的公式包括:

7.根据权利要求1所述的一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，其特征在于：所述可拓云模型对海绵城市韧性评价模型进行构建的方法包括：

8.根据权利要求7所述的一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，其特征在于：对所述评价等级需要进行可信度分析，基于综合评判指标值r以及期望值erx，计算综合评判指标值r的熵em和信度因子θ,包括如下公式：

技术总结
本发明公开了一种海绵城市韧性评价模型的构建方法，包括获取的三维城市数据，所述三维城市数据采用主观赋权法对海绵城市韧性指标进行赋权得到第一赋值；所述第一赋值采用客观赋权法对所述主观赋权值加以修正得到第二赋值；通过所述可拓云模型构建海绵城市韧性评价模型，采用ANP和熵权法赋权优化模型的指标权重；通过所述第二赋值输入所述海绵城市韧性评价模型进行量化评分，得到海绵城市总体量化评分结果。本发明主观赋权法和客观赋权法组合赋值并采用ANP和熵权法赋权优化模型的指标权重，实现对城市水资源和生态环境的全面评估，高城市的适应能力和恢复能力，具有可操作性强、优化资源配置的优点。

技术研发人员：郑建春,芮静,朱伟,杨艳英,刘双庆,尤秋菊,杜娟娟
受保护的技术使用者：北京市科学技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19