利用层次分析法（AHP）建立三江源区域建筑节能大体系.docx

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1、利用层次分析法(AHP)建立三江源区域建筑节能大体系摘要：基于青海省科技攻关项目洁净能源在三江源区建筑节能中的综合利用(2010-N-S01)的研究，对于三江源区建筑节能体系而言,是属于难于完全定量的复杂系统，很难建立较为准确的量化决策模型和方法。因此，针对三江源建筑节能复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行初步分析的基础上，利用层次分析法(AHP),对其大体系的建立进行分析探讨，从而对具体的示范工程及其推广应用起到思路上的引导作用。关键词：青藏高原三江源建筑节能体系建立1建立递阶层次结构在三江源建筑节能决策问题中，我们希望通过选择不同的节能手段，使综合效益最高，即决策目标是“合理利

2、用洁净能源，使综合效益最高”。为了实现这一目标，需要考虑的主要准则有三个，即经济效益、社会效益和环境效益，环境效益尤为重要。但问题绝不这么简单。通过深入思考，课题组认为还必须考虑直接经济效益、间接经济效益、能源资源、优势能源、最大限度减少环境污染、改善城镇面貌、区内人们用能的认可程度等因素(准则)，从相互关系上分析，这些因素隶属于主要准则，因此放在下一层次考虑，并且分属于不同准则。假设该体系的建立只考虑这些准则，接下来需要明确为了实现决策目标、在上述准则下可以有哪些建筑节能方案。根据本课题研究内容，本问题有两个解决方案，即从建筑物本身考虑节能，利用太阳能和风能解决采暖保温问题，这两个因素作为措

3、施层元素放在递阶层次结构的最下层。很明显，这两个方案与所有准则都相关。将各个层次的因素按其上下关系摆放好位置，并将它们之间的关系用连线连接起来。同时，为了方便后面的定量表示，一般从上到下用A、B、CDooO代表不同层次，同一层次从左到右用1、2、3、4代表不同因素。这样构成的递阶层次结构如图3-1。目标层A准则层B准则层C措施层D图3-1递阶层次结构示意图2构造判断矩阵并请专家填写赋值根据递阶层次结构构造判断矩阵。构造判断矩阵的方法是：每一个具有向下隶属关系的元素（被称作准则）作为判断矩阵的第一个元素（位于左上角），隶属于它的各个元素依次排列在其后的第一行和第一列。在填写判断矩阵我们采取的方法

4、是：向9名相关专家发函询问：针对判断矩阵的准则，其中两个元素两两比较哪个重要，重要多少，对重要性程度按9赋值（重要性标度值见表3-1）。表3-1重要性标度含义表重要性标度含义1表示两个元素相比，具有同等重要性3表示两个元素相比，前者比后者稍重要5表示两个元素相比，前者比后者明显重要7表示两个元素相比，前者比后者强烈重要9表示两个元素相比，前者比后者极端重要2,4,6,8表示上述判断的中间值倒数若元素I与元素j的重要性之比为alj,则元素j与元素I的重要性之比为aji=lalj征求并收集专家意见，填写后的判断矩阵如表3-2。ABlB2B3表3-2判断矩阵表C4B3C5C6BlClC2B2C3Bl

5、11/31/3Cl11（,：13C513B211C21C41C61B31ClDlD2C2DlD2C3DlD2C4DlD2Dl15Dl13Dl11/5Dl17D21D21D21D21C5DlD2C6DlD2Dl11/5Dl11/3D21D213层次单排序（计算权向量）与检验根据专家填写后的判断矩阵，利用一定数学方法进行层次排序。层次单排序是指每一个判断矩阵各因素针对其准则的相对权重，所以本质上是计算权向量。在本研究中利用“和法”计算权向量。和法的原理是，对于一致性判断矩阵，每一列归一化后就是相应的权重。对于非一致性判断矩阵，每一列归一化后近似其相应的权重，在对这n个列向量求取算术平均值作为最后的

6、权重。具体的公式是:Ii717出wi=7=1.如Jt=I在层层排序中，对判断矩阵进行一致性检验。只有通过检验，才能说明判断矩阵在逻辑上是合理的，才能继续对结果进行分析。一致性检验的步骤如下。第一步，计算一致性指标C.I.(consistencyindex)-fmax-lC.l.=w-1第二步，查表确定相应的平均随机一致性指标R.L(randomindex)据判断矩阵不同阶数查表3-3,得到平均随机一致性指标R.I.o表3-3平均随机一致性指标R.I.矩阵阶数12345678R.I.000.520.891.121.261.361.41矩阵阶数9101112131415R.I.1.461.491.

7、521.541.561.581.59第三步，计算一致性比例C.R.(consistencyratio)并进行判断C.R.=RL当C.R.0.1时，认为判断矩阵不符合一致性要求，需要对该判断矩阵进行重新修正。根据以上公式，本研究计算所得的权向量及检验结果见表3-4。表3-4层次计算权向量及检验结果表A单(总)排序权值Bl单排序权值B2单排序权值B3单排序权值Bl0.1429Cl0.5000C30.7500C50.7500B20.4286C20.5000C40.2500C60.2500B30.4286CR0.0000CR0.0000CR0.0000CR0.0000Cl单排序权值C2单排序权值C3单

8、排序权值C4单排序权值Dl0.8333Dl0.7500Dl0.1667Dl0.8750D20.1667D20.2500D20.8333D20.1250CR0.0000CR0.0000CR0.0000CR0.0000C5单排序权值C6单排序权值Dl0.1667Dl0.2500D20.8333D20.7500CR0.0000CR0.0000可以看出，所有单排序的C.R. 0. 1,认为每个判断矩阵的一致性都是可以接受的。4层次总排序与检验总排序是指每一个判断矩阵各因素针对目标层(最上层)的相对权重。这一权重的计算采用从上而下的方法，逐层合成。第k层元素对于总目标的总排序计算公式如下:/n1=1,

9、2, , nW严=Zp心助也”7=1同样，也需要对总排序结果进行一致性检验。计算公式如下:当C.R.(k)0.1时，认为判断矩阵的整体一致性是可以接受的。本研究计算层次总排序及检验结果见表3-5和表3-6o表3-5C层次总排序(CR=0.0000)表ClC2C3C4C5C60.07140.07140.32140.10710.32140.1071表3-6D层次总排序(CR=0.0000)DlD20. 34080. 6592可以看出，总排序的CR.VO.1,同样认为判断矩阵的整体一致性是可以接受的。5结果分析(1)通过对排序结果的分析，得出最后的决策方案。从方案层总排序的结果看，洁净能源利用(D2

10、)的权重(0.6592)远远大于建筑保温结构设计(Dl)的权重(0.3408),因此，最终的决策方案是通过洁净能源的综合利用来实现三江源建筑节能问题是正确的选择，也是专家们的共识。(2)根据层次排序过程分析决策思路。对于准则层B的3个因子，直接经济效益(Bl)的权重最低(0.1429),社会效益(B2)和环境效益(B3)的权重都比较高(皆为0.4286),说明在决策中比较看重社会效益和环境效益，尤其是环境效益。对于不看重的经济效益，其影响的两个因子直接经济效益(Cl)、间接带动效益(C2)单排序权重都是洁净能源利用远远大于建筑保温结构设计，对于比较看重的社会效益和环境效益，其影响的四个因子中有三个因子的单排序权重都是洁净能源利用远远大于建筑保温结构设计，由此可以推出，洁净能源利用方案由于社会效益和环境效益较为突出，权重也会相对突出。从准则层C总排序结果也可以看出，三江源保护(C3)、减少环境污染(C5)是权重值较大的，权重相同(0.3214),而如果单独考虑这两个因素，方案排序都是洁净能源利用远远大于建筑保温结构设计。由此我们可以分析出决策思路，即决策比较看重的是社会效益和环境效益，不太看重经济效益，因此对于具体因子，三江源保护和减少环境污染成为主要考虑因素，对于这两个因素，都是洁净能源利用方案更佳，由此，最终的方案选择洁净能源利用来洁净三江源的建筑节能问题也也就顺理成章了。