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为定量分析沉船碍航性,处理沉船碍航性评价过程中定性概念的不确定性,结合云模型和Delphi,建立沉船碍航性综合评价云模型。通过对历史事故的统计分析,识别出决定沉船碍航性的要素。利用云模型最大限度地保留了整个沉船碍航性评价过程中的随机性和模糊性,对各个评价因子和评价标准进行云变换得到概念云模型,采用云模型和Delphi对评价因子赋权,依次对各级评价因子云模型进行云跃升运算得到沉船碍航性综合评价云模型。以我国福州水域部分历史沉船为例进行验证,结果表明,应用该模型能有效地评价出沉船碍航性,且得出的评价结论与历史
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第
卷
第
期
年
月
武
汉
理
工
大
学
学
报
JOURNALOF WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY
沉船碍航性综合评价的云模型研究
朱
曼
,
,
周 春 辉
,
,
文 元 桥
,
,
肖 长 诗
,
武汉理工大学航运学院
武汉
湖北省内河航运技术重点实验室
武汉
摘
要
:
为定量分析沉船碍航性
,
处理沉船碍航性评价过程中定性概念的不确定性
,
结合云模型和
,
建立沉船碍
航性综合评价云模型
。
通过对历史事故的统计分析
,
识别出决定沉船碍航性的要素
。
利用云 模 型 最 大 限 度 地 保 留 了 整
个沉船碍航性评价过程中的随机性和模 糊 性
,
对 各 个 评 价 因 子 和 评 价 标 准 进 行 云 变 换 得 到 概 念 云 模 型
,
采 用 云 模 型 和
对评价因子赋权
,
依次对各级评价因子云模型进行云跃升运算得到沉船 碍 航 性 综 合 评 价 云 模 型
。
以 我 国 福 州 水
域部分历史沉船为例进行验证
,
结果表明
,
应用该模型能有效 地 评 价 出 沉 船 碍 航 性
,
且得出的评价 结 论 与 历 史 评 价 结 论
一致
。
关键词
:
沉船
;
云模型
;
碍航性
;
综合评价
中图分类号
:
;
文献标识码
:
文章编号
:
Com
p
rehensiveEvaluationofShi
p
wreck
sNavi
g
ation
ObstructionBasedonCloudModel
ZHU Man
ZHOUChun-hui
WEN Yuan-
q
iao
XIAOChan
g
-shi
Abstract
Ke
y
words
收稿日期
基金项目
国家自然科学 基 金 青 年 基 金
交通西部建 设 科 技 项 目
和
年 度 海 事 科 技 项 目
作者简介
朱
曼
女
硕士生
随着我国经济的快速增长
水上交通运输业得到了快速的发展
与此同时
我国沿 海及内 河水域 沉船事
故也有所增加
沉船对水域通航安全和通航效率会造成不可忽视的影响
甚至会因船 舱溢油 和毒害 性货物
泄露污染水域环境
因此
为有效预防沉船的 影响
十分 有 必要 对 沉船 对 通航 及 环境 的 影响 进 行有 效 地评
价
沉船碍航性评价是指根据沉船自身特点
沉船所在区域和周边自然环境
对沉船是否影响水域水上通航
安全和通航效率以及环境安全的一种综合性评判分析
由于沉船自身特点
沉船所在 区域和 周边自 然环境
具有抽象性和不确定性等特点
因此对沉船碍航性的科学评价的关键是如何运用自然语言表述定性概念
并
反映自然语言概念的随机性和模糊性
目前
常见的综合评价方法主要有模 糊综合 评价法
层次分 析法
灰
色理论
熵权物元可拓模型等
如
唐卫贞等
运用模糊综合评价模型和层次分析法对空中交通管制员职业
素质进行了综合评价
张丽萍等
对层次分析法的原理和方法进行了介绍并应用于铁路机务安全综合评价
牛会永
应用灰色系统理论对城市道路交通安全进行了灰色综合评价
施泉生
应用灰 色层次 分析法 对中
小型电厂安全性进行了实际评价
黄仁东等
将熵权法引入可拓学理论 中
建立熵 权物元 可拓模 型
并应用
该模型对
条穿越煤层的隧道进行瓦斯等级评价
从目前对综合评价方法的研究成果来看
这些方法都或多或少地运用了一些数学模型和定量计算
但都
不能同时兼顾定性概念的随机性和模糊性
且鲜有针对沉船碍航性综合评价的研究
云模型是李德毅等
在基于概率论和模糊数学理论的基础上提出的
通过特定的结构算法所形成的定性概念 与其定 量表示 之间
的转换模型
把空间实体的模糊性和随机性集成到一起
减少了人工的干预
能够较好 地实现 定性概 念与定
量之间的不确定转换
在一定程度上克服了上述综合评价方法的局限性
鉴于此
笔者将提出一种沉船碍航
性综合评价方法
科学
系统地建立沉船碍航性评价指标体系
结合云模型的正向正态云发生器
改进逆向发
生器和
通过实例并与历史评价结论进行对比
检验该方法的实用性和可行性
1
云模型
11
云的基本理论
设
U
是一个用精确数值表示的定量论域
C
是
U
上的定性概念
若定量值
x
U
且
x
是定性概念
C
的
一次随机实现
x
对
C
的确定度
μ
x
是有稳 定倾向 的随机 数
μ
U
x
U
x
μ
x
则在
论域
U
上的分布称为云
每一个
x
称为一个云滴
云滴是对定性概念的定量描述
云滴的产生过程表示定性概念和定量值的不确定性映射
每个云滴的确
定度反映了模糊性
且云滴本身也是一个随机值
云是用语言值表示的某个定性概 念与其 定量表 示之间 的
不确定性转换模型
由云滴组成
云滴越多
越能反映这个定性概念的整体特征
云的数字特征
E
x
E
n
H
e
反映了定性概念的整体特征
期望
E
x
是概念在论域空间的中心值
是最能代表定性概念的点
熵
E
n
是定
性概念不确定性的度量
是由定性概念的随机 性和模 糊性共 同决定 的
超熵
H
e
是对熵 的不确 定性的 度量
是熵的熵
反映了在论域空间代表该语言值的所有点的不确定度的凝聚性
其大小间接地反映了云的厚度
1.2
云发生器
生成云滴的算法或硬件称为云发生器
包括正 向云
逆向云
X
条件云 和
Y
条件云 发 生器
其中
正向
云发生器和逆向云发生器是云模型中两个最基本
最关键的算法
正向云发生器实现 了预言 值表达 的定性
信息中获得定量数据的范围和分布规律
具有前向
直接的特点
逆向云发生器是将一定数量的精确数值有
效转换为恰当的定性语言值
具有逆向
间接的特点
正向云发生器生成所需数量的云滴的过程如下
输入
某个定性概念的数字特征
E
x
E
n
H
e
给定云滴数量
n
输出
数域空间的
n
个云滴对应的定量位置以及云滴所表征的定性概念的隶属度
生成以
E
n
为期望
H
e
为标准差的正态随机数
E
′
n
生成一个以
E
n
为期望
E
′
n
的绝对值为标准差的正态随机数
x
i
x
i
称为论域空间
U
的一个云滴
根据
和
计算
μ
i
x
i
E
x
E
′
n
则
μ
i
为
x
i
属于定性概念
C
的隶属度
重复
步
直到生成
n
个云滴为止
逆向云发生器生成所需定性概念数字特征的过程如下
输入
n
个云滴
x
i
i
n
输出
n
个云滴对应定性概念的数字特征
E
x
E
n
H
e
通过
x
i
计算得出数据的样本均值
x
n
n
i
x
i
一阶样本绝对中心距
B
n
n
i
x
i
x
样本方差
S
n
n
i
x
i
x
第
卷
第
期
朱
曼
周春辉
文元桥
等
沉船碍航性综合评价的云模型研究
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