集对分析在水文水资源中的应用研究及展望

杨志宋

【摘 要】集对分析法经过不断的尝试运用，在水文水资源领域获得了非常广泛的运用。作为一项理论，集对分析以解决不确定性问题为主，其中不确定性与内定性紧密相关，形成相辅相成的关联，并处于某种条件之下可以实现互相转化效果。论文通过概述集对分析法，分析了集对分析在水文水资源中的应用研究进展，并对其应用及展望予以论述。此研究以探究集对分析在水文水资源中的应用研究及展望为目的，从而提升我国水文水资源的研究能力。

【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.

【关键词】集对分析；水文水资源；层次分析法

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

【中图分类号】P333 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0129-02

1 引言

集对分析作为一种新型评价方法，英文缩写为SPA，相较于传统评价方式更具优势，对信息的明确性与不明确、模糊以及随机等相关不确定因素致使的综合类型的不确定性问题能够科学处理，效率较高。从当前的应用范围来看，无论是体育、农业研究、自然环境质量、地下水资源环境评定等领域工作，还是信息整合处理、工程技术运用以及智能管控等行业的任务工作，都会运用到集对分析的方法，因此，深入探究集对分析在水文水资源中的应用研究及展望具有重要的意义。

2 集对分析法概述

早在1989年，国内著名学者赵克勤首次提出了集对分析法，主要针对于不确定性问题的解决方案分析。关于集对分析法，旨在将那些客观存在的各类不确定性进行认证，将所分析的客观事物当中存在的确定性关联和不确定性关联看作一个不确定性的系统，以便实施同、异、反系统的数学分析与判别，并将集合关联划分成同、异及反。具体而言，采用联系度表示同、异、反集合的关联情况。通过将集对分析和数学处理法紧密结合，形成了一种针对较复杂系统的不确定性问题的解决方法，例如：常见的联系数与同、异、反系统的计算法等。对于集对分析法的优势来说，可以对中介不确定度、隶属度、概率等实施统一与定性和定量結合的研究方法，以宏观与微观两个不同的角度，对确定性和不确定性间的关联和转化情况加以分析，确保实际结果和研究结论相符[1]。

3 集对分析在水文水资源中的应用研究进展

第一，关于地下水水质评价的研究，学者刘慧等根据集对分析理论，说明了针对地下水质量评价的新方式，有利于提升地下水环境评价效率。鉴于地下水质量存在一定动态变化，运用集对分析法时，需确保联系度公式中的 i、j 赋值各异，形成深层次探究。作为一项技术方法，可以实现一定的决策功能。所以发挥出良好的指导功效，作用明显。第二，关于水资源的综合评价研究。学者郭文献等在研究中针对区域雨水资源的有效利用实施了综合评价，根据集对分析理论，构建相关评价模型[2]。从有关案例中可知，此方法简单易用，实际评价结果准确。学者周祖光等在研究中采用集对分析法，以海南水资源的开发作为分析对象予以分析，最终获知海南水资源的开发利用程度为Ⅰ级，拥有很大的开发潜能。从当前的情况而言，无需制定相应的节水对策，即可以有效利用水资源。第三，针对污水处理评价研究中，学者王国平在研究中运用到集对分析法，构建污水处理厂评价的定量模型，其中将自然环境以及其他相关因素均予以参考，结合加权同一度，完成不同厂效益的优劣排名，通过实际案例，表明此方法便于计算且实用性较强的优势特征，具有一定的可行性。

4 集对分析法在水文水资源中的应用及展望

4.1 集对分析法和层次分析法融合运用

鉴于以往采用的安全评价法无法兼顾信息确定性与未确定性的情况，为了增强较为大型复杂工程的安全评价准确率，有效利用集对分析法显得十分必要。学者郑贤斌等人在其研究中指出，基于集对分析理论下，构建同、异、反系统的安全评价模型非常关键，并引入层次分析法，使两种方法得以融合，将指标权重加以明确，系统分析评价中获取的联系度的不确定性情况，深入探究工程项目系统当中的信息确定性与不确定性的同、异、反系统的情况。将管控油库的安全作为分析对象，确定具体的模型实施流程，通过准确地计算可知，此模型表现出同、异、反系统中的辨证意识，使最终的评价结果更准确。简单易用的特征，使模型发挥出一定的作用[3]。在集对分析法和层次分析法的融合运用中，先利用层次分析法对相关的评价指标权重予以明确，然后采用集值统计计算法，使单指标的评价数值得以明确，根据集对分析理论，将既定的最佳方案和有待评价的方案形成对比，最终获得最优化的方案。

4.2 模糊集对分析法的运用

所谓模糊集对分析法，指的是将集对分析理论作为理论依据，把确定性和不确定性当作一个系统来看，科学处理信息相对性与模糊性的问题，从而帮助系统工程项目完成相应的决策任务，属于综合评价法，目前已经被广泛运用到多个行业领域当中。学者王洪光等人在其研究中针对多目标决策的情况，采用模糊集对分析法，并根据脱硫除尘器的具体作用予以选择和评价，完成了综合评价的顺序排列，系统分析了处于不确定性情况之下的排序稳定性情况，以具体的实际案例评价情况可知，模糊集对分析法拥有简单易用、高效准确的优势，客观性较强，评价分析工作比较到位，确保了评价结果的高准确度[4]。

4.3 集对分析和粗糙集融合方式的运用

在集对分析和粗糙集融合方式的运用过程中，也有很多学者展开了相关的研究工作。其中学者张春英等人在其研究中，根据集对分析法的相关理论，对于集对和粗集之间的相似点加以深入分析和比较，使二者的相关理论进行互相融通与嫁接，最终达到有效的融合应用方法，通过采用粗集当中的上下近似集完成集对当中的同、异、反联系度的阐释。运用此种分析方法，可以将二者自身的优势特点融合到一起，从而在后续的明确不确定系统当中的数据开发和分析以及新理论的发觉等工作中起到了良好的作用效果，奠定了深厚的理论依据基础。

4.4 集对分析方法的应用展望

从相关的研究分析中可知，集对分析法已经获得了十分广泛的应用，在各行各业当中均可以有所应用，并且和不同类方法实施融合之后，获取到的具体结果几乎相同。集对分析方法进行实践应用的过程当中拥有众多的优势特征，不但简单易用、直观形象，而且并于理解，准确度较高，由此不难看出，集对分析方法具有良好的发展前景[5]。针对集对分析方法的应用研究会进一步增多，相关的问题涉及会更加丰富，例如：针对表征相异度系数 i的取值分析所采用的方法会得到更为深入的探讨；实施综合评价的过程当中，关于集对分析法对指标权重的明确，也会进一步深入加以研究。相较于随机分析法、模糊分析法，该方法针对不确定问题的解决拥有一定的特殊性，使在水文水资源中的运用潜力更大。

5 结论

從此次论文的阐述和分析中可知，深入探讨集对分析在水文水资源中的应用研究及展望非常重要，有利于增强集对分析在水文水资源中的应用效果。本文通过概述集对分析法，分析了集对分析在水文水资源中的应用研究进展，并对其应用及展望予以论述：集对分析法和层次分析法融合运用、模糊集对分析法的运用、集对分析和粗糙集融合方式的运用、集对分析方法的应用展望。望此次研究的内容和结果，能够获得相关人员的重视，并从中得到一定帮助，增强我国水文水资源的应用研究深度。

【参考文献】

【1】万星，王文圣，丁晶.集对分析在水文水资源中的应用[J].水利水电科技进展，2016，22（04）：9-11.

【2】王文圣，李跃清.水文水资源集对分析[J].南水北调与水利科技，2015，9（02）：27-32.

【3】邱勇.探讨集对分析在水文水资源中的运用问题[J].科技展望，2015，21（06）：139.

【4】李飞.水文水资源中的集对分析方法研究[J].黑龙江水利科技，2015，40（07）：6-7.

【5】金菊良，沈时兴，潘争伟，等.水资源集对分析理论与应用研究进展[J].华北水利水电大学学报（自然科学版），2017，38（04）：54-66.