集對分析在水文水資源中的應用研究及展望

楊志宋

【摘 要】集對分析法經過不斷的嘗試運用，在水文水資源領域獲得了非常廣泛的運用。作為一項理論，集對分析以解決不確定性問題為主，其中不確定性與內定性緊密相關，形成相輔相成的關聯，并處于某種條件之下可以實現互相轉化效果。論文通過概述集對分析法，分析了集對分析在水文水資源中的應用研究進展，并對其應用及展望予以論述。此研究以探究集對分析在水文水資源中的應用研究及展望為目的，從而提升我國水文水資源的研究能力。

【Abstract】The set pair analysis method has been widely used in the field of hydrological water resources through continuous trial and application. As a theory， set pair analysis is the main way to solve the problem of uncertainty. Uncertainty is closely related to indeterminacy， complementary to each other， and can be converted to each other under some conditions. In this paper， the method of set pair analysis is summarized， and the research progress on the application of set pair analysis in hydrological water resources is analyzed， and its application and prospect are discussed. The purpose of this study is to explore the application of set pair analysis in hydrological water resources and to improve the research capacity of hydrology and water resources in China.

【關鍵詞】集對分析；水文水資源；層次分析法

【Keywords】 set pair analysis； hydrological water resources； analytic hierarchy process

【中圖分類號】P333 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0129-02

1 引言

集對分析作為一種新型評價方法，英文縮寫為SPA，相較于傳統評價方式更具優勢，對信息的明確性與不明確、模糊以及隨機等相關不確定因素致使的綜合類型的不確定性問題能夠科學處理，效率較高。從當前的應用范圍來看，無論是體育、農業研究、自然環境質量、地下水資源環境評定等領域工作，還是信息整合處理、工程技術運用以及智能管控等行業的任務工作，都會運用到集對分析的方法，因此，深入探究集對分析在水文水資源中的應用研究及展望具有重要的意義。

2 集對分析法概述

早在1989年，國內著名學者趙克勤首次提出了集對分析法，主要針對于不確定性問題的解決方案分析。關于集對分析法，旨在將那些客觀存在的各類不確定性進行認證，將所分析的客觀事物當中存在的確定性關聯和不確定性關聯看作一個不確定性的系統，以便實施同、異、反系統的數學分析與判別，并將集合關聯劃分成同、異及反。具體而言，采用聯系度表示同、異、反集合的關聯情況。通過將集對分析和數學處理法緊密結合，形成了一種針對較復雜系統的不確定性問題的解決方法，例如：常見的聯系數與同、異、反系統的計算法等。對于集對分析法的優勢來說，可以對中介不確定度、隸屬度、概率等實施統一與定性和定量結合的研究方法，以宏觀與微觀兩個不同的角度，對確定性和不確定性間的關聯和轉化情況加以分析，確保實際結果和研究結論相符[1]。

3 集對分析在水文水資源中的應用研究進展

第一，關于地下水水質評價的研究，學者劉慧等根據集對分析理論，說明了針對地下水質量評價的新方式，有利于提升地下水環境評價效率。鑒于地下水質量存在一定動態變化，運用集對分析法時，需確保聯系度公式中的 i、j 賦值各異，形成深層次探究。作為一項技術方法，可以實現一定的決策功能。所以發揮出良好的指導功效，作用明顯。第二，關于水資源的綜合評價研究。學者郭文獻等在研究中針對區域雨水資源的有效利用實施了綜合評價，根據集對分析理論，構建相關評價模型[2]。從有關案例中可知，此方法簡單易用，實際評價結果準確。學者周祖光等在研究中采用集對分析法，以海南水資源的開發作為分析對象予以分析，最終獲知海南水資源的開發利用程度為Ⅰ級，擁有很大的開發潛能。從當前的情況而言，無需制定相應的節水對策，即可以有效利用水資源。第三，針對污水處理評價研究中，學者王國平在研究中運用到集對分析法，構建污水處理廠評價的定量模型，其中將自然環境以及其他相關因素均予以參考，結合加權同一度，完成不同廠效益的優劣排名，通過實際案例，表明此方法便于計算且實用性較強的優勢特征，具有一定的可行性。

4 集對分析法在水文水資源中的應用及展望

4.1 集對分析法和層次分析法融合運用

鑒于以往采用的安全評價法無法兼顧信息確定性與未確定性的情況，為了增強較為大型復雜工程的安全評價準確率，有效利用集對分析法顯得十分必要。學者鄭賢斌等人在其研究中指出，基于集對分析理論下，構建同、異、反系統的安全評價模型非常關鍵，并引入層次分析法，使兩種方法得以融合，將指標權重加以明確，系統分析評價中獲取的聯系度的不確定性情況，深入探究工程項目系統當中的信息確定性與不確定性的同、異、反系統的情況。將管控油庫的安全作為分析對象，確定具體的模型實施流程，通過準確地計算可知，此模型表現出同、異、反系統中的辨證意識，使最終的評價結果更準確。簡單易用的特征，使模型發揮出一定的作用[3]。在集對分析法和層次分析法的融合運用中，先利用層次分析法對相關的評價指標權重予以明確，然后采用集值統計計算法，使單指標的評價數值得以明確，根據集對分析理論，將既定的最佳方案和有待評價的方案形成對比，最終獲得最優化的方案。

4.2 模糊集對分析法的運用

所謂模糊集對分析法，指的是將集對分析理論作為理論依據，把確定性和不確定性當作一個系統來看，科學處理信息相對性與模糊性的問題，從而幫助系統工程項目完成相應的決策任務，屬于綜合評價法，目前已經被廣泛運用到多個行業領域當中。學者王洪光等人在其研究中針對多目標決策的情況，采用模糊集對分析法，并根據脫硫除塵器的具體作用予以選擇和評價，完成了綜合評價的順序排列，系統分析了處于不確定性情況之下的排序穩定性情況，以具體的實際案例評價情況可知，模糊集對分析法擁有簡單易用、高效準確的優勢，客觀性較強，評價分析工作比較到位，確保了評價結果的高準確度[4]。

4.3 集對分析和粗糙集融合方式的運用

在集對分析和粗糙集融合方式的運用過程中，也有很多學者展開了相關的研究工作。其中學者張春英等人在其研究中，根據集對分析法的相關理論，對于集對和粗集之間的相似點加以深入分析和比較，使二者的相關理論進行互相融通與嫁接，最終達到有效的融合應用方法，通過采用粗集當中的上下近似集完成集對當中的同、異、反聯系度的闡釋。運用此種分析方法，可以將二者自身的優勢特點融合到一起，從而在后續的明確不確定系統當中的數據開發和分析以及新理論的發覺等工作中起到了良好的作用效果，奠定了深厚的理論依據基礎。

4.4 集對分析方法的應用展望

從相關的研究分析中可知，集對分析法已經獲得了十分廣泛的應用，在各行各業當中均可以有所應用，并且和不同類方法實施融合之后，獲取到的具體結果幾乎相同。集對分析方法進行實踐應用的過程當中擁有眾多的優勢特征，不但簡單易用、直觀形象，而且并于理解，準確度較高，由此不難看出，集對分析方法具有良好的發展前景[5]。針對集對分析方法的應用研究會進一步增多，相關的問題涉及會更加豐富，例如：針對表征相異度系數 i的取值分析所采用的方法會得到更為深入的探討；實施綜合評價的過程當中，關于集對分析法對指標權重的明確，也會進一步深入加以研究。相較于隨機分析法、模糊分析法，該方法針對不確定問題的解決擁有一定的特殊性，使在水文水資源中的運用潛力更大。

5 結論

從此次論文的闡述和分析中可知，深入探討集對分析在水文水資源中的應用研究及展望非常重要，有利于增強集對分析在水文水資源中的應用效果。本文通過概述集對分析法，分析了集對分析在水文水資源中的應用研究進展，并對其應用及展望予以論述：集對分析法和層次分析法融合運用、模糊集對分析法的運用、集對分析和粗糙集融合方式的運用、集對分析方法的應用展望。望此次研究的內容和結果，能夠獲得相關人員的重視，并從中得到一定幫助，增強我國水文水資源的應用研究深度。

【參考文獻】

【1】萬星，王文圣，丁晶.集對分析在水文水資源中的應用[J].水利水電科技進展，2016，22（04）：9-11.

【2】王文圣，李躍清.水文水資源集對分析[J].南水北調與水利科技，2015，9（02）：27-32.

【3】邱勇.探討集對分析在水文水資源中的運用問題[J].科技展望，2015，21（06）：139.

【4】李飛.水文水資源中的集對分析方法研究[J].黑龍江水利科技，2015，40（07）：6-7.

【5】金菊良，沈時興，潘爭偉，等.水資源集對分析理論與應用研究進展[J].華北水利水電大學學報（自然科學版），2017，38（04）：54-66.