模糊数学在经济开发区概念性规划评审中的应用

时间:2022-03-21 09:42:59 公文范文 浏览次数:

摘要:经济开发区规划与所在大区域总体规划通常是密切相关的,开发区规划的合理与否直接影响到其所在大区域的可持续发展,因此对开发区规划的有效评价是很有必要的。将模糊数学与层次分析法相结合,建立了包括经济和生态环境等因素的模糊层次分析模型,提出了经济开发区概念规划方案定量化和定性化的层次结构评价模式和综合评价方法,为较客观地评价经济开发区概念规划方案提供了有效的手段。

关键词:模糊层次分析;群组决策;经济开发区概念规划

概念规划,即发展战略规划在国外已有多种尝试。早在20世纪60~70年代,各种战略规划已被广泛采用。新

加坡的概念规划(Concept Planning)、英国的结构规划(Structure Planning)、美国的综合规划(Comprehensive Planning)、德国的土地利用规划(Land Use Planning)、日本的地域区划(Area Division)都是战略性发展规划。但是在中国,概念规划刚刚开始,还没有一个明确的定义。国内一些专家学者,如赵燕青、张兵、王蒙徽等,分别对概念规划做了诠释,侧重点各不同,但核心内容主要包括两个层面:其一是有关城市长期发展的目标和包括社会经济等各方面的发展战略,以及城市空间发展方向和空间布局等宏观长远问题;其二是与城市近中期发展密切相关的问题研究,包括近中期土地开发策略、城市重大基础设施布局等方面。总之,关注的是城市整体和长远发展的战略问题。

经济开发区系统是具有复杂动力学行为的巨系统,在进行区域规划过程中,必然要涉及各种各样的因子和它们之间的相互作用。同时,规划本身又是一个多目标的优化决策问题,决策过程必须要考虑多种环境目标和经济目标,而这些目标之间往往具有不可公度性,所有这些都决定了进行经济开发区规划的复杂性和难度。对经济开发区概念性总体规划方案的评价也是一项复杂的系统工程,因为涉及区域现存发展条件、经济结构、城镇建设、产业规划、能源战略、土地利用、生态环境等方面现实影响和长远影响的分析,客观涉及到许多不确定、非随机性而是模糊性的因素。因此,仅凭经验和定性分析选择几个可行方案进行比选,往往很难实现多目标、多方案、多手段的综合优化,难以找到相对最优的方案,甚至选择一些较劣的方案作为优化结果。因此,应采用科学的、全面的、系统的技术评价方法来尽可能的选取最佳的方案。

对方案的评价使用较多的一种多目标决策分析方法是层析分析法(AHP),AHP是数学家Thomas L.Satty首先提出来的,目前在能源规划、交通系统设计、房地产管理等经济领域的多规则决策问题中得到广泛应用,但AHP存在递阶层析结构(评价指标体系)不尽合理、完善和权重确定主观、粗糙的缺陷,并且忽视了硬性标度的模糊性和不确定性。实际中为了使决策更加科学、可靠,对一个复杂系统通常有多个决策者或决策部门参与决策,这样在利用层次分析法进行专家咨询时,对同一个问题,不同专家往往给出不同的判断矩阵,为能更好的反映主观判断的模糊性,提出运用群组决策的模糊层次分析方法对经济开发区概念性总体规划方案进行评价。

一、研究方法

模糊AHP是AHP在模糊环境下的扩展形式。本文采用基于模糊数比较大小原理的模糊AHP方法进行分析。

(一)三角模糊数及其运算

设R为论域,R上的模糊数M为称为三角模糊数,如果M的隶属函数μM:R→[0,1]表示为:

式中,l≤m≤μ,l和μ分别表示M支撑的下界和上界,而为μ为M的中值。一般地,三角模糊数M可记为(l,m,μ),如图1。

(二)模糊AHP的计算步骤

第一步,用三角模糊数定量表示方案间的两两比较判断。

如果方案i明显比方案j重要,可以用三角模糊数aij=(l,5,μ)表示,其中l,μ表示判断的模糊程度,当μ-l越大表示的模糊程度越高;μ-l=0表示判断是非模糊的,与一般意义下的判断标度相同。方案j与方案i的重要性比较,用三角模糊数aij-1表示,且aij-1=(1/μ,1/5,1/l)。当给出n(n-1)/2个模糊判断后,可得到三角模糊数组成的模糊判断矩阵A=(aij)nXn。

第二步,求出在给定准则下的方案排序向量。

设MjEi(j=1…m)是第i个方案关于m个目标的程度分析值,“权重和”型的模糊综合程度值:

这里r是权重。求出在给定准则下,每一个元素同所有元素比较后,综合重要程度Si和d’(Ai)经归一化处理,得非模糊值的排序向量W=(d(A1),d(A2),…d(An))。

二、项目方案评价指标

运用模糊AHP法进行分析时,首先要建立经济开发区概念性总体规划方案评价指标体系。确定评价指标体系是一项复杂的任务,受邀参评的十位专家通过召开专家预备会,根据方案竞赛协议要求和概念性规划的要素,本着方便打分、公平、公正原则,反复讨论确定出方案评价打分的指标体系(如图2),一级指标分为开发区发展定位及总体框架、开发总体功能布局、创新性、综合表述四个方面,二级指标分十个方面。

三、模糊AHP的评价应用

在实际使用群组决策的模糊AHP时,总是把每个决策者在同一准则下所给出的判断矩阵组合成一个矩阵。根据所建立的评价指标体系,运用群组决策的模糊AHP对经济开发区概念性总体规划方案进行评价。由图2定性指标的递阶层次结构,评价指标有4个,备选方案有3个。现有10个专家由德尔非(Delphi)法经两两比较得评价指标B1,B2,B3,B4的Fuzzy判断矩阵。在判断矩阵中允许残缺判断矩阵,即允许决策者对某些方案间的两两比较判断不表态。根据三角模糊数加法运算,求得评价指标模糊判断矩阵的平均值,如表1。

由公式(*)计算每个准则同所有其他准则相比较的综合重要程度值Si,S1=(2.847,3.556,3.845)⊙(1/22.59,1/19.056,1/15.745)=(0.126,0.187,0.244);S2=(0.235,0.324,0.457);S3=(0.104,0.149,0.233);S4=(0.232,0.341,0.501)。由公式V(M2≥M1)=hgt(M1∩M2)=(l1-μ2)/[(m2-μ2)-(m1-l2)]得,d’(B1)=V(S1≥S2,S3,S4)=min(0.062,1,0.072)=0.062;d’(B2)=V(S2≥S1,S3,S4)=0.930;d’(B3)=V(S3≥S1,S2,S4)=0.005;d’(B4)=V(S4≥S1,S2,S3)=1.000。即得W’=(0.062,0.930,0.005,1.000)T。归一化得W=(0.031,0.466,0.003,0.501)T。

根据上述对四个评价指标权重排序的过程,可以分别求出三个备选方案相对于评价指标B1,B2,B3,B4两两比较模糊判断矩阵及相应的排序权重(见表2)。

表2直接给出了备选方案相对评价指标的权重及总得分值。根据最后总得分值知,方案一为此指标体系下的最优方案。

四、结论

经济开发区概念性总体规划方案的择优评价,依靠经验法或仅从经济的角度来优选其方案是不合理的,可能导致问题失真和决策失误。运用模糊层次分析方法建立的项目方案综合评价系统,则为其优选提供了一种科学合理、简便易行的方法。

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[作者单位:上海市申江两岸开发建设投资(集团)有限公司]

注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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