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横渡江河、海峡方案的选择
摘要:横渡江河、海峡选择何种方案是难于完全定量分析的问题。一个好
的方案可以给人们带来经济效益、社会效益和环境效益,但是我们也不得不考虑
这些因素之间的相互影响的关系,以及需要付出的代价。怎样权衡各因素之间的
利弊,选择相对最优的方案,是一个值得仔细分析的问题。本文主要研究的内容
就是关于这样一个复杂系统的综合决策机制。
1. 问题(1)基于过河效益对方案进行决策
模型一 建立层次分析模型:从上到下把相互影响的各因素分成三层,分别是目
标层(object)、准则层(rules)和方案层(project),模型的图形表示如下:
目标层
过河效益 A
准则层
1
经济效益 B
1
社会效益
B
2
环境效益 B
3
2
C
1
C
2
C
3
C
4
C
5
C
6
C
7
C
8
C
9
C
10
C
11
方案层
桥梁 D
1
隧道 D
2
渡船 D
3
表 1 过河效益模型
2. 问题(2)基于过河代价对方案进行决策
模型二 同样,建立层次分析法模型:从上到下把相互影响的各因素分成三层,
分别是目标层(object)、准则层(rules)和方案层(project),模型的图形表示
如下:
目标层
过河代价 A
准则层
1
经济代价 B
1
社会代价 B
2
环境代价 B
3
2
C
1
C
2
C
3
C
4
C
5
C
6
C
7
C
8
C
9
方案层
桥梁 D
1
隧道 D
2
渡船 D
3
表 2 过河代价模型
3. 结果:
T
w 0.69030.22690.0828
4
关键词:层次分析法、综合决策机制、半定量分析、层次模型、一致性检验
一、问题提出及问题分析
1. 问题提出
横渡江河海峡方案选择,根据实际情况对各种方案进行综合决策,既要考虑
过河效益又要考虑过河代价,从而选出一个相对最优的解决方案。通过建立模型,
对问题进行分析,得出结果并做出评价。
2. 问题分析
过河效益与代价存在各种复杂的因素,它们之间存在着相互影响,难以定性
地去分析问题,从而给决策带来了困难。因此考虑采用层次分析法(AHP)对问
题建立层次模型,定型的问题定量地去分析。
(1) 问题一:从过河效益选择过河方案
从问题中可以得出,过河效益存在四层关系结构。其中,中间结构存在 11
种相互影响的因素。由于因素过多,人自身不可能没有误差地去综合权衡考虑各
种因素。所以,需要定量的分析问题,减少由于人主观的误差对结果产生的影响。
层次分析法就是对复杂且缺少定量数据的系统进行定量分析,并且得出定性结果
的模型。
因此,按照惯例,把该问题描述为三层模型(见表 1 过河效益模型),其
中准则层包含两层关系,一般层次越多问题就越复杂。
(2) 问题二:从过河代价选择过河方案
与问题一相同。见(表 2 过河代价模型)。
(3) 模型建立及求解流程
图 1 层次分析法流程
二、模型假设
1. 附录中,各层次判断矩阵真实有效,具有客观性、科学性且经过检
验,能够反映真实情况,使结果具有真实可靠性。
2. 问题中所列举各因素全面且有效,对决策结果有一定的影响。
3. 模型一和二中,准则层各因素之间存在不相干的关系,此时假设这
些不相干的因素之间的相互比较尺度 a
ij
= 1,即它们对不相关的因素重要程
度相同。
4. 随机检验一致性 RI,采用 Saaty 等人的实验结果,其具有一般可靠性。
5. 从目标到方案的层级结构,按照 Saaty 等人提出 1~9 的比较尺度构造
判断矩阵。
(说明:在上述假设成立,若有其它对结果产生不利影响而出现误差,均为
实验必要误差。)
三、符号说明
Lambda: 最大特征值
T_vector: 最大特征向量
n: 矩阵阶数
CI: 一致性指标 CI = (lambda-n)/(n-1)
RI: 随机一致性指标 随机试验得到
CR: 一致性比率 CR = CI/RI
Weight: 矩阵归一化权向量
W
s
: 第 s 层对第 s-1 层权向量组成的矩阵
A: 目标
B
1~3
: 准则层 1
C
1~11
: 准则层 2
D
1~3
: 方案层
B_a: 准则层 1 对目标层的成对比较矩阵
C_b
1~3
: 准则层 2 对准则层 1 的成对比较矩阵
D_c
1~11
: 方案层对准则层 2 的成对比较矩阵
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