一种基于优化改进熵权值的模糊综合评价方法

本发明涉及环境质量综合评价，具体是一种基于优化改进熵权值的模糊综合评价方法，针对于土壤质量、水质质量、空气质量等环境属性进行综合评价。

背景技术：

1、随着社会的快速发展和科技水平的提高，各类生态资源消耗急剧增加，由于工业生产，人类活动等人为因素造成的生态环境问题日趋严重。因此，对环境质量状况进行准确、客观的综合评价和分析，可为后续环境保护者制定有效合理的环境保护措施以及评估现阶段环境状况提供有效准确的理论依据。

2、目前环境质量评估中有模糊综合评价法、熵权法、层次分析法(ahp)、topsis法。专利cn114330951a申请公布了一种技术方案，针对难以判定的水质等级，提出一种高效科学的安全评估模型，通过模糊综合评价法评判当前水质安全等级，以便于人们及时监测水质安全问题，实施合理的措施。虽然模糊综合评价法具有结果清晰，系统性强的特点，但该专利中权重集通常根据专家经验法动态、自适应地确定权重主观性过强，不具有客观性。在授权公布号为cn113327021a的专利中采用了熵权法确定权重以此来提高整体权重确定的客观性。然而熵权法在面对信息熵值差距极小的情况时，会出现较大的权重差值进而导致权重结果不准确。在授权公布号为cn110633449a的专利中对熵权法引入了ahp法进行了改进，但其确定权重未充分依赖于数据离散性，突出各评价因子的局部差异。综上所述，目前对环境质量的评价是有限的，不仅体现在指标权重的准确性和可靠性上，而且评价方法和理论也比较单一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于优化改进熵权值的模糊综合评价方法，在熵权法的基础上，结合熵权变化一致性定理以及线性规划算法进行改进优化，通过采用动态求解过程克服熵权法中对于极端数据抵抗过差的缺点，以及避免对于正常数据修正过度的现象。与此同时，将优化改进熵权法与模糊综合评价法相结合，以此提高了整体评估方法的全面性和系统性。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种优化改进熵权值的模糊综合评价法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

3、步骤1：选取i个评价因子，建立评价指标集；

4、步骤2：参考国家标准，将环境质量划分j个级别建立评价集；

5、步骤3：利用优化改进熵权法，动态求解，确定二级指标权重向量

6、步骤4：根据隶属度函数确定i个评价因子对应j个级别的隶属度后，得到二级指标的权重判断矩阵rp；

7、步骤5：由步骤3和步骤4，选用加权平均算子进行矩阵复合运算，构造n个二级指标的模糊综合评价矩阵，以第p个一级指标为例，其对应的二级指标的模糊综合评价矩阵为

8、步骤6：将待评价的二级指标权重向量作为原始数据并利用优化改进熵权法计算一级指标的权重值，确定一级指标的权重向量

9、步骤7：将一级指标对应的二级指标模糊综合评价矩阵(b1,…,bp,…bt)进行整合，建立一级指标的权重判断矩阵u；

10、步骤8：与步骤5相似，在得到一级指标权重向量和权重判断矩阵u后，构造一级指标的模糊综合评价矩阵

11、步骤9：根据最大隶属度原则进行综合评价，确定环境质量的评价等级；

12、作为优选，本发明提供的一种优化改进熵权值的计算方法，具体包括：

13、(1)选择z＝min||hi-hi+1|-|xi-xi+1||作为线性规划模型的目标函数，xi和hi分别表示泛指权重值和信息熵，当z越小时，表明越符合熵权变化一致性，即权重结果越准确；

14、(2)确定目标函数的约束条件为各指标的总权重为1，权重的变化与信息熵的变化成反比，权重xi的取值范围应为[0,1]；

15、(3)建立单目标函数

16、(4)将单目标函数问题转化为线性规划模型，对权重计算过程进行优化。

17、(5)将线性规划问题的不等式约束转化为等式约束，利用单纯形法计算得到熵权值最优解；

18、作为优选，步骤4中隶属度函数分为如下三种情况：

19、(1)当数据值ρ处于第k个二级指标的第a级的上限与下限之间，则采用如下隶属度函数：

20、

21、(2)当数据值ρ小于第k个二级指标的第a级的下限，则采用如下隶属度函数：

22、

23、(3)当数据值ρ大于第k个二级指标的第a级的上限，则采用如下隶属度函数：

24、

25、本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：

26、本发明对传统熵权法进行了修正与改进，该发明摒弃了使用单一公式确定权重的过程，采用线性规划算法动态确定权重，不仅提高了熵权法对极端数据的抵抗能力，并且有效避免了熵权法对正常数据的修正过度问题；

27、其次在建立评价模型时，将优化改进熵权法与模糊综合模型进行结合，提高了整体评估方法的准确性以及合理性，克服了单因素评价法过于片面的问题；

28、最后，本发明可为复杂环境系统提供了一个合理准确的评价模型，为推动环境保护、加强生态文明建设提供理论基础。

技术特征：

1.一种基于优化改进熵权值的模糊综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，提供的一种优化改进熵权值的计算方法，具体包括：

3.根据权利要求1和2所述的综合评价方法，其特征在于，步骤4中隶属度函数分为如下三种情况,具体包括：

技术总结
本发明提出一种基于优化改进熵权值的模糊综合评价方法。该方法对传统熵权法进行优化改进，利用线性规划方法结合熵权变化一致性原则，建立权重计算的线性规划模型，充分考虑不同评价指标对实际环境的影响，动态求解权重值最优解；与此同时，将优化改进熵权法与模糊综合评价方法相结合，充分考虑了各指标之间的相互联系，不仅可以突出正常信息熵之间的局部差异，也对极端数据有着更强的抗干扰能力，评价结果也与实际环境系统更加符合。本发明为实际复杂环境提供了一种更加准确的评价方法，可为制定有效的环境保护措施提供理论依据。

技术研发人员：伍娟,杨美子,王永鑫,王仲根,兰世豪
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21