基于OWA算子的公路工程造价估算模型

郭 鑫

(中交第三公路工程局有限公司,北京 101399)

0 引 言

公路工程造价是公路工程建设中的重要内容,在本质上指的就是公路工程建设所需的成本。公路工程造价估算模型是针对公路工程造价进行估算的主要手段,也是决定能否精准的掌控公路工程效益的关键影响因素,并估算出公路工程在未来的收益水平,常用于工程招投标[1]。在针对公路工程造价估算模型的研究中,我国学者邵良杉提出了工程造价人工神经网络估算模型,通过提出应用神经网络估算工程造价,根据输入层考虑主材价格,可以使造价更符合实际。外国学者研究表明80%的项目成本取决于20%的主要工项。因此,利用20%主要工项的造价,可以回推出工程之总造价。虽然利用前者设计的公路工程造价估算模型能够取得一定程度上的应用效果,但在实际应用过程中往往无法取得极其精准的公路工程造价数目。本文在此基础上,将OWA算子引入公路工程造价估算模型设计中。OWA算子的亮点在于能够集结最大与最小算子之间的有效信息,进而提高信息权重计算的精准度,能够很好地适用于工程造价估算方面。为此,本文提出基于OWA算子的公路工程造价估算模型设计。

1 OWA算子

OWA算子又称有序加权平均算子,由Yager首次提出,其本质上是一种信息集结方法,主要适用于数据挖掘以及决策理论方面[2]。OWA算子中两个最重要的指标就是orness测度以及最大熵,通过orness测度以及最大熵的精准度量,反映出OWA算子决策者的乐观程度。因此,将OWA算子应用在公路工程造价估算模型设计中。

2 基于OWA算子的公路工程造价估算模型

2.1 采集公路工程造价数据输入输出

在公路工程造价估算过程中,必须预先确定公路工程造价基础数据,也就是公路工程特征属性[3]。为最大减少公路工程造价估算偏差,本文依靠公路工程特征属性,采集公路工程造价数据输入输出。公路工程特征属性见表1。

表1 公路工程特征属性

结合表1所示,为公路工程特征属性,以此为公路工程造价估算影响因素,并确定采集数据输入输出。采集数据输入输出的具体流程为:首先,运用OWA算子中的orness测度计算两组数据序列的关联系数,再计算其不同数据序列之间的关联度。引入分辨系数δ可从客观上消除偏差过大的采集点数据,避免模型在后续对公路工程造价估算时出现关联度失真问题[4]。设不同数据序列之间的关联度为λ,可得公式(1)。

(1)

式中:m为公路工程缺失值;x为公路工程造价估算数据的收敛速度;i为是数据集参数的极大似然估算。为保证本文设计模型在对公路工程造价核心影响因素提取过程中具有客观性,当0<λ≤0.25时,两组不同数据序列之间的关联度为弱关联;当0.25<λ≤0.75时,两组不同数据序列之间的关联度为强关联[5]。在此基础上,分析采集数据主成分,将众多线性相关的影响因素转换为少数线性不相关的影响因素,切断在公路工程造价估算过程中相关性的干扰,将高维问题转换为低维问题,为后续筛选公路工程造价核心影响因素数据提供数据基础。

2.2 筛选公路工程造价核心影响因素估算数据

本文采用将输入数据标准化的方法使估算数据落入到[-1,1]范围内,设公路工程造价核心影响因素估算数据筛选的计算表达式为k,可得公式(2)。

(2)

式(2)中:li为原始输入数据序列;lmin为有序加权平均算子数据序列最小值;lmax为有序加权平均算子数据序列最大值。将数据筛选后的数据输入到模型当中,判断其关联度,若为弱关联,则说明该数据所属的影响因素不属于核心影响因素将其过滤;若得出的数值为强关联,则说明该数据所属的影响因素为核心影响因素,将其筛选出来。

2.3 基于OWA算子计算公路工程造价估算权重

在筛选后得到数据的基础上,为进一步提高公路工程造价估算精度,基于OWA算子计算公路工程造价估算权重。利用OWA算子中的最大熵指标处理公路工程造价估算数据,设赋权指标为β,可得公式(3)。

(3)

式中:C为公路工程造价极值;z为公路工程预期完成总天数。通过公式(3),得出公路工程造价估算赋权指标,利用公路工程造价估算赋权指标进行基于OWA算子进行加权求和,集结最大与最小算子之间的有效信息,设公路工程造价估算权重计算表达式为ω,可得公式(4)。

(4)

式中:h为公路工程特征属性的决策参数。通过公式(4),得出公路工程造价估算权重,通过OWA算子,提高公路工程造价估算权重计算的精准度。

2.4 得出公路工程造价估算结果

运用计算得到的公路工程造价估算权重,得到完整的基于OWA算子的公路工程造价估算模型[6]。将公路工程造价估算模型的表达式设为W,以此可得W的计算公式,则有公式(5)。

(5)

式中:I为公路工程造价估算的相关字向量;p为公路工程造价估算的相关字维数;f为公路工程造价估算全局极值。通过基于OWA算子的公路工程造价估算模型计算后,可得出公路工程造价估算结果。至此完成基于OWA算子的公路工程造价估算模型设计。

3 实例分析

3.1 实验准备

选取某公路工程作为实验对象,设定某公路工程参数信息,包括:工程类型为办公楼;工程类别属于一类;工程所用硅供应方式为商品硅;结构类型为框架;地上层数为5层;地下层数为2层。首先使用本文基于OWA算子设计公路工程造价估算模型,估算公路工程造价,记录估算值;再使用传统公路工程造价估算模型,估算公路工程造价,同样记录估算值。将两种模型下的估算值与公路工程造价实际值相对比,数值越接近证明该模型的估算精度越高。

3.2 实验结果及分析

根据上述准备完成对比实验,得出实验结果对比表,见表2。

表2 实验结果对比表

由表2可知,通过本文设计模型得出的工程造价估算值与真实值更接近,证明设计模型的估算精度明显高于传统模型,可以实现对公路工程造价的精准估算。

4 结束语

通过基于OWA算子的公路工程造价估算模型设计,能够取得一定的研究成果,解决传统公路工程造价估算模型中存在的问题。由此可见,本文设计的估算模型是具有现实意义的,能够指导公路工程造价估算模型优化。在后期的发展中,应加大本文设计估算模型在公路工程造价估算中的应用力度。截至目前,国内外针对基于OWA算子的公路工程造价估算模型研究仍存在一些问题,在日后的研究中还需要进一步对公路工程造价估算模型的优化设计做出深入研究,为提高公路工程造价估算模型的运行效率提供建议。