CN111738601A - 一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法，属于城市应急能力评估技术范畴。本发明包含以下步骤：1、建立城市应急能力评估指标体系；2、利用熵权法确定各指标的权重；3、设计专家打分表；4、通过不同行业专家打分，并对打分数据进行统计；5、建立物元可拓模型，并利用该模型对城市应急能力进行评估；6、根据结果进行同级指标排序。本发明可作为不同地区城市应急能力评价指标体系的基本框架结构，能全面分析影响城市应急能力的相关因素，能快速、准确、定量分析城市应急能力。

Description

一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法

技术领域

本发明属于城市应急能力评价技术领域，具体涉及一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法。

背景技术

突发事件往往导致大量人员伤亡和财产损失，但究其原因在于我国应急准备不足，城市居民缺乏自救能力。当突发事件发生后，基于外地的救援力量需要一定的时间才能到达现场，因此如果缺乏应急响应能力和基层自救能力会造成更加严重的后果。所以基层平时需要做好应急准备工作,以便在突发事件发生后能够迅速进行自救、互救和应急处置，而不是一味等待援助，那么绝大多数突发事件的影响将会得到很大程度的减轻和控制。而应对突发事件需要有相适应的应急能力，目前缺乏相应的有效方法，导致城市应急体系建设缓慢、盲目。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法，该方法能解决目前分析方法不能全面的分析影响城市应急能力的相关因素，不能快速、准确、定量分析城市应急能力的问题，具有重要的经济价值和社会意义。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立城市应急评估指标体系；

S2、利用熵权法确定各指标的权重；

S3、设计专家打分表；

S4、通过不同行业专家打分，对数据进行统计；

S5、建立熵权物元可拓模型，并利用该模型对城市应急能力进行评估；

S6、根据结果进行同级指标排序。

优选的，所述所述S2中熵权法具体包括以下步骤：

S201、分析相关统计数据，并形成原始数据矩阵X：

假设给定了k个指标X₁，X₂，...，X_k，其中X_i＝{x₁，x₂，...，x_n}。即：

S202、将各个指标的数据进行标准化处理；

假设对各指标数据标准化后的值为Y₁,Y₂,...,Y_k,，那么

S203、求各个指标的信息熵；

根据信息论中信息熵的定义，一组数据的信息熵。其中

如果p_ij＝0，则定义

S204、确定第i个指标的权重Wi；

优选的，S5中所述的熵权物元可拓模型是基于物元理论和可拓集合论，运用关联函数求得各待评指标关于不同评价等级的关联度，从而确定评价对象等级的一种方法；熵权物元可拓模型构建方法具体包括一下步骤：

S501、经典域的确定

经典域是根据将要评价物元的特征及其量值所在的区间确定的，假设将评价等级分为m级，用N_j(j＝1…m)表示第j个等级，用c_i(i＝1…n)表示第i个评价指标，用V_ij(i＝1…n)表示在等级j下第i个评价指标的取值范围，取值范围用区间(a_ji，b_ji)表示，则N，c，v以有序三元组的形式结合起来即为经典物元R_j：

S502、节域的确定：

节域用Rp表示，vpi为节域物元关于特征ci的量值范围：vpi＝(api，bpi)(i＝1…n)，其中(api，bpi)就是(aji，bji)(j＝1…m)，第i个指标的所有范围的并集，节域物元Rp可表示为:

S503、待评价物元的确定：

设有y个待评物元，待评对象Nx的物元表示为Rx：

S504、评价指标权重的确定：

由于在步骤S204中已经用熵权法确定过权重，所以只需将所得数据进行下面验证即可：

S505、关联度的确定：

令有界区间X，X＝[a，b]的模定义为：|X|＝|b-a|，则某一点x到区间X的距离为：

计算距

其中，ρ(v_i，v_ij)表示点V_i与区间V_ij的距，ρ(v_i，v_ip)表示点V_i与区间V_ip的距；

计算关联函数：

其中，K_j(V_i)表示关联函数即待评价事物的指标C_i关于类别j的归属度；|vij|表示区间[aij,bij]的长度，即|bij-aij|；

当K_j(V_i)<-1时，表明该评价指标不属于此等级，且不具备转化为该等级的条件，值越小，与该等级的关联度越小；当-1≤K_j(V_i)<1时，表明该评价指标虽不属于该等级，但具备转化为该等级的条件；当K_j(V_i)≥1时，表明评价指标属于该等级，且值越大，与该等级标准的关联越大；

最后计算关联度

其中：K_j(p)表示在考虑指标权重下，待评价事物各指标C_i关于类别j的关联度的组合值；

S506、确定待评价事物的类别和级别变量特征值：

若K_j0(p)＝maxK_j(p)(j＝1，2，···，m)，则评定p属于类别j₀，记

则p的级别变量特征值j*为

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明能满足城市灾害类型多样性的特点，可作为不同城市应急能力评估体系的基本框架结构。同时，也为应急管理人员改进的应急能力评估方法，为提高城市应急能力提供了依据，能全面分析影响城市应急能力的相关因素，能快速、准确、定量分析城市应急能力，具有重大的社会意义和经济价值。

2、本发明将所有评价指标按照体系的结构和内容进行层次化、结构化划分，建立城市应急能力评估指标体系，为城市应急能力评估提供计算依据。

3、本发明采用熵权物元可拓模型来确定评价对象的等级，此种模型能实现对模糊不相容问题的定量计算，能满足研究复杂多变的城市灾害。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明中熵权物元可拓模型的评判流程图。

具体实施方式

如图1和图2所示，应用本发明设计的方法对t市进行应急能力评估包括以下步骤：

S1、建立城市应急评估指标体系：

由业内4名不同行业领域的应急专家对各个单位现场检查后，对一级指标“事故预防”下设的法律法规、安全管理手段、安全技术手段、危险源辨识、风险评价、风险控制、宣传教育7个二级指标进行计算分析，得到如表1所示的T市突发事件应急能力各评估指标得分评价表格：

表1

S2、利用熵权法确定各指标的权重；

这里对一级指标中事故预防，里面包含的法律法规、安全管理手段、安全技术手段、危险源辨识、风险评价、风险控制、宣传教育7个二级指标进行计算分析。

(1)将表1数据代入矩阵X中，形成原始数据矩阵

(2)数据标准化

(3)计算

(其中i＝1…7，j＝1…4)

(4)求各指标的信息熵

根据信息熵的计算公式

可以计算出一级应急指标的各自信息熵，如表2所示：

E<sub>1</sub>

E<sub>2</sub>

E<sub>3</sub>

E<sub>4</sub>

E<sub>5</sub>

E<sub>6</sub>

E<sub>7</sub>

信息熵

表2一级指标信息熵表

(5)计算各指标权重

根据指标权重的计算公式

可以得到各个指标的权重取下表所示：

w<sub>1</sub>

w<sub>3</sub>

w<sub>4</sub>

w<sub>5</sub>

w<sub>6</sub>

w<sub>7</sub>

权重

表3一级指标权重表

(6)确定应急能力等级

评价等级按照应急能力程度由高到低划分为:I级(应急能力高)、II级(应急能力较高)、III级(应急能力中)、IV级(应急能力低)，见表4。

等级	应急能力描述
		I级	高
II级	较高
		III级	中
IV级	低

表4危险性等级划分(7)确定经典域物元和节域物元临界值

等级	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
					分值范围	75-100	50-75	25-50	0-25

表5应急能力等级和分值范围对照表

(8)确定经典域

在这个例子当中，城市应急能力被分为4个等级：危险性极低、危险性一般、危险性高、危险性极高。7个评价类别分别记为N₁,N₂,N₃,N₄,N₅,N₆,N₇，通过4名不同行业的应急专家打分反应每个评价等级，分别记为c₁,c₂,c₃,c₄。则经典域R_i可表示为：

(9)确定节域

根据经典域中各等级下不同特征指标量值的范围，可以写出节域，节域中各特征指标值的范围能够覆盖评价类别全体才可能出现的值。即意味着对于每个特征指标，写出全体类别出现的上下限。则节域R_p可表示为：

(10)确定待评价物元

有7个待评物元，待评对象N_x的物元表示为R_x：

(11)评价指标权重的确定：

将步骤(5)中得到的权重W_i进行下面验证：

(12)关联度的确定：

先计算距

然后计算关联函数：

最后计算关联度

由最大关联度准则，取max{K_j(p)}为最终关联度。

重复上述12个步骤，可以分别计算出其余3个一级指标“应急准备”、“事发应对”、“事后恢复”的下设的二级指标权重及关联度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立城市应急评估指标体系；

S2、利用熵权法确定各指标的权重；

S3、设计专家打分表；

S4、通过不同行业专家打分，对数据进行统计；

S5、建立熵权物元可拓模型，并利用该模型对城市应急能力进行评估；

S6、根据结果进行同级指标排序。

2.根据权利要求1所述的一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法，其特征在于，所述所述S2中熵权法具体包括以下步骤：

S201、分析相关统计数据，并形成原始数据矩阵X：

假设给定了k个指标X₁，X₂，...，X_k，其中X_i＝{x₁，x₂，...，x_n}，即：

S202、假设对各指标数据标准化后的值为Y₁,Y₂,...,Y_k,，那么

S203、求各个指标的信息熵；

根据信息论中信息熵的定义，一组数据的信息熵，其中

如果p_ij＝0，则定义

S204、确定第i个指标的权重Wi；

3.根据权利要求2所述的一种基于熵权物元可拓模型的城市应急能力评估方法，其特征在于，S5中所述的熵权物元可拓模型是基于物元理论和可拓集合论，运用关联函数求得各待评指标关于不同评价等级的关联度，从而确定评价对象等级的一种方法；熵权物元可拓模型构建方法具体包括一下步骤：

S501、经典域的确定

经典域是根据将要评价物元的特征及其量值所在的区间确定的，假设将评价等级分为m级，用N_j(j＝1…m)表示第j个等级，用c_i(i＝1…n)表示第i个评价指标，用V_ij(i＝1…n)表示在等级j下第i个评价指标的取值范围，取值范围用区间(a_ji，b_ji)表示，则N，c，v以有序三元组的形式结合起来即为经典物元R_j：

S502、节域的确定：

节域用Rp表示，vpi为节域物元关于特征ci的量值范围：vpi＝(api，bpi)(i＝1…n)，其中(api，bpi)就是(aji，bji)(j＝1…m)，第i个指标的所有范围的并集，节域物元Rp可表示为:

S503、待评价物元的确定：

设有y个待评物元，待评对象Nx的物元表示为Rx：

S504、评价指标权重的确定：

由于在步骤S204中已经用熵权法确定过权重，所以只需将所得数据进行下面验证即可：

W_i≥0(i＝1，2，...，n)

S505、关联度的确定：

令有界区间X，X＝[a，b]的模定义为：|X|＝|b-a|，则某一点x到区间X的距离为：

计算距

其中，ρ(v_i，v_ij)表示点V_i与区间V_ij的距，ρ(v_i，v_ip)表示点V_i与区间V_ip的距；

计算关联函数：

其中，K_j(V_i)表示关联函数即待评价事物的指标C_i关于类别j的归属度；|vij|表示区间[aij,bij]的长度，即|bij-aij|；

当K_j(V_i)<-1时，表明该评价指标不属于此等级，且不具备转化为该等级的条件，值越小，与该等级的关联度越小；当-1≤K_j(V_i)<1时，表明该评价指标虽不属于该等级，但具备转化为该等级的条件；当K_j(V_i)≥1时，表明评价指标属于该等级，且值越大，与该等级标准的关联越大；

最后计算关联度

其中：K_j(p)表示在考虑指标权重下，待评价事物各指标C_i关于类别j的关联度的组合值；

S506、确定待评价事物的类别和级别变量特征值：

若K_j0(p)＝maxK_j(p)(j＝1，2，···，m)，则评定p属于类别j₀，记

则p的级别变量特征值j*为

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