第5章生态评价方法-计算

1、5 5 生态评价的方法生态评价的方法一、因子综合法一、因子综合法二、层次分析法二、层次分析法一、因子综合法一、因子综合法 该方法首先是给出各个参评因子的具体该方法首先是给出各个参评因子的具体指标值，再按照各因子指标值，再按照各因子(或因子组或因子组)的相对的相对重要性赋予不同的重要性赋予不同的权重权重，求出总的，求出总的综合综合指数值指数值，最后按评价标准划分不同的，最后按评价标准划分不同的评评价等级价等级(一般适用于同类型指标评价一般适用于同类型指标评价)。 其计算公式为：其计算公式为：kiikiiipjDL11njjnjpjjcpLI11j参数权重PjL某类因子（指数）具体值i单因子权重i

2、D参数与标准值比k评价因子数量例从经济、社会、环境三个方面对某城市发从经济、社会、环境三个方面对某城市发展水平进行综合评价展水平进行综合评价城市发展水平城市发展水平 经济经济 社会社会 环境环境人均人均GDP土地产出率土地产出率人均保险人均保险失业率失业率大气大气噪声噪声经济经济 社会社会 环境环境指指标标失业率失业率大气大气噪声噪声标标准准1/3000美元4.5%0.570dB测测度度1/3798美元 6.5%0.472dB权权重重0.60.40.350.650.550.45D0.790.620.601.440.801.03GDP人均1土地产出率1人均保险1亩）万元 /(1001亩）万元 /

3、(1621元3001元4961二氧化硫浓度（二氧化硫浓度（mg/m3)0.350.300.35各类指标权重各类指标权重D=测度测度/标准标准计算题计算题 从大气污染、土壤污染和噪声污染三个方面，对从大气污染、土壤污染和噪声污染三个方面，对某煤矿区自然环境污染状况进行综合评价。某煤矿区自然环境污染状况进行综合评价。 大气污染大气污染(0.4) : (0.45) SO2浓度浓度(参数参数0.64mg/m3/标准标准0.5)、 (0.3) H2S浓度浓度(0.45mg/m3/0.5)、(0.25)CO浓度浓度(0.69mg/m3/0.6) 土壤污染土壤污染(0.35) ： (0.4)土壤土壤Hg含量

4、含量(0.24mg/Kg/0.2)、 (0.3) Zn含量含量(0.4mg/Kg/0.5)、 (0.3) Cu含量含量(1.2mg/Kg/1.0) 噪声污染噪声污染(0.25) ： (0.55)区域环境噪声（区域环境噪声（76dB） (0.45)交通噪声（交通噪声（65dB） 标准：标准：70dB大气(权重0.4）土壤(权重0.35)噪声(权重0.25)指标 SO2H2SCOHgZnCu环境 交通标准 0.50.50.60.20.51.07070测度 0.640.450.690.240.401.27665权重 0.450.30.250.40.30.30.550.45D二、层次分析法（二、层次分

5、析法（AHP） 层次分析法层次分析法 （Analytic Hierarchy Process）是）是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。又实用的多准则决策方法。 它的特点是把复杂问题中的各种因素通过划分它的特点是把复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次，使之条理化，根据对为相互联系的有序层次，使之条理化，根据对一定客观现实的主观判断结构一定客观现实的主观判断结构(主要是两两比主要是两两比较较)把专家意见和分析者的客观判断结果直接把专家意见和分析者的客观判断结果直接而有效地结合起来，将每个层次元素两两比较而有效地结合起

6、来，将每个层次元素两两比较的重要性进行定量描述。而后，利用数学方法的重要性进行定量描述。而后，利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权值值，通过所有层次之间的总排序计算所有元素，通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序的相对权重并进行排序。层次分析法的适用范围层次分析法的适用范围层次分析法适用于多目标决策，用于存在多个影响指标的情况下，评价各方案的优劣程度。当一个决策受到多个要素的影响，且各要素间存在层次关系，或者有明显的类别划分，同时各指标对最终评价的影响程度无法直接通过足够的数据进行量化计算的时候，就可以选择使用层次分析法

7、。层次分析法建模层次分析法建模一一 问题的提出问题的提出例例1 1 购物购物 买钢笔，一般要依据质量、颜色、实用性、价买钢笔，一般要依据质量、颜色、实用性、价格、外形等方面的因素选择某一支钢笔。格、外形等方面的因素选择某一支钢笔。 买饭，则要依据色、香、味、价格等方面的因买饭，则要依据色、香、味、价格等方面的因素选择某种饭菜。素选择某种饭菜。 决策是指在面临多种方案时需要依据一定决策是指在面临多种方案时需要依据一定的标准选择某一种方案。的标准选择某一种方案。 假期旅游，是去风光秀丽的苏州，还是去迷假期旅游，是去风光秀丽的苏州，还是去迷人的北戴河，或者是去山水甲天下的桂林，一般人的北戴河，或者是

8、去山水甲天下的桂林，一般会依据景色、费用、食宿条件、旅途等因素选择会依据景色、费用、食宿条件、旅途等因素选择去哪个地方。去哪个地方。例例2 2 旅游旅游 例例3 3 择业择业面临毕业，可能有高校、科研单位、企业面临毕业，可能有高校、科研单位、企业等单位可以去选择，一般依据工作环境、工资等单位可以去选择，一般依据工作环境、工资待遇、发展前途、住房条件等因素择业。待遇、发展前途、住房条件等因素择业。 由于经费等因素，有时不能同时开展几个课由于经费等因素，有时不能同时开展几个课题，一般依据课题的可行性、应用价值、理论价题，一般依据课题的可行性、应用价值、理论价值、被培养人才等因素进行选题。值、被培养

9、人才等因素进行选题。 面临各种各样的方案，要进行比较、判断、评价、面临各种各样的方案，要进行比较、判断、评价、最后作出决策。这个过程主观因素占有相当的比重给用最后作出决策。这个过程主观因素占有相当的比重给用数学方法解决问题带来不便。数学方法解决问题带来不便。T.L.saatyT.L.saaty等人在等人在2020世纪世纪七十年代提出了一种能有效处理这类问题的实用方法。七十年代提出了一种能有效处理这类问题的实用方法。例例4 科研课题的选择科研课题的选择层次分析法的基本思路：层次分析法的基本思路：与人们对某一复杂决策问题的思维、判断过程大体一致。与人们对某一复杂决策问题的思维、判断过程大体一致。选

10、择钢笔选择钢笔质量、颜色、价格、外形、实用质量、颜色、价格、外形、实用钢笔钢笔1 1、钢笔、钢笔2 2、钢笔、钢笔3 3、钢笔、钢笔4 4质量、颜色、价格、外形、实用进行排序质量、颜色、价格、外形、实用进行排序将各个钢笔的质量、颜色、价格、外形、实用进行排序将各个钢笔的质量、颜色、价格、外形、实用进行排序经综合分析决定买哪支钢笔经综合分析决定买哪支钢笔二、层次分析法基本步骤二、层次分析法基本步骤1.建立层次结构模型建立层次结构模型一般划分目标层、准则层（指标层）和方案层一般划分目标层、准则层（指标层）和方案层买钢笔买钢笔质量质量颜色颜色价格价格外形外形实用实用钢笔钢笔1、钢笔钢笔2、钢笔钢笔3

11、目标层目标层A A 准则层准则层B B 方案层方案层例例1 B1B2BnB1B2Bn2.构造两两比较判断矩阵构造两两比较判断矩阵层次分析法中赋值说明层次分析法中赋值说明 质量质量颜色颜色价格价格外形外形实用实用质量质量颜色颜色价格价格外形外形实用实用由上表，可得成对比较矩阵由上表，可得成对比较矩阵: A= 例例2、建立层次结构模型、建立层次结构模型选择旅游地选择旅游地景色景色费用费用居住居住饮食饮食旅途旅途苏州、北戴河、桂林苏州、北戴河、桂林景色景色（A1）费用费用（A2）居住居住(A3)饮食饮食(A4)旅途旅途(A5)景色景色(A1)费用费用(A2)居住居住(A3)饮食饮食(A4)旅途旅途(

12、A5)由上表，可得成对比较矩阵由上表，可得成对比较矩阵: A= 由上表，可得成对比较矩阵由上表，可得成对比较矩阵:3.排序及检验：排序及检验：求矩阵的特征根和特征向求矩阵的特征根和特征向量量4. 一致性检验一致性检验5.求层次总排序求层次总排序 判断矩阵判断矩阵最大特征根最大特征根 特征向量特征向量一致性一致性检验检验权重权重方法1求判断矩阵的求判断矩阵的 特征根特征根最大特征根最大特征根求最大特征根求最大特征根对应的特征向对应的特征向量量权重权重归一化归一化方法2判断判断矩阵矩阵权重权重最大特征根最大特征根矩阵特征根与特征向量矩阵特征根与特征向量矩阵的特征根及特征向量矩阵的特征根及特征向量（

13、1 1）概念：对于一个）概念：对于一个P P 阶方阵阶方阵A A，如果存在一个，如果存在一个P P 维列维列向量向量U U 和一个非和一个非0 0数，使得数，使得 ，即，即 UAUPPPPPPPPPuuuuuuuuuaaaaaaaaa212121212222111211 则称则称 为矩阵为矩阵A A的特征根（的特征根（latent rootlatent root）或特征值）或特征值（eigenvalueeigenvalue），而），而U U 称为称为 所对应的特征向量所对应的特征向量（eigenvectoreigenvector），特征根和特征向量总是成对地联系），特征根和特征向量总是成对地联

14、系在一起。在一起。 对于对于P P 阶方阵阶方阵A A，最多有，最多有P P个非个非0 0特征根，可依其大小排特征根，可依其大小排列为列为 ，相对应的，相对应的P P个特征向量个特征向量为：为： 。 P21PUUU,21（2 2）计算方法：由）计算方法：由 ，可得，可得 ，适当，适当变换得变换得 。 对于非对于非0 0的特征向量的特征向量U U，必然有，必然有 ，即，即 UAUOUAUOUIA )(0)( IA0212222111211PPPPPPaaaaaaaaa上式叫做上式叫做特征方程特征方程，它的解，它的解 即是即是A A的特征根。的特征根。 )(i 求出特征根后，再将某个特征根代入求出

15、特征根后，再将某个特征根代入 ，即，即 0)(iiUIA00021212222111211iPiiPPPPPiPiuuuaaaaaaaaa上式可以化为上式可以化为P个齐次线性方程，由它们组成联立方程组，个齐次线性方程，由它们组成联立方程组，即即 解该方程组，得解该方程组，得 各分量的值。对每个各分量的值。对每个 重复以上过重复以上过程，就可得到全部特征向量程，就可得到全部特征向量。 0)(0)(0)(22112222221211212111iPiPPiPiPiPPiiPPiiiuauauauauauauauauaiui p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6 p1p2p3p4p5p6

16、p1p2p3p4p5p6 p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6 p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6 p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6i=1n p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6 p1p2p3p4p5p6p1p2p3p4p5p6i=1n=1*0.16+1*0.18+1*0.20+4*0.05+1*0.16+1/2*0.25i=1ni=1n一致性检验一致性检验 实际评价中评价者只能对实际评价中评价者只能对A进行粗略判断，进行粗略判断，这样有时这样有时会犯不一致的错误会犯不一致的错误。 如：已判断如：已判断P P1 1比比P P2 2重要，重要

17、，P P2 2比比P P3 3较重要，较重要，那么，那么，P P1 1应该比应该比P P3 3更重要。如果又判断更重要。如果又判断P P1 1比比P P3 3较重要或同等重要，这就犯了逻辑较重要或同等重要，这就犯了逻辑错误，就需要进行一致性检验。错误，就需要进行一致性检验。w甲甲1W乙乙1W丙丙11 12 25 5丙丙丙丙1/21/21 14 4乙乙乙乙1/51/51/41/41 1甲甲甲甲丙丙丙丙乙乙乙乙甲甲甲甲P P2 21 12 25 5丙丙丙丙1/21/21 14 4乙乙乙乙1/51/51/41/41 1甲甲甲甲丙丙丙丙乙乙乙乙甲甲甲甲P P2 2城市环境城市环境城市环境城市环境p p

18、2 2 层次总排序层次总排序层层 次次P1P2P3P4P5P6方案层方案层层次总层次总排序权排序权重值重值0.160.180.200.050.160.25甲甲0.140.100.140.280.470.800.3576乙乙0.620.320.620.650.470.150.4372丙丙0.240.580.240.070.070.050.2182 计算：某配送中心的设计中要对某类物流装备计算：某配送中心的设计中要对某类物流装备进行决策，现初步选定三种设备配套方案，应进行决策，现初步选定三种设备配套方案，应用层次分析法对优先考虑的方案进行排序。用层次分析法对优先考虑的方案进行排序。 构造判断矩阵如下：构造判断矩阵如下： C1C2C3C1C2C3 C1C2C3C1C2C3矩阵每一列进行归一化处理，再每行求和矩阵每一列进行归一化处理，再每行求和计算权重计算权重 C1C2C3C1C2C3=1*0.63+5*0.11+3*0.26i=1n计算分权重计算分权重0.