1.本发明涉及事物稳定程度评价技术领域，具体涉及一种基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法。
背景技术：2.目前针对事物稳定程度的指标评价体系和其计算方法有很多，在不同领域均有相应的表征方式。包括灰色系统法、层次分析法、概率论法、层次分析法、模糊综合评价法、状态空间法、灰色关联等综合评价体系的构建方法及模型。
3.目前单一问题的评价方式和方法较多，综合评价手段为多模型结合的手段，但较多领域的问题缺乏综合的系统分析和评价，且指标选取的科学性不高，难以为决策者提供全局的、客观的、直观的、具体的解决问题的最优途径。
4.针对不同模型构建的评价体系和计算方法，在其应用范围内大多无法兼顾系统局部分析和整体分析结合的角度。从针对待评价事物构建指标评价体系的方法来看，大多数方案都是构建指体系后，通过相应领域的评价计算方法得出其整体性的评价结果，无法从系统局部着手，进一步的做评价分析，也无法对处于不同结构层的事物进行整体和局部建模分析并在复杂的系统中找到整体和局部之间、局部与局部之间的关联性。因此，亟需一种新型表征评价事物稳定程度的方法，以期能够直观表征和分析事物的稳定程度。
技术实现要素：5.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，提出了伞状三维结构指标体系的构建方案和二维节点评价计算法，构建了伞状三维评价理论的基本框架，首先以伞状结构性质为出发点，根据伞状结构的性质构建伞状三维结构指标体系。按照伞状三维结构体系的构建模型，分解被评价事物主要影响因素在客观世界整体的状态，并按照结构性和功能性提取指标，嵌入伞状三维结构指标体系中，构建更加完善的评价因素集合，从而使选取的评价因素更加全面，更符合在客观显示中的状态，解决了上述背景技术中提到的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，包括如下步骤：
7.s1、分析待评价事物影响因素；
8.s2、分解事物在客观世界的状况；
9.s3、构建伞状三维结构指标体系模型；
10.s4、使用二维节点法计算稳定程度；
11.s5、表征评价事物稳定状态。
12.优选的，所述的步骤s2中分解事物在客观世界的状况，是将事物按照伞状结构性质进行划分结构层次；
13.所述伞状结构性质具体是：构建的伞状部分层结构其越接近伞面层其直观表现力
越强，越接近伞托层对事物整体稳定性评价的贡献力越强。
14.优选的，所述步骤s3构建伞状三维结构指标体系模型具体是：选取能够表征被评价事物在客观世界的多维度指标形式，将伞状结构分进行分层，按照伞状结构性质排布顺序并嵌入相应的伞状结构，包括但不限于伞面结构、伞骨结构、伞柄结构以及伞托结构。
15.优选的，所述步骤s4使用二维节点法计算稳定程度具体包括：
16.s41计算指标体系指标权重；
17.s42确定指标边界条件；
18.s43确定该状态层的稳定情况；
19.s44计算整体和局部稳定情况；
20.优选的，所述步骤s41计算指标体系指标权重是利用离差最大化原理来计算权重，具体是基于离差最大化原理确定评价指标系统权重ωi，由于各指标数量级不同，在进行权重计算之前，需要获得各评价指标的相对差值ξ，
[0021][0022]
(i＝1,2,
…
,n；j＝1,2,
…
,m)；
[0023]
式中，δ
ij
＝|t
io-x
ij
|；t
i0
为第i个指标的标准值；x
ij
为第i个指标的第j个现状值；ρ∈[0,1]为分辨系数，取值0.5，根据各评价指标的相对差值得到指标i的权重ωi，
[0024][0025]
优选的，所述步骤s42确定指标边界条件是：计算指标相对基点的离散程度
[0026]
式中，ii代表指标实际值，li代表边界条件的边界值；
[0027]
将其每个指标作为状态点嵌入相应状态层中，根据指标离散情况界定该状态层的稳定情况；
[0028]
得到各个状态层权重后综合得出整体的稳定情况ez，
[0029][0030][0031]
式中，ez为综合评价值；wi为各状态轴的权重；e
pi
为状态轴的评价值；
[0032]
所述步骤s43确定该状态层的稳定情况是指：在伞状三维结构指标体系中，将伞状
结构层次状态轴所含有的指标表征为其相应状态点，按照二维节点法表征其在状态轴的离散程度，从而确定该状态层的稳定情况。
[0033]
优选的，所述步骤s5中表征评价事物稳定状态具体是：根据计算的状态点在状态轴的离散程度，与状态轴稳定边界条件对比，然后通过评价集来表征事务稳定状态评价结果，
[0034]
(1)针对二维平面单点表征事物稳定状态时，划定二维坐标轴(0,0)点为状态基点，状态点在运动过程中，通过其状态点与状态基点的距离d表征其稳定程度，当状态点距离状态基点越近，其离散程度越低，其稳定程度越高；
[0035]
定义状态点介于稳定与不稳定之间的边界条件为d，判定条件为：当状态点与状态基点的距离d＜d时，判定为处于稳定状态；当d＝d时，判定为处于稳定与非稳定临界状态；当d》d时，判定处于非稳定状态；
[0036]
(2)针对二维平面双点表征事物稳定状态时，通过状态轴上相邻两状态点运动轨迹与状态轴围成的面积s表征整体稳定程度；
[0037]
定义相邻两状态点运动轨迹与状态轴围成的面积的边界条件为sz，判定条件为：当s＝0时，判定为处于最稳定状态；当s《sz时，判定为处于稳定状态；当s＝sz时，判定为处于稳定边界状态；当s》sz时，判定为处于失稳状态；
[0038]
(3)针对二维平面多点表征事物稳定状态时，构建状态轴x,按照相同的间隔排布状态点，根据各状态点在状态轴的运动与状态轴相连围成的面积区域表征整体的稳定程度。
[0039]
优选的，所述步骤s5中表征方式选用五级评价法，稳定程度评价结果的集合为评价集，采用z＝{z1 z2 z3 z4 z5},分别表示低脆弱区、较低脆弱区、中等脆弱区、较高脆弱区、高脆弱区。
[0040]
本发明的有益效果是：
[0041]
1)本发明在构建指标体系的过程中，首先能够通过伞状结构的立体性构建出符合被评价事物客观事物的表征形式，从而找出更加完善的指标评价体系。
[0042]
2)本发明基于伞状三维结构指标体系提出二维节点评价法能够对不同结构层的事物进行整体和局部的建模分析，并可在复杂的系统中找到整体和局部之间、局部与局部之间的关联性，能够在事物稳定程度评估时直观表现出其特征。
[0043]
3)本发明首先以伞状结构性质为出发点，根据伞状结构的性质构建伞状三维结构指标体系。按照伞状三维结构体系的构建模型，分解被评价事物主要影响因素在客观世界整体的状态，并按照结构性和功能性提取指标，嵌入伞状三维结构指标体系中，构建更加完善的评价因素集合，从而使选取的评价因素更加全面，更符合在客观显示中的状态，是一种结合伞状结构性质和数学理论相结合的评价事物稳定性的方法，可供不同领域学者参考，进而应用到更广泛的领域。
附图说明
[0044]
图1为本发明简化伞状结构图；
[0045]
图2为本发明伞状三维结构层次转化图；
[0046]
图3为本发明二维节点法评价体系构建流程图；
[0047]
图4为本发明平面单点表征稳定程度概念示意图；
[0048]
图5为本发明双点表征稳定程度s＝0概念示意图；
[0049]
图6为本发明双点表征稳定程度sz＝s1概念示意图；
[0050]
图7为本发明双点表征稳定程度sz》s2概念示意图；
[0051]
图8为本发明双点表征稳定程度sz《s3概念示意图；
[0052]
图9为本发明多点表征稳定程度概念示意图；
[0053]
图10为本发明伞状三维评价方法流程图。
具体实施方式
[0054]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]
实施例1
[0056]
本发明提出了伞状三维评价理论的基本概念，伞状三维评价理论是一种基于伞状结构性质和数学理论相结合的一种评价方法，伞理论包括伞状三维结构指标体系的构建和二维节点评价计算法。
[0057]
伞状三维结构体系以伞结构形式为出发点，根据伞结构的性质构建伞状三维结构体系。伞状结构性质特点，其构建的伞状部分层结构其越接近伞面层其直观表现力越强，越接近伞托层对事物整体稳定性评价的贡献力越强。
[0058]
按照伞状三维结构体系的构建模式，请参阅图1-图3，以及图10所示，分解被评价事物主要影响因素在客观世界整体的状态，按照结构性和功能性的原则提取指标，并嵌入伞状三维结构指标体系中，构建更加完善的评价因素集合。从而使选取的评价因素更加全面，更符合在客观现实中的状态。
[0059]
可见图1简化伞状结构，现实中伞状结构主要构造分为伞柄、伞骨、伞面、伞托四部分。伞柄是伞的主心骨，支撑着整个伞，伞骨是支撑整个伞面的结构，伞托作为依托支撑伞状结构。
[0060]
伞面是伞中最重要的功能性作用，担负着遮雨的责任。本伞状三维评价理论从伞的结构得到启发，以伞体结构整体情况表征被评价事物的整体情况，同时通过数学分析的方法直观表征整体性的评价结构。
[0061]
可见图2伞状三维结构层次转化图，其中简化伞状结构体系将(1)伞面结构表示第一部分ⅰ(2)伞骨结构表示第二部分ⅱ(3)伞柄结构表征第三部分ⅲ(4)伞托结构表征第四部分ⅳ。
[0062]
伞状三维评价理论首先需要将影响评价事物各部分因素，根据其在社会形态的状态嵌入到三维伞状体系的结构之中。每部分对系统影响度的大小，量化入伞状体系内然后输出整体的评价结果。伞状体系内伞状体系整体的大小表征为被评价事物在现实中体量的大小，通过对不同的领域建立不同的评价方式，经过伞状三维评价理论的处理，得出对被评价者的评价结果。
[0063]
基于以上伞状三维评价理论的概念，本发明提供如下技术方案：一种基于伞状三
维评价理论的事物稳定性状态的评价方法，如图10所示，包括如下步骤：
[0064]
s1、分析待评价事物影响因素
[0065]
s2、分解事物在客观世界的状况
[0066]
s3、构建伞状三维结构指标体系
[0067]
s4、使用二维节点法计算其稳定程度
[0068]
s5、根据结论表征事物稳定状态
[0069]
进一步的，步骤s1中针对需要评价的事物，分析待评价事物在客观世界整体的状态。假如一个评价目标，其作为一个整体，整体有其相应的几个领域或者说指标维度可以表征它，且每个指标维度都有相应，可以表征其特性的指标。该步骤就是一个分析评价事物有多少因素的过程。
[0070]
进一步的，步骤s2中分解事物在客观世界的状态，按照伞状结构性质，借鉴层次分析法的基本原理，构建起多领域多维度的状态层次轴。客观世界，包括很多种，比如伞状理论应用下的可以包括社会层面；也可以是具体结构层面的评价。社会层面，可以包含生态城市承载力，生态交通承载力，经济动力这些等。结构层面，较为契合的是桥梁评价，后期准备将本理论具体应用到桥梁承载力评价中。
[0071]
进一步的，步骤s3中构建伞状三维结构指标体系，选取能够表征被评价事物在客观世界的多维度指标形式，将伞状结构分进行分层，按照伞状结构性质排布顺序并嵌入相应的伞状结构，包括但不限于伞面结构、伞骨结构、伞柄结构以及伞托结构。伞状三维结构根据每部分的结合时间及空间位置，可将其分为一层、两层、三层、四层结构，并可按因素的需要进行更高层次的划分。在指标体系构建的过程中，展示一种直观且立体的表征形态。可见图3伞状结构层次类推四层结构，并可见下表a：
[0072]
表a
[0073][0074]
进一步的，所述s4使用二维节点法计算其稳定程度，包含以下计算步骤：
[0075]
s4.1计算指标体系指标权重
[0076]
s4.2确定指标边界条件
[0077]
s4.3确定该状态层的稳定情况
[0078]
s4.4计算整体和局部稳定情况
[0079]
进一步的，s4.1所述计算指标体系指标权重是利用离差最大化原理计算权重具体是基于离差最大化原理确定评价指标系统权重ωi，由于各指标数量级不同，在进行权重计算之前，需要获得各评价指标的相对差值ξ，
[0080][0081]
(i＝1,2,
…
,n；j＝1,2,
…
,m)；
[0082]
式中，δ
ij
＝|t
io-x
ij
|；t
i0
为第i个指标的标准值；x
ij
为第i个指标的第j个现状值；ρ∈[0,1]为分辨系数，取值0.5，根据各评价指标的相对差值得到指标i的权重ωi，
[0083][0084]
进一步的，s4.2所述确定指标边界
[0085]
计算指标相对基点的离散程度
[0086]
式中，ii代表指标实际值，li代表边界条件的边界值；
[0087]
将其每个指标作为状态点嵌入相应状态层中，根据指标离散情况界定该状态层的稳定情况；
[0088]
得到各个状态层权重后综合得出整体的稳定情况ez，
[0089][0090][0091]
式中，ez为综合评价值；wi为各状态轴的权重；e
pi
为状态轴的评价值。
[0092]
进一步的，所述s4.3确定该状态层的稳定情况是在伞状三维结构指标体系中，将伞状结构层次状态轴所含有的指标表征为其相应状态点，按照二维节点法表征其在状态轴的离散程度，从而确定该状态层的稳定情况。
[0093]
进一步的，所述s5根据结论表征事物稳定状态中表征方式，选用五级评价法。其评价集是稳定程度评价结果的集合，采用z＝{z1 z2 z3 z4 z5},分别表示低脆弱区、较低脆弱区、中等脆弱区、较高脆弱区、高脆弱区。
[0094]
实施例2
[0095]
以郑州市城市生态承载力评价为例，基于伞状三维结构指标体系构建原则，对郑州市城市生态承载力构建了反应层
ⅰ‑
关联层
ⅱ‑
动力层ⅲ的分层结构。可见下表b。
[0096]
表b
[0097][0098]
针对郑州市城市生态承载力构建以反应层-关联层-动力层为整体的伞状三维结构指标体系，每层中嵌入符合伞状三维结构层的因素进行选取指标。
[0099]
其中反应层、关联层、动力层指标按照伞状结构性质，其指标越接近反应层对于生
态承载力整体分析的直观表现性和功能性越强，越接近动力层代表对于生态承载力整体的推动作用最明显。以此为筛选指标的条件构建伞状三维结构指标体系。
[0100]
本次针对城市生态的特性，嵌入以社会-生态-经济三元体系结合评价指标体系，分别嵌入反应层-社会，关联层-生态，动力层-经济的因素构成整体。可见下表c。
[0101]
表c
[0102][0103]
根据对生态承载力的研究，按照指标在真实状态下的属性，按照伞状结构的状态从上至下构建社会、生态、经济三个指标层，并选择19个指标构建伞状三维指标结构体系，见下表d。
[0104]
表d
[0105][0106]
由上可知，伞状三维评价理论是一种可用于多领域方面的评价方法，并不仅限于实例1领域。
[0107]
实施例3
[0108]
请参阅图4-图9，本发明提供伞状三维评价理论用于计算构建的伞状三维指标体系的评价结果的二维节点法基本概念：
[0109]
在伞状三维评价理论应用中提出一种新的方式能够在事物稳定程度评估时直观表现出其特征。采用了二维平面单点和双点表征事物稳定性状态，并扩展多点形成一种新的稳定程度计算方法。
[0110]
本发明提出的二维平面单点表征事物稳定状态时，划定二维坐标轴(0,0)点为其状态基点，其状态点距离基点的距离长短表征其稳定程度，其离散程度越低，其状态点稳定程度越高。
[0111]
状态点运动过程中，距离状态基点越近，稳定程度越高。当状态点介于稳定与不稳定之间时引入边界条件，判定条件为：状态点与状态基点的距离d小于边界条件d为稳定状态；d＝d时处于稳定与非稳定临界状态；d》d处于非稳定状态。
[0112]
请参阅图4，规定状态基点o为该系统最稳定区域,当单点发生离散运动时，系统的稳定程度会发生改变。可知圆圈内区域可代表系统内运动点可保持稳定的区域，其中状态点a可保持稳定，b点介于稳定与失稳之间，c点处于非稳定状态。
[0113]
本发明提出的二维平面双点表征事物稳定状态时，状态轴上相邻两状态点运动轨迹与状态轴围成的面积表征该系统整体离散程度。
[0114]
判定条件为：s＝0最稳定状态；s《sz稳定状态；s＝sz稳定边界状态；s》sz失稳状态。
[0115]
式中：s为系统实际离散程度；sz系统离散边界条件。
[0116]
请参阅图5，对于整体系统内两点的情况，可见o1和o2点在其相应状态基点处，其系统整体相连面积为0，表征其系统处于最稳定的状态。
[0117]
请参阅图6，对于整体系统内两点的情况，可见01、o2和l、m所围成的面积s1表征其处于稳定临界状态。
[0118]
进一步的，为契合指标体系的构建，和减少复杂的系统变化，在构建指标体系和应用时，本实施例限定状态点在y轴上下移动。
[0119]
请参阅图7，对整体系统内两点的情况，可见o1、o2和l1、m1所围成的面积s2表征其处于稳定的状态。
[0120]
请参阅图8，对整体系统内两点的情况，可见o1、o2和l2、m2所围成的面积s3表征其处于不稳定的状态。
[0121]
进一步的，面对实际评估系统的复杂性，基于以上状态点原理，扩展多点应用情况。
[0122]
请参阅图9，对整体系统内多点的情况，构建状态x,按照相同的间隔排布x1-x10状态点，根据状态点在状态轴的运动与状态轴相连围成的面积区域判定其整体的稳定程度。
[0123]
本发明首先以伞状结构性质为出发点，根据伞状结构的性质构建伞状三维结构指标体系。按照伞状三维结构体系的构建模型，分解被评价事物主要影响因素在客观世界整体的状态，并按照结构性和功能性提取指标，嵌入伞状三维结构指标体系中，构建更加完善的评价因素集合，从而使选取的评价因素更加全面，更符合在客观显示中的状态，是一种结合伞状结构性质和数学理论相结合的评价事物稳定性的方法，可供不同领域学者参考，进而应用到更广泛的领域。
[0124]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本
发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、分析待评价事物影响因素；s2、分解事物在客观世界的状况；s3、构建伞状三维结构指标体系模型；s4、使用二维节点法计算稳定程度；s5、表征评价事物稳定状态。2.根据权利要求1所述的基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在于：所述的步骤s2中分解事物在客观世界的状况，是将事物按照伞状结构性质进行划分结构层次；所述伞状结构性质具体是：构建的伞状部分层结构其越接近伞面层其直观表现力越强，越接近伞托层对事物整体稳定性评价的贡献力越强。3.根据权利要求1所述的基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在于：所述步骤s3构建伞状三维结构指标体系模型具体是：选取能够表征被评价事物在客观世界的多维度指标形式，将伞状结构分进行分层，按照伞状结构性质排布顺序并嵌入相应的伞状结构，包括但不限于伞面结构、伞骨结构、伞柄结构以及伞托结构。4.根据权利要求1所述的基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在于：所述步骤s4使用二维节点法计算稳定程度具体包括：s41计算指标体系指标权重；s42确定指标边界条件；s43确定该状态层的稳定情况；s44计算整体和局部稳定情况；5.根据权利要求4所述的基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在于：所述步骤s41计算指标体系指标权重是利用离差最大化原理来计算权重，具体是基于离差最大化原理确定评价指标系统权重ω
i
，由于各指标数量级不同，在进行权重计算之前，需要获得各评价指标的相对差值ξ，(i＝1,2,
…
,n；j＝1,2,
…
,m)；式中，δ
ij
＝|t
io-x
ij
|；t
i0
为第i个指标的标准值；x
ij
为第i个指标的第j个现状值；ρ∈[0,1]为分辨系数，取值0.5，根据各评价指标的相对差值得到指标i的权重ω
i
，6.根据权利要求4所述的基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在
于：所述步骤s42确定指标边界条件是：计算指标相对基点的离散程度式中，i
i
代表指标实际值，l
i
代表边界条件的边界值；将其每个指标作为状态点嵌入相应状态层中，根据指标离散情况界定该状态层的稳定情况；得到各个状态层权重后综合得出整体的稳定情况e
z
，，式中，e
z
为综合评价值；w
i
为各状态轴的权重；e
pi
为状态轴的评价值；所述步骤s43确定该状态层的稳定情况是指：在伞状三维结构指标体系中，将伞状结构层次状态轴所含有的指标表征为其相应状态点，按照二维节点法表征其在状态轴的离散程度，从而确定该状态层的稳定情况。7.根据权利要求1所述的基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在于：所述步骤s5中表征评价事物稳定状态具体是：根据计算的状态点在状态轴的离散程度，与状态轴稳定边界条件对比，然后通过评价集来表征事务稳定状态评价结果，(1)针对二维平面单点表征事物稳定状态时，划定二维坐标轴(0,0)点为状态基点，状态点在运动过程中，通过其状态点与状态基点的距离d表征其稳定程度，当状态点距离状态基点越近，其离散程度越低，其稳定程度越高；定义状态点介于稳定与不稳定之间的边界条件为d，判定条件为：当状态点与状态基点的距离d＜d时，判定为处于稳定状态；当d＝d时，判定为处于稳定与非稳定临界状态；当d>d时，判定处于非稳定状态；(2)针对二维平面双点表征事物稳定状态时，通过状态轴上相邻两状态点运动轨迹与状态轴围成的面积s表征整体稳定程度；定义相邻两状态点运动轨迹与状态轴围成的面积的边界条件为s
z
，判定条件为：当s＝0时，判定为处于最稳定状态；当s<s
z
时，判定为处于稳定状态；当s＝s
z
时，判定为处于稳定边界状态；当s>s
z
时，判定为处于失稳状态；(3)针对二维平面多点表征事物稳定状态时，构建状态轴x,按照相同的间隔排布状态点，根据各状态点在状态轴的运动与状态轴相连围成的面积区域表征整体的稳定程度。8.根据权利要求1所述的基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，其特征在于：所述步骤s5中表征方式选用五级评价法，稳定程度评价结果的集合为评价集，采用z＝{z1 z2 z3 z4 z5},分别表示低脆弱区、较低脆弱区、中等脆弱区、较高脆弱区、高脆弱区。
技术总结本发明公开了一种基于伞状三维结构的事物稳定性状态的评价方法，提出了伞状三维结构指标体系的构建方案和二维节点评价计算法，构建了伞状三维评价理论的基本框架。基于伞状三维评价理论进行评价时，具体包括有以下步骤：S1、分析待评价事物影响因素；S2、分解事物在客观世界的状况；S3、构建伞状三维结构指标体系模型；S4、使用二维节点法计算稳定程度；S5、表征评价事物稳定状态。本发明提出的伞状三维评价理论是一种结合伞状结构性质和数学理论相结合的一种评价事物稳定性的方法，可供不同领域学者参考，进而应用到更广泛的领域。进而应用到更广泛的领域。进而应用到更广泛的领域。
技术研发人员：郑元勋 吴清远 张亚敏 郭攀 闫飞 曹亚杰 卓靖博 关铁铮 万聪 王丁泽 刘上 孔孟
受保护的技术使用者：郑州宙晖工程技术有限公司
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2022/7/5
