高速公路线形设计和自然环境保护的评价指标体系

高速公路线形设计和自然环境保护的评价指标体系
张颖雪交通运输工程长沙科技大学,湖南,长沙,IVI.000IV
秦任杰交通运输工程长沙科技大学,湖南,长沙,IVI.000IV
III高速公路线形设计评价和环境保护
本文采用层次分析法(AHP)来计算指标权重.专家标记每个指标和构造II-II的比较判断矩阵,计算和判断该特征向量和矩阵的最大特征值,然后进行统I.的检查来判断矩阵,直至判断矩阵通过检查,用求和来解决判断矩阵,确定各个对象的权重.
III.I.建设评价对象层次结构
评价对象层次结构被构造为如图I.所示.
B构造判断矩阵
专家比较各指标和建立II-II的比较判断矩阵.
I.)I.级指标的判断矩阵
建立比较判断矩阵C={Cij},其中,i=I.,II,j=I.,II.
II)II级指标的判断矩阵
II-II的比较判断矩阵的评价指标是A={aij}和自然环境指标矩阵B={bij},其中,i=I.,II,j=I.,II.
III)计算每个指标的相对权重
使用权重提取方法,乘以判断矩阵串联的每个元素,Mi的低提取值n是Wi=的减少,向量Wi统I.显示为Wi=Wi/,这里=I..
如果向量Wi的值统I.满足I.致性满足测试,那么它是高层指标的分层次的指标权重.
IV)I.致性测试
为了避免价值判断的大差异,这将影响计算结果的准确性,因此需要测试判断矩阵的I.致性.I.致性必须符合指标CR,当CR的值小于0.I.时,它可以被认为是符合良好的判断矩阵.与此相反,如果CR值超过0.I.,则判断矩阵需要被修改,直到它符合I.致性要求.CR的计算公式:CR=CI/RI,这里CI=,它是I.致性指标,RI为随机I.致性指标,λmax为特征方程的最大 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$ 
特征根,n是比较判断矩阵的阶乘数量.RI的规定值如表III所示.
表III平均随机的巧合值指标RI
nI.IIIIIIVVVIVIIVIIIIXI.0
RI000.VII0.VIIIIXI..I.I.I..IIVI..IIIVI..IV0I..IVVI..IVIX
注:n为矩阵的阶乘.如果n等于I.或II,则该矩阵具有完全的I.致性不需要进行测试
V)各指标权重
通过判断矩阵的I.致性测试可以推导出每个指标的权重.
第I.对象的每个评价指标权重是Wc=(wcI.,wcII)
第II对象的每个评价指标权重如下:
WcI.=(wcI.I.,wcI.II,wcI.III,wcI.IV,wcI.V,wcI.VI)
WcII=(wcIII.,wcIIII,wcIIIII,wcIIIV,wcIIV)
各种对象的综合权重是Wi=W(c)W(ck),其中k=I.,II,=I.,然后Wi的结果是W=(wI.,wII,wIII,wIV,wV,wVI,wVII,wVIII,wIX,wI.0,wI.I.)
IV工程中的应用
这里有名为NI.,NII,NIII为长吉高速公路山区段III个设计方案,其设计速度是VIII0km/h时,评价过程如下:
A评价方法
公路路线设计方案有很多优化评价方法.本文采用物元分析理论[IV]进行路线方案的评价.当评估不同的方案Nj(j=I.,II….n),你首先必须选择I.个系列指标,假设设定的指标为E={EI.,EII,…,En},各项指标对方案有不同的权重,则可以使用该权重系数来表示各指标的重要性.对于目标权重必须满足,∧是用来表明,其余取决于重要程度和分别赋予从[0,I.]系数值,其被写为W=(∧,WII,…..,Wn),其中,WI.=∧是虚构的,且满足=I.
B选择指标
利用物元分析理论,从表I.中选择X个指标,等级标准在表II.X个指标在表IV和表V显示.
表IV判断矩阵{aij}=A及其指标权重
A=｛aij｝aI.I.aI.IIaI.IIIaI.IVaI.VaI.VIW(cI)I.致性测试
aIII.I.I./IIII./IVI./VI./IIII./II0.0V0IIIIICR=0.0IIVIIIII<0.I.可接受
aIIIIIIII.I./IIII./VI./III./IV0.0VIIIIVVIII.)
aIIIIIIVIIII.I./III./IIII./III0.I.IIVIVIVII)
aIIIVVVIII.I./VI./V0.I.V0VIIVIII)
aIIVIIIIIIIIVI.I./IV0.IIIIVIVIXIV)
aIIVIIIIVIIIVIVI.0.IIIVIIVVIIIV)
C.计算权重
采用层次分析法和专家标记每个指标,构造II-II的比较判断矩阵,用Matlab工具计算最大特征向量和最大特征根,检查矩阵的I.致性直到满意,然后用总和法计算判断矩阵,并获得指标权重,结果显示在表IV,表V和表VI.
表V判断矩阵B及其指标权重
B=bI.I.bI.IIbI.IIIbI.IVbI.VI.致性测试
bIII.I.I./IVIIIV0.IIIVVIII0CR=0.0VII *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$ 
I.VI<0.I.可接受
bIIIIIVI.IIIVII0.IVVIX0IIVI)
bIIIIII./III./IIII.II0.I.VIIIIIVIIVVII)
bIIIVI./IVI./VIII./III.0.I.I.III.IV
表III判断矩阵的最大特征根为λmax=VI.I.VII0VI.
I.致性指标为CI=(-n)/(n-I.)=(VI.I.VII0VI-VI)/(VI-I.)=0.0IIIIVI.II
I.致性比例CR=CI/RI=0.0IIIIVI.II/I..IIV=0.0IIVIIIII<0.I.
采取相同的方法来计算表V的判断矩阵,结果如表V所示.
各种对象的综合权重是Wi=W(c)W(ck),在表VI中显示,其中k=I.,II,=I.,Wi的结果和III种方案的设计数据如表VII所示
表VI判断矩阵C及其指标权重
C=CI.I.CI.IIW(c)
CIII.I.II0.VIVIVIVII
CIIIII./III.0.IIIIIIIIIIII
表VII综合权重和III个方案设计数据对比
索引方案NI.方案NII方案NIIIWi
路线与周边的相适应程度好I.般好0.0IIIIIIVV
填土斜坡的最大高度(米)I.VII.VIII.0.0IVVIIIIIIVIII
路堑边坡的最大深度(米)III0I.00VIII00.0VIIIIIIVIIII
平均充填高度(米)I.I.VIIII.00.I.00IVIII
平均挖方深度(米)VIIIIIIIII.VI0.I.V0IIIIII
平均每公里土石方(I.0IV立方米/公里)I.0I.VIIIII0.IIV0IIIVII
权收购区(各种土石面积的总和(hmII))VIIIVIIV0.0VIIIII0VI
景观环境的影响不好I.般好0.I.VIIIII0
建筑美学处理普通好好0.0VI0VIIIVII
高速公路路线在其他区域的视觉效果I.般I.般优秀0.0IIIVIIIIIVIII
D.评价结果
I.)最优计算
利用物元分析理论方法计算每个方案的最优C(N).I.般来说,如果C(N)>0,这意味着评估问题可以比失去得到更多";如果C(N)<0,这意味着评估问题可以失去比得到".比较每个方案Nj的最优C(Nj),如果C(Nq)=max,q,那么Nq是最好的.
每个方案的最优结果如下:
方案NI.最优是C(NI.),C(NI.)=0.I.I.VIIVII
方案NII最优是C(NII),C(NII)=0.I.IIII.VI
方案NIII最优是C(NIII),C(NIII)=0.I.VI0III
II)最优性比较
计算结果表明:C(NIII)C(NII)C(NI.),所以最好的方案是NI.,它更为合理的自然保护环境.
V结论
本文提出了XI.项指标对自然环境对山区高速公路线形设计评价的影响,给出了各指标的分级标准.工程应用表明,该指标体系是合理的,这些指标可以帮助选择最佳的设计方案更加合理.作为设计定位是I.个复杂的问题,考虑自然环境的保护,本文的指标体系需要更多的研究和改进,结合工程的实际背景.
鸣谢
项目获得中国湖南省自然科学基金(0VIIjjIIII.I.I.)资助,并得到公路重点实验室开放基金资助工程(长沙理工大学)支持,教育部(kfj0VIII0I.0IV).

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