Пошук навчальних матеріалів по назві і опису в нашій базі:

Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне)




126.76 Kb.
НазваУдк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне)
Дата конвертації26.11.2012
Розмір126.76 Kb.
ТипДокументы
Зміст
Постановка задачі.
Вдосконалення детермінованої моделі оцінки підсистеми „Використання земель”.
Модель прийняття рішень в умовах невизначеності.
Приклад розрахунку антропогенного навантаження і класифікації екологічного стану басейну р. Бедра по підсистемі „Використання зе
УДК 621.501.72
Ковальчук П.І., д.т.н., професор, Демчук О. С., ст. викладач, Бобер О.В., ст. 4 курсу ФПМ і КІС (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне)
ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ В ПІДСИСТЕМІ „ВИКОРИСТАННЯ ЗЕМЕЛЬ” ІНФОРМАЦІЙНО - АНАЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ ОЦІНКИ

екологічного стану малих річок в умовах

невизначеності та ризику
Вдосконалено формалізацію ієрархічної моделі прийняття рішень в підсистемі „Використання земель” в інформаційно-аналітичній системі оцінки екологічного стану малих річок. Запропоновано нові методичні підходи до прийняття рішень в даній підсистемі в умовах невизначеності та ризику. Одержано відповідні розрахункові формули, що узагальнюють існуючі детерміновані моделі на випадок імовірнісного або нечіткого задання окремих показників.

Formalization of hierarchical model of decision-making in a subsystem "Use of the grounds" is advanced in informational and analytical system of the small rivers’ ecological condition estimation. New methodical approaches to decision-making in the given subsystem in conditions of uncertainty and risk are offered. Corresponding settlement formulas that the existing determined models on a case of the likelihood or indistinct task of separate parameters generalize are received.
Постановка задачі. В даний час розроблена системна логіко-математична модель оцінки антропогенного навантаження і класифікації стану малих річок [1], яка складається з таких підсистем: „Радіоактивне забруднення”, „Використання земель”, „Використання річкового стоку”, „Якість водних ресурсів” та координуючого алгоритму їх взаємодії. Вдосконалення прийняття рішень по підсистемі „Якість водних ресурсів” [4] базувалось на використанні класичних критеріїв в моделі гри з природою.

На відміну від цих робіт, нами вдосконалено існуючі та запропоновано нові методичні підходи до прийняття рішень в підсистемі „Використання земель” в умовах невизначеності та ризику. Невизначеність виникає, по-перше, при наявності значної кількості вимірювань деякого показника використання земель. Для розкриття такої невизначеності нами запропоновані нові узагальнені критерії ризиків-корисностей та ризику, які враховують як вагові коефіцієнти кожного показника, так і статистичні ймовірності логічних альтернатив якісних станів. По-друге, невизначеність виникає також у випадку, коли деякі якісні характеристики являються нечіткими, „розмитими”, по своїй природі. Тоді прийняття рішень зводиться до застосування спеціального апарату - теорії „нечітких” множин.

Вдосконалення детермінованої моделі оцінки підсистеми „Використання земель”. Як відомо [1] основними показниками, які в сукупності характеризують антропогенне навантаження на земельні ресурси внаслідок господарської діяльності на водозборах річок, визнані такі:

  • лісистість на території басейну (f1);

  • ступінь природного стану водозбору річки (f2);

  • сільськогосподарська освоєність (f3);

  • розораність (f4);

  • урбанізація території басейну (f5);

  • еродованість земель (f6).

Система класифікації стану використання земель в басейнах річок включає якісну і кількісну шкалу [1] та має ієрархічний характер: на першому рівні ієрархії здійснюється класифікація рівня використання земель в басейні ріки відносно кожного показника за критерієм ризиків - корисностей; на другому рівні ієрархії оцінюється стан використання земель в басейні ріки за двома критеріями (критерієм ризику корисностей та критерієм ризику) спільного впливу всіх зазначених показників на стан підсистеми. Додатково, класифікація на рівні підсистеми в цілому має логічні обмеження, що не допускають виникнення несприятливих або вкрай несприятливих ситуацій за окремими показниками [1].

Імовірнісна модель прийняття рішень. В практиці використання детермінованої моделі виникає невизначеність в оцінці окремих параметрів при наявній множині вимірювань. В таких випадках окремі вимірювання можуть попадати в різні інтервали, що визначені кількісною шкалою. Для множини вимірювань пропонується зробити оцінки на основі побудови гістограм. Така гістограма визначає статистичні імовірності кожного інтервалу вимірювань.

Нехай якісна шкала k-го показника визначається на основі множини вимірювань. Тоді можна побудувати гістограму статистичного розподілу імовірності логічних альтернатив якісних станів:

, (1)

тобто імовірності того, що значення показника попадає в заданий інтервал і приймає відповідне значення Ukj якісної шкали.

В разі імовірнісного задання значень якісної шкали Ukj , якість кожного показника визначається як мінімальне значення на основі порівняння елементів функції корисностей-ризиків поточного значення математичного сподівання показника:

(2)

зі значенням функції Хk на множині U

(3)

При цьому оцінка узагальнених критеріїв ризику-корисностей (4) та ризику (5) розраховується за формулами, що зважують величини окремих показників підсистеми:

(4)

(5)

де у формулах (4) – (5) n – кількість наявних показників з позитивними і негативними значеннями формалізованих функцій; nk – кількість показників з негативними значеннями функцій ризиків; αk – ваговий коефіцієнт k-го показника, який відображає важливість останнього залежно від природно-сільськогосподарської зони і провінцій (табл. 1).

Таблиця 1

Вагові коефіцієнти αk окремих показників.


Зона, область, провінція

Для показників:

f1

f2

f3

f4

f5

f6

Карпатська гірська область

0,3

0,2

0,1

0,1

0,2

0,1

Кримська гірська область

0,2

0,2

0,1

0,3

0,1

0,1

Зона Полісся

0,3

0,2

0,1

0,2

0,1

0,1

Зона Лісостепу – провінція Лісостепова Західна

0,2

0,1

0,1

0,3

0,1

0,2

Зона Лісостепу – провінція Лісостепова Правобережна

0,2

0,1

0,1

0,3

0,1

0,2

Зона Лісостепу – провінція Лісостепова Лівобережна

0,3

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

Зона Степу – провінція Степова Правобережна

0,2

0,1

0,1

0,1

0,2

0,3

Зона Степу – провінція Степова Лівобережна

0,2

0,1

0,1

0,1

0,3

0,2

Зона Степова Посушлива

0,2

0,2

0,1

0,1

0,3

0,1



Очевидно, що імовірнісний підхід узагальнює детерміновану модель прийняття рішень, оскільки при певному, , формули (4-5) співпадають з відповідними формулами [1].

Якісна класифікація загального стану використання земель в басейні ріки (стану підсистеми „Використання земель”) визначається множиною логічних альтернатив (стан: „добрий” , „близький до норми”, „задовільний”, „незадовільний”, „вкрай незадовільний”). Вона проводиться за двома критеріями, що виражають середньозважену функцію ризику – корисностей сукупності показників (4) та зважену функцію ризику цих показників (5).

Крім якісної оцінки, кількісну оцінку стану всієї підсистеми на множині альтернатив Lі визначають на підставі логічної функції міри , а саме:

(6)

Модель прийняття рішень в умовах невизначеності. Розглянемо прийняття рішень в підсистемі використання земель, якщо деякі якісні характеристики являються „розмитими”, по своїй природі, що призводить до необхідності розробки і застосування для такого типу задач спеціального апарату, що одержав назву „нечітких” множин [3] . Так, деякі вхідні величини (лісистість, сільськогосподарська освоєність, розораність та ін.) можна розглядати в нечіткому представленні із-за складності їх безпосереднього визначення. Це призводить до відсутності чітко визначених меж для цих показників. Нечіткість виникає у випадках, коли фізичні обмеження , що визначають інтервал допусків, являються самі по собі розмитими або нечітко визначеними. Нечіткість фізичних обмежень фактично призводить до нечіткості визначення якісної шкали . Формалізуємо задачу прийняття рішень в підсистемі в термінах нечітких множин.

Нечітка множина А на елементах u визначається заданням відображення елементів в інтервал [0; 1]. При цьому називається функцією приналежності елемента u нечіткій множині А, що характеризує ступінь істинності події , а множина А записується у вигляді:

(7)

При незначній множині вимірювань, коли неможливо побудувати гістограму, орган управління має „нечіткі” знання стану кожного вимірюваного показника. В таких випадках ситуації прийняття рішень необхідно використовувати нечіткі множини.

Нехай тепер для кожного k-го показника введена деяка нечітка множина Аk, що характеризує нечіткі межі даного показника, тобто приналежність даного показника до тієї чи іншої альтернативи. Нечіткі множини Аk

(8)

задають міру того, що значення показника попадає в заданий інтервал і приймає відповідне значення якісної шкали, тобто: приналежність k-го показника до того чи іншого інтервалу визначається поточним значенням мір:

(9)

Детерміноване значення стану k-го показника знаходять як найближче до математичного сподівання міри даного показника:

(10)

Функції ризику-корисностей (11) та ризиків (12) можна задати відповідно у вигляді:

(11)

(12)

Приклад розрахунку антропогенного навантаження і класифікації екологічного стану басейну р. Бедра по підсистемі „Використання земель”.

Таблиця 2

Результати вимірювань окремих показників по підсистемі „Використання земель”.



експе-

ременту

Показники

Лісистість, %


Природний стан, %

Сільгосп-

освоєность, %

Розораность, %

Урбанізація,

%

Еродо-ваність

1

5,3

23,2

86,8

71

2,3

15

2

5,5

25,2

84,4

73,3

4

16,2

3

7,2

25

82,6

64,9

3,4

11,9

4

7,4

27,4

81,1

77,1

4,1

13,4

5

5,8

28,2

83,4

64,2

3,6

11,5


Тоді матриця імовірностей попадання кожного показника в заданий інтервал має вигляд:

Таблиця 3

Матриця статистичних ймовірностей логічних альтернатив якісних станів.

Показники

Рівень використання земель за критеріями

значний

вище норми

близький до норми

низький

дуже низький

f1

3/5

2/5

0

0

0

f2

1/5

4/5

0

0

0

f3

1/5

4/5

0

0

0

f4

2/5

3/5

0

0

0

f5

0

0

1/5

3/5

1/5

f6

3/5

2/5

0

0

0



За формулами (11) та (12) обчислюємо значення спільного впливу всіх показників в підсистемі на її стан з урахуванням вагових коефіцієнтів, визначених для кожного показника відповідно до Степової Лівобережної провінції.

Отримана величина функції ризиків відповідає нерівності , тоді як функція ризиків-корисності приймає значення , що задовольняє нерівність .

Отже, стан підсистеми „Використання земель” за сукупністю показників визначається як «незадовільний». Знаходимо міру підсистеми „Використання земель” за формулою (6), її числове значення становить - .

Висновки. На основі узагальнення існуючої детермінованої моделі прийняття рішень в підсистемі “Використання земель” запропоновано імовірнісний підхід та підхід, що базується на основі теорії нечітких множин Белмана-Заде, які дозволяють більш адекватно оцінювати стан басейну ріки по кожному показнику. Одержано формули, що узагальнюють детермінований підхід і дозволяють більш повно оцінювати стан басейну по підсистемі „Використання земель”

1. Методичне керівництво по розрахунку антропогенного навантаження і класифікації екологічного стану басейнів малих річок України /А.В. Яцик, О.М. Петрук, О.П. Канаш та ін. НТД 33-4759129-03-04-92. – К.: Міністерство охорони навколишнього природного середовища України, Держводгосп України, УНДІВЕП, 1992. – 40 с. 2. Яцик А.В. Экологические основы рационального водопользования. – К.: Генеза, 1997. – 629 с. 3. Трухаєв Р.И. Модели принятия решений в условиях неопределенности. – М.: Наука, 1981. 4. Ковальчук П.І., Демчук О. С., Стаднічук О.М. Система аналізу антропогенного навантаження і класифікації екологічного стану малих річок України //Вісник НУВГП. Збірник наукових праць. Випуск 3 (31). - Рівне, 2005. 5. Яцик А.В. Экологические основы рационального водопользования. – К.: Генеза, 1997. – 629 с.





Схожі:

Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconРух керованої системи за мінімальний час
Гладун Л. В., к ф м н., доцент, Тичинський Е. Е., магістр фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування,...
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconУдк 63. 001. 5; 63. 001. 5: 51-7; 631 Ковальчук П.І., д т. н
Ковальчук П.І., д т н. (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне), Шевчук С. А., н с. (Інститут...
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconАвтоматизація удк 62-83: 621. 314. 5
Кінчур О. Ф., асистент (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне)
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconГідротехнічні споруди та гідравліка удк 001. 5: 519. 248
Санкт-Петербург), проф. (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне), Романчук К. Г., викладач...
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconОсобливості моделювання білякритичних течій
Рябенко О. А., д т н., професор, Клюха О. О., ст викладач (Національний університет водного господарства та природокористування,...
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconУдк 631. 438 Швець О. М. ст викладач
Швець О. М. ст викладач (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне)
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconУдк 631. 468: 631. 81 Гаврилюк В. А., к с. г н., с н. с
О. Н. Соколовського”, м. Луцьк), Ковальчук Н. С., аспірант (Національний університет водного господарства та природокористування,...
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconГідротехнічні споруди та гідравліка удк 332. 3: 631. 12
Кахнич П. Ф., к т н., ст викладач, Люсак А. В., аспірантка (Національний університет водного господарства та природокористування,...
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconУдк 627. 25 Хлапук М. М., д т. н., професор, Безусяк О. В., к т. н., доцент
Стельмах С. С., аспірант (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне), Дупляк О. В., к т н.,...
Удк 621. 501. 72 Ковальчук П.І., д т. н., професор, Демчук О. С., ст викладач, Бобер О. В., ст. 4 курсу фпм І кіс (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне) iconУдк 334. 7 Костюкевич А. М., старший викладач
Костюкевич А. М., старший викладач (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне)
Додайте кнопку на своєму сайті:
ua.convdocs.org


База даних захищена авторським правом ©ua.convdocs.org 2014
звернутися до адміністрації
ua.convdocs.org
Реферати
Автореферати
Методички
Документи
Випадковий документ
Головна сторінка