一种水资源与经济协调发展决策支持系统和方法.pdf

《一种水资源与经济协调发展决策支持系统和方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种水资源与经济协调发展决策支持系统和方法.pdf（14页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103577942 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103577942 A (21)申请号 201310609907.3 (22)申请日 2013.11.27 G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (71)申请人 中国水利水电科学研究院 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路 1 号 A 座 9 层 (72)发明人 汪党献 倪红珍 鹿星 刘金华 陈根发 张春玲 龙爱华 殷俊暹 张丽丽 胡亚杰 赵晶 (74)专利代理机构 北京国林贸知识产权代理有 限公司 11001 代理人 袁建水 (54) 发明名称 一。

2、种水资源与经济协调发展决策支持系统和 方法 (57) 摘要 本发明涉及一种水资源与经济协调发展决 策支持系统和方法， 包括 ： 相互连接的计算子系 统、 交互子系统、 数据子系统 ； 权重生成与筛选模 块、 方案求解模块、 数据存储模块、 数据分析模块、 数据显示模块 ； 数据库子系统包括数据库和模型 库， 水资源与经济协调发展模型。 本发明使用交互 子系统将复杂的水资源与经济协调发展模型的复 杂运算变为仅需要挑选和输入一些关键数据， 整 个决策支持变得十分简单容易， 使具有一般水资 源和计算机知识的人就可以进行复杂的决策模拟 计算。本发明将计算所得数据用方便识别和阅读 的表格或图像显示， 使。

3、非专业的决策人员也能够 如同专业人员那样迅速的解读。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书9页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103577942 A CN 103577942 A 1/1 页 2 1. 一种水资源与经济协调发展决策支持系统， 其特征在于， 包括 ： 相互连接的计算子 系统、 交互子系统、 数据子系统 ； 所述的计算子系统包括 ： 权重生成与筛选模块、 方案求解模块、 数据存储模块、 数据分 析模块、 数据显示模块 ； 所述的数据分析模块包括 ： 水资源节。

4、点网络构建装置 ； 交互子系统包括交互决策模块、 结果显示模块 ； 所述的交互决策模块包括 ： 参数输入 和调整装置、 指标评价装置、 群决策装置和自适应决策装置 ； 数据库子系统包括数据库和模型库， 所述的模型库中存储水资源与经济协调发展模 型， 所述的水资源与经济协调发展模型包括 ： 宏观经济发展子模型、 水资源利用子模型、 人 口预测子模型、 需水预测子模型、 水质子模型、 多目标分析子模型、 整体协调子模型以及一 般均衡子模型。 2. 根据权利要求 1 所述的决策支持系统， 其特征在于， 所述的模型库设立字典库和文 件库。 3. 一种使用权利要求 1 所述决策支持系统进行运算的水资源与。

5、经济协调发展决策支 持方法， 其特征在于， 所述方法的步骤如下 ： 选择决策的步骤 ： 用于选择群决策或者自适应决策 ； 初始参数设置的步骤 ： 用于初始参数设置， 包括 ： 目标个数、 权重衰减因子、 超理想点、 分析人员位数、 上层权重、 下层权重、 决策点数、 水资源与社会经济协调分析模型的运行和 计算参数组群 ； 查看结果的步骤 ： 用于通过图像或报表显示计算结果 ； 交互决策的步骤 ： 用于决策者和分析人员对计算进行分析， 如果认为方案达到预期的 满意程度， 则进入 “结果输出的步骤” ， 如果认为计算结果没有达到预期的满意程度则进入 下一步骤 ； 调整步骤 ： 用于对计算结果进行分。

6、析并对参数和权重进行调整， 其中包括直接消耗系 数的调整， 调整结束后进入 “模型计算的步骤” ； 结果输出的步骤 ： 用于将满意的计算结果存储， 待需要时打印输出。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于， 所述的直接消耗系数预测计算的过程如 下 ： 以 n 期的直接消耗系数 aij(n) 为基础， 预测第 n+1 期的直接消耗系数 aij(n+1) ； 运行水资源与经济协调发展模型， 优化模拟出 n+1 期的最终需求以及初始投入国民经 济指标 ； 根据上一步骤结果， 构建冲击文件和闭合文件， 在 n 期数据基础上， 运行一般均衡模 型， 得出 n 期与 n+1 期的直接消耗系数的。

7、技术进步系数 ； 用计算所得出的技术进步系数， 对第一步骤中的初始 aij(n+1) 进行修正 ； 按照上述第一至第四步骤的求解次序， 求出水资源与经济协调发展模型各个时间点上 的直接消耗系数。 权 利 要 求 书 CN 103577942 A 2 1/9 页 3 一种水资源与经济协调发展决策支持系统和方法 技术领域 0001 本发明涉及一种水资源与经济协调发展决策支持系统和方法， 是一种信息的电子 处理系统和方法， 是一种水资源信息处理的系统和方法， 是一种利用计算机辅助水资源与 经济协调发展分析和决策的系统和方法。 背景技术 0002 传统的水资源与社会经济协调发展的决策涉及到大量复杂的数。

8、学定性分析及定 量计算， 特别是分析和决策过程中所使用的水资源与社会经济协调发展分析模型需要大量 的数学分析手段， 这些定性和定量的数学分析和计算往往使非专业人员无从下手。 然而， 对 水资源和未来社会经济发展做出决策的人士往往是非专业人士， 即便是决策人周围的助手 也很难由各个专业的人士组成。对于一个区域或者地区的管理和远景规划， 需要大量的水 资源系统研究， 需要做出有效的判断， 对水资源的利用要建立长远的规划， 以避免将来出现 的水资源短缺， 即可能影响近期， 也会长远影响该区域以及周边地区的国民经济发展。 如何 避免复杂的计算， 使具有一般水资源知识的人士也能够充分利用水资源与社会经济。

9、协调发 展分析模型， 对自己所在区域的水资源进行分析， 并做出与当地社会经济协调发展的正确 判断和决策， 是一个十分重要的课题。 0003 另一方面， 对现有水资源和社会经济发展分析模型也需要进一步的发展， 使该模 型可以涵盖对不同地区分析的更多因素， 应用更加广泛， 更具有一般性。 发明内容 0004 为了克服现有技术的问题， 本发明提出了一种水资源与经济协调发展决策支持系 统和方法， 所述的系统和方法使用模型库、 数据库以及人机交互等装置将复杂的模型计算 通过模型选择、 权重选择等方式将复杂的计算简化， 并符合当地水资源和社会发展的需要。 0005 本发明的目的是这样实现的 ： 一种水资源。

10、与经济协调发展决策支持系统， 包括 ： 相互连接的计算子系统、 交互子系统、 数据子系统 ； 所述的计算子系统包括 ： 权重生成与筛选模块、 方案求解模块、 数据存储模块、 数据分 析模块、 数据显示模块 ； 所述的数据分析模块包括 ： 水资源节点网络构建装置 ； 交互子系统包括交互决策模块、 结果显示模块 ； 所述的交互决策模块包括 ： 参数输入 和调整装置、 指标评价装置、 群决策装置和自适应决策装置 ； 数据库子系统包括数据库和模型库， 所述的模型库中存储水资源与经济协调发展模 型， 所述的水资源与经济协调发展模型包括 ： 宏观经济发展子模型、 水资源利用子模型、 人 口预测子模型、 需。

11、水预测子模型、 水质子模型、 多目标分析子模型、 整体协调子模型以及一 般均衡子模型。 0006 进一步的， 所述的模型库设立字典库和文件库。 0007 一种使用上述决策支持系统进行运算的水资源与经济协调发展决策支持方法， 所 述方法的步骤如下 ： 说 明 书 CN 103577942 A 3 2/9 页 4 选择决策的步骤 ： 用于选择群决策或者自适应决策 ； 初始参数设置的步骤 ： 用于初始参数设置， 包括 ： 目标个数、 权重衰减因子、 超理想点、 分析人员位数、 上层权重、 下层权重、 决策点数、 水资源与社会经济协调分析模型的运行和 计算参数组群 ； 查看结果的步骤 ： 用于通过图像。

12、或报表显示计算结果 ； 交互决策的步骤 ： 用于决策者和分析人员对计算进行分析， 如果认为方案达到预期的 满意程度， 则进入 “结果输出的步骤” ， 如果认为计算结果没有达到预期的满意程度则进入 下一步骤 ； 调整步骤 ： 用于对计算结果进行分析并对参数和权重进行调整， 其中包括直接消耗系 数的调整， 调整结束后进入 “模型计算的步骤” ； 结果输出的步骤 ： 用于将满意的计算结果存储， 待需要时打印输出。 0008 进一步的， 所述的直接消耗系数预测计算的过程如下 ： 以 n 期的直接消耗系数 aij(n) 为基础， 预测第 n+1 期的直接消耗系数 aij(n+1) ； 运行水资源与经济协。

13、调发展模型， 优化模拟出 n+1 期的最终需求以及初始投入国民经 济指标 ； 根据上一步骤结果， 构建冲击文件和闭合文件， 在 n 期数据基础上， 运行一般均衡模 型， 得出 n 期与 n+1 期的直接消耗系数的技术进步系数 ； 用计算所得出的技术进步系数， 对第一步骤中的初始 aij(n+1) 进行修正 ； 按照上述第一至第四步骤的求解次序， 求出水资源与经济协调发展模型各个时间点上 的直接消耗系数。 0009 本发明产生的有益效果是 ： 本发明采用结构化的参数选择和方案选择， 使用交互 子系统将复杂的水资源与经济协调发展模型的复杂运算变为仅需要挑选和输入一些关键 数据， 整个决策支持变得十。

14、分简单容易， 使具有一般水资源和计算机知识的人就可以进行 复杂的决策模拟计算。本发明将计算所得数据用方便识别和阅读的表格或图像显示， 使非 专业的决策人员也能够如同专业人员那样迅速的解读。 同时对现有的水资源与经济协调发 展分析模型进行改进， 改进了水资源节点网络图， 增加了直接消耗系数预测的宏观闭环文 件和冲击文件， 改善了直接消耗系数的中长期预测的准确性， 为水资源的利用和发展决策 做出有力协助。 附图说明 0010 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 0011 图 1 是本发明的实施例一所述决策支持系统的原理框图 ； 图 2 是本发明的实施例三所述的决策支持方法的流程图 ； 图 。

15、3 是本发明实施例一所述的一个典型的水网地区的部分水资源节点的编码表示意 图 ； 图 4 是本发明实施例四所述的直接消耗系数预测计算流程图。 具体实施方式 0012 实施例一 ： 说 明 书 CN 103577942 A 4 3/9 页 5 本实施例是一种水资源与经济协调发展决策支持系统， 如图1所示。 本实施例包括 ： 相 互连接的计算子系统、 交互子系统、 数据库子系统。 0013 所述的计算子系统包括 ： 权重生成与筛选模块、 方案求解模块、 数据存储模块、 数 据分析模块、 数据显示模块 ； 所述的数据分析模块包括 ： 水资源节点网络构建装置。 0014 交互子系统包括交互决策模块、 。

16、结果显示模块 ； 所述的交互决策模块包括 ： 参数 输入和调整装置、 指标评价装置、 群决策装置和自适应决策装置。 0015 数据库子系统包括数据库和模型库， 所述的模型库中存储水资源与经济协调发展 模型 CWSE， 所述的水资源与经济协调发展模型包括 ： 宏观经济发展子模型、 水资源利用子 模型、 人口预测子模型、 需水预测子模型、 水质子模型、 多目标分析子模型、 整体协调子模型 以及一般均衡子模型。 0016 本实施例所述决策支持系统其基本的运行过程是 ： 输入各类参数、 模型运算、 显示 中间方案、 调整参数、 再次模型运算， 再调整参数， 直至得到满意结果。 其间有些重要参数也 需要。

17、进行类似的循环计算， 找到相对比较满意的参数值。 0017 权重生成与筛选模块采用随机分析理论及聚类分析理论筛选出具有最大差异的 权重向量集合。权重生成与筛选模块是 CWSE 决策的基础， 首先由计算机随机地生成 150 组 权重， 然后再将这 150 组权重按照二范数距离筛选出差别最大的 9 组权重。权重生成与筛 选装置包括 ： 随机分析子装置和聚类分析子装置。 0018 方案求解模块是对宏观经济发展子模型、 水资源利用子模型、 人口预测子模型、 需 水预测子模型、 水质子模型进行单目标求解， 再通过对多目标分析子模型、 整体协调子模型 对 CWSE 总体求解。方案求解模块所求解的核心是水资。

18、源和社会经济协调发展模型 CWSE （Coordinated Water and Socio-Economic development model） ， 也是本实施例的核心。 0019 方案求解模块包括 ： GAMS 计算子装置。GAMS (The General Algebraic Modeling System) 是一款数学规划和优化的高级建模系统。GAMS 的设计融合了关系型数据库理论和 数学规划方法。关系型数据库提供一般性数据组织与转换的结构框架， 数学规划提供问题 陈述与求解的方式。GAMS 系统本身不带任何特殊的编辑程序和图形输入输出程序， 用户可 以用自己熟悉的文字处理程序产生 。

19、GAMS 程序。这种开放性结构保障了 GAMS 在现有的和未 来的用户环境下的兼容性。GAMS 可以求解线性规划、 整数规划、 混合规划、 非线性规划等多 种规划问题， 具有很强的适应性。 本实施例所述的各个模型均可以使用该建模系统建立。 方 案求解模块是 CWSE 计算的重要模块， 根据权重生成与筛选模块生成的 9 组权重， 动态的调 用方案求解模块进行运算， 并将结果保存在临时数据存储模块中， 供分析人员进行查看。 0020 数据存储模块负责对方案求解模块中计算的中间结果以及最终成果进行存储， 以 便系统运行中随时调用及最终结果展示。 0021 数据分析模块主要是针对线性优化模型而特别设计。

20、的， 可用于对线性模型中的约 束方程系数的线性回归分析获取更加科学有效的数据。数据分析模块中包括 ： 水资源节点 网络构建装置， 该装置是针对现有 CWSE 的不足而专门设置的， 该装置所构建水资源节点网 络图的每个节点为独立的计算单元， 将节点计算单元内的水库、 湖泊、 节点供水、 节点需水 作用统一概化体。在一些节点以虚拟计算单元作为输水的源或汇。计算单元理论上而言为 面的概念， 在模型中将其处理为点， 并通过连线对其空间拓扑关系进行描述， 连线一般为河 道、 人工渠道等的概化。 说 明 书 CN 103577942 A 5 4/9 页 6 0022 数据显示模块是对 CWSE 运算中的中。

21、间方案进行处理， 使中间方案的数据更具有 可读性、 人性化的特点， 主要显示方式为报表、 表格、 图片等。所述的中间方案指的是 ： 向 CWSE 输入一组参数， CWSE 经过运算而得到的一组与该组参数对应的结果。如果该结果令分 析人员和决策者满意， 则可以认为是最佳方案， 可以作为最终结果输出。 如果分析人员和决 策者认为该方案还不够充分， 则需要调整参数， 令 CWSE 再继续运算。 0023 数据库子系统包括数据库和模型库。 数据库主要存储大量的模型计算中所使用的 参数。这些参数包括 ： 模型库是所述决策支持系统的核心部件， 通过对模型的组合来辅助决策正是决策支持 系统的中心思想。其主要。

22、包括模型库及模型库管理系统。所述的模型库中存储有 ： CWSE。 CWSE 包括 ： 宏观经济发展子模型、 水资源利用子模型、 人口预测子模型、 需水预测子模型、 水质子模型。模型构建避开模型库管理系统设计， 而是采用建立模型文件库及字典库对模 型进行统一组织和存储。 0024 模型库是将众多的模型按一定的形式组织起来， 形成模型库， 并通过模型库管理 系统对各个模型进行有效的管理和使用。 0025 模型库为一系列模型文件的特定结构形式的组合。模型文件是包含源程序、 目标 程序、 模型说明文件及数据说明文件的四位一体文件， 因此， 建立一个字典库来对模型文件 进行统一的组织和存储则十分必要。 。

23、本实施例所建立的模型库主要由字典库和文件库两者 组成。字典库中包括对模型文件的名称、 编号等说明， 并建立起与模型文件的一一映射关 系。 字典库起到对模型文件的索引、 描述作用， 真正的模型文件则以相应模型类别建立子目 录进行统一存储， 而对模型文件的调用则是通过字典库、 沿着模型文件的存储路径， 找到具 体的模型文件， 再启动运行。 0026 根据模型类别可将模型文件分为 ： 数学模型采用数值计算语言编制， 完成对 问题的描述与求解 ； 数据处理模型采用数据库语言对数据库中的数据进行选择、 投影、 旋转、 排序、 统计等 ； 图形、 图像模型采用图形处理语言对数据进行向量数据、 绘图形式 展。

24、示。 报表模型采用数值计算语言并结合相应的数据库接口语言对数据库进行报表生 成。 0027 模型库管理系统是对模型进行高效管理和运用， 因此， 模型库管理系统必须包括 以下三个功能， 其一， 完成对模型进行存储管理以及对模型的查询和维护 ； 其二， 完成对单 模型进行调用、 运行以及模型的组合运行 ； 其三， 完成与模型间数据的共享以及传递。为实 现上述模型库管理系统功能， 本实施例对其语言系统作以下处理 ： 采用数值计算语言对字 典库及文件库进行统一的管理， 完成模型库管理语言对功能统一的要求。 0028 CWSE 是一个以水资源 - 经济 - 环境构成一个动态的整体， 以宏观经济预测模型为。

25、 驱动， 耦合了水资源需求、 水资源供需平衡、 水污染负荷排放及调控、 水资源利用效果评估 等子模型， 构成描述水资源-经济系统-生态环境关系的整体模型， 并在多目标群决策机制 下进行水资源和社会经济发展的方案求解和研究。 0029 CWSE 的基本思路为 ： 在社会经济 - 水资源 - 生态环境系统描述的基础上， 按流域 最严格水资源管理指标约束要求， 以节水力度、 治污和再生水利用为关键调控因子， 求解多 目标优化的最优状态。CWSE 的主要特点有 ： （1） 模型将区域水资源问题研究纳入到社会经济-水资源-生态环境整体框架中， 并应 说 明 书 CN 103577942 A 6 5/9 。

26、页 7 用多目标、 群决策技术进行整体研究， 使决策者可通过宏观经济水资源规划多目标决策分 析模型系统的操作和运行， 对不同情景下社会经济、 水资源供需、 生态环境演化有明晰的认 识。 0030 （2） 水投资是驱动模型运行的重要参数， 将水资源利用的各个环节有机联系起来 ； 从行业出发， 对供水、 需求、 节水和排污等各个环节进行预测， 能够将结构调整和行业特征 反映到模型的结果中， 为行业政策制订提供依据。 0031 （3） 在方案求解理论中引入了基于情景分析多目标决策机制， 很好的解决了多目 标优化问题的求解问题。 0032 原有的 CWSE 还存在如下不足 ： （1） 受研究区域的限制。

27、， 对于水资源节点网络图的上下游节点考虑不周全。 原有的仅考 虑多对一情况， 并未考虑多对多情况， 这种考虑对河网地区水流特点考虑不足， 影响了理论 上的概括性。 0033 （2） 基于投入产出技术的宏观经济发展模型是 CWSE 多目标优化的基本理论。投 入产出技术在描述物质生产与流通方面能力突出， 但其本身的特点也决定了模型存在两方 面的不足。一是投入产出技术缺乏对宏观政策的研究与把握， 特别是随着经济全球化的深 入， 经济领域的宏观政策将会越来越多的发生， 这类政策往往时效短、 强度大、 预期性差， 现 有的模型中不能反映这类政策的效果 （例如导致水资源约束失效、 经济发展模式突变等） ；。

28、 二是当经济系统恰逢转轨期或受外界扰动， 技术进步和经济结构发生剧烈变动， 模型的基 本假定有可能导致较大的误差， 在模型计算中体现为直接消耗系数长期预测不够准确。 0034 鉴于原有 CWSE 反映出来的不足， 本实施例在原有 CWSE 基础上综合考虑各种水系 的特点， 利用水资源节点网络构建子装置对水资源节点网络图进行了修改， 并构建水资源 节点编码表。 其次， 针对宏观经济发展子模型中直接消耗系数长期预测不精确的缺陷， 本实 施例采用一般均衡模型进行直接消耗系数长期预测， 并使用技术进步系数， 增强宏观经济 发展子模型对技术进步的敏感性。还使用了闭合文件和冲击文件， 以改善直接消耗系数长。

29、 期预测的精确性。 0035 交互子系统包括交互决策模块、 结果显示模块。 0036 交互决策模块主要用于解决评价指标、 参数输入和调整及决策者决策的问题。交 互决策模块是计算机与分析人员或决策者之间通信和对话的接口。 交互决策模块可以采用 图形用户界面， 分析人员可以通过窗口、 菜单、 按钮、 图标以及对话框等实现参数输入和调 整、 中间方案和最终方案的查看， 实现模型输入数据的管理以及分析人员和决策者的决策 功能。交互决策模块包括 ： 参数输入和调整装置、 指标评价装置、 群决策装置和自适应决策 装置。 0037 首先分析人员根据求解问题的性质， 通过指标评价装置确定评价指标组成。评价 指。

30、标十分重要， 最佳方案的确定， 是由评价指标而定。最终方案是否符合实际要求， 是否符 合未来的社会和经济发展， 评价指标起到关键作用。参数输入和调整装置是输入运算所需 要的各种参数的装置， 许多参数均来自于评价指标的变化。这里所述的参数可以是一个两 个单独的数据， 也可以是一组数据， 或者一个相互关联的组所组成的组群的数据。 输入数据 的方式包括从数据库中提取和使用键盘等方式的输入。 参数输入和调整装置还担负对中间 方案的参数进行调整。其调整结果通常十分复杂， 因此， 所调整的不仅是一两个单独的数 说 明 书 CN 103577942 A 7 6/9 页 8 据， 往往是一个组群数据的调整。 。

31、0038 参数包括两类模型参数 ： 其一， 情景分析参数 ； 其二， 方案求解参数。其中， 情景分 析参数， 可以根据分析人员意图确定 CWSE 情景设定进行编辑、 整理入库 ； 方案求解参数为 分析人员在进行方案求解时确定的， 其值一般不作修改。而对于 CWSE 运行的初始数据， 决 策者可以根据决策意图进行修改。 0039 数据库的管理由数据库管理系统及图形库组成， 根据 CWSE 有关数据的特点， 建立 关系数据库， 并按内容将其划分为基础数据库与模型专用数据库， 基础数据库存贮被研究 地区的流域自然地理、 社会经济、 水资源等数据， 是决策者获取感性认识的基础数据。模型 专用数据库用来。

32、存储中间方案求解过程中一些关键参数， 是决策者决策的重要数据， 也是 下一轮中间方案计算的基础数据。 0040 结果显示模块主要是将模型的运算结果以直观的形式表示出来， 如屏幕显示、 报 表输出、 条图等， 以便决策者方便地做出选择。结果显示装置包括 ： 图像显示装置和报表显 示装置。图像显示装置将各种参数和 CWSE 计算的数据结果以报表 （网格表） 的形式显示出 来。即使是都是网格表， 但由于目的不同， 显示的数据排列可以有不同种形式， 可以根据要 求进行变化。图像显示装置可以将参数和 CWSE 计算结果以图形的形式显示， 图形可以是饼 状图、 柱状图、 条状图折线图、 图标说明等等。显示。

33、模块将分析人员或决策者满意的结果各 种参数、 计算量等通过处理形成各种形式的显示模式， 并可以根据决策者关心的问题将数 据库中的结果形象的现实在屏幕上， 供决策者判断决策。 0041 群决策装置和自适应决策装置是分别对中间方案进行优选的决策装置， 在每次 CWSE 运算过程中， 评价模型给出最优解 （中间方案） ， 如果使用自适应决策则决策者依据一 票否决制对中间方案进行优选， 自适应决策装置即可得出最满意的方案， 并提交给权重生 成模块， 作为下一轮权重生成的基础。 如果使用群决策则有多层次、 多位专家、 分析人员、 决 策者对中间方案进行评估， 群决策装置以得到具有群最满意的中间方案。 0。

34、042 实施例二 ： 本实施例是实施例一的改进， 是实施例一关于模型库的细化， 本实施例所述的模型库 设立字典库和文件库。 0043 本实施例采用设立字典库和文件库的方式对模型库进行管理。 0044 实施例三 ： 本实施例是一种使用实施例一所述决策支持系统进行运算的水资源与经济协调发展 决策支持方法， 流程如图 2 所示。 0045 本实施例所述方法的步骤如下 ： 选择决策的步骤 ： 用于选择群决策或者自适应决策。 0046 如果使用自适应决策则决策者依据一票否决制对中间方案进行优选， 自适应决策 装置即可得出最满意的方案， 并提交给权重生成模块， 作为下一轮权重生成的基础。 如果使 用群决策。

35、则有多层次、 多位专家、 分析人员、 决策者对中间方案进行评估， 群决策装置以得 到具有群最满意的中间方案。 0047 初始参数设置的步骤 ： 用于初始参数设置， 包括 ： 目标个数、 权重衰减因子、 超理 想点、 分析人员位数、 上层权重、 下层权重、 决策点数、 水资源与社会经济协调分析模型的运 行和计算参数组群。 说 明 书 CN 103577942 A 8 7/9 页 9 0048 目标通常是希望达到的满意度数值， 例如 ： 水资源利用率最大， 或者 GDP 达到某一 数值， 或者污染程度不能超过某一数值等等。目标个数一般为 34 个。目标不能设立过 多， 太多会影响计算速度和计算精确。

36、度， 难于得出满意的效果。 权重衰减因子是对各个权重 的一般判断， 权重衰减因子 R 一般介于 0.01-0.1 之间。超理想点 为理想点与超理想点 之间距离， 以防止出现模型结果出现奇点。分析人员位数， 一般为 4。分析人员的人数根据 现实的需要而确定， 但不能过多或过少。分析人员过多也容易产生过多分歧， 难于达成共 识， 过少则容易产生意见偏颇， 致使决策支持发生偏离。 上层权重即为上层决策者的权重系 数， 下层权重为地方级决策者的权重系数。 决策点数为模型的决策指标， 其包括由优化目标 组成的目标空间， 由规划中的决策变量组成的规划指标以及由风险评估组成的风险概率空 间。其中决策指标包括。

37、目标空间指标及规划指标。目标空间的最大最小值由首轮计算方案 组合下的最大最小值给出， 同时给出决策指标的理想值， 在首轮计算结束后， 分析人员可以 根据提示进行修改。此外， 可以根据选取采用单层次或者多层次进行人机交互决策。 0049 CWSE 的运行和计算参数组群包含了宏观经济发展等子模型在运行和计算中所需 要的大量数据和经济、 水资源等指标， 例如 ： 宏观经济总量指标、 农业指标、 定额指标、 供水 流量、 需水量、 人口密度、 各水质指标等。 0050 权重生成和筛选的步骤 ： 用于采用打分法或随机生成法取得首轮权重。 0051 打分法是由选定的多个目标中对各个目标的重要性进行打分， 。

38、根据分数确定权 重。随机生成则是在模型运行的第一轮之间随机形成权重。 0052 模型计算的步骤 ： 用于水资源与社会经济协调分析模型 CWSE 的计算， 所述的 CWSE 包括 ： 人口预测子模型、 宏观经济发展子模型、 多目标分析子模型、 需水预测子模型、 水资源 利用子模型、 水质子模型、 整体协调分析子模型 ； 所述的水资源利用子模型的构架基于水资 源节点网络图 ； 所述的水资源节点网络图的构建方式为 ： 每个节点为独立的计算单元， 各 计算单元内的水库、 湖泊、 节点供水、 节点需水作用统一概化体， 在一些节点以虚拟计算单 元作为输水的源或汇， 将计算单元模型中处理为点， 并通过连线对。

39、其空间拓扑关系进行描 述 ； 通过所述的水资源节点网络图构建表达水资源节点空间拓扑关系的水资源节点编码 表。 0053 CWSE 的运行机制为 ： 人口预测子模型、 宏观经济发展子模型为需水预测子模型提 供输入数据， 需水预测子模型为水质子模型提供核心输入数据。同时， 人口预测子模型、 宏 观经济发展子模型、 需水预测子模型、 水资源利用子模型、 水质子模型的结果为多目标分析 子模型提供基础输入， 多目标分析子模根据一定的规则进行多方案分析， 并为整体协调分 析子模型提供输入， 得到中间方案或最终方案。 0054 水资源节点网络图和水资源节点编码表 ： 水资源节点网络图， 是进行流域水量、 水。

40、质模拟的基础， 是建立系统供用耗排关系的基 本空间关系。以往的 CWSE 是以黄河流域为背景， 其水资源节点网络图绘制过程为 ： 在计算 单元均匀、 各向同性的假定下， 将流域进行子区划分， 各个子区为网络节点， 基于系统网络 基本概念， 根据流域水资源的流向采用有向弧线将各个节点联接起来， 形成水资源节点网 络图。以往的 CWSE 的水资源节点网络图受到研究区域的限制， 对于水资源节点网络图的上 下游节点考虑不周全， 仅考虑多对一情况， 并未考虑多对多情况， 即考虑多条支流对一条主 干流的情况， 而未考虑水网地区的多条支流之间的情况。 说 明 书 CN 103577942 A 9 8/9 页。

41、 10 0055 对上述不足， 本实施例的水资源节点网络图构建方式为 ： 1、 每个节点为独立的计算单元 ； 一般情况下为水资源分区与行政分区的交集。 0056 2、 将节点计算单元内的水库、 湖泊、 节点供水、 节点需水作用统一概化体。而传统 水资源节点的功能相对单一， 本实施例中的水资源节点功能并不单一。 0057 3、 在一些节点以虚拟计算单元作为输水的源或汇。为适应多对多的特点， 节点的 上下游关系较原有的多对一的模型复杂。 0058 4、 计算单元理论上而言为面的概念， 在模型中将其处理为点， 并通过连线对其空 间拓扑关系进行描述， 连线一般为河道、 人工渠道等的概化。 0059 水。

42、资源节点编码表是根据水资源节点网络图中水资源节点的空间拓扑关系， 以数 学方式对其进行表达的一种编码形式。图 3 为一个典型的水网地区的部分水资源节点的编 码表示意图。表中的 0 表示无上下游空间拓扑关系 ； 1 表示下游节点是其唯一下泄节点 ； 其 他数字则表示上游节点不止一个下泄节点， 该值表示向下游节点的输水比例。 0060 水资源节点编码表有以下几个特征 ： 对角线元素均为 0， 表示节点本身无上下 游关系。纵向看， 部分节点累加之和为0， 表示该节点为最上游节点， 不接受上游来水 ； 部 分节点累加之为非 0， 表示该节点接受上游来水， 且非 0 个数表示上游节点个数， 数值大小 表。

43、示上游来水占上游总输水的比重。横向看， 所有列之和必为 1， 表明水资源节点一定有 下泄渠道。 0061 查看结果的步骤 ： 用于通过图像或报表显示计算结果。计算结果以表格、 柱状图、 饼图、 折线图等形式显示。供决策者和分析人员分析研究。决策者和分析人员一方面可以 通过表格查看数据， 另一方面也可以通过更为形象的图形展示所关心的地区及指标， 以避 免信息灾难。具体操作步骤是首先选择所要查看的方案和查看方式， 然后在地区和水平年 及项目里分别选择所要查看的内容。对应不同的查看方式所允许选择的内容是不一致的 ： 当查看方式为柱状图时， 只能选择多地区及一个水平年的一个项目或者一个地区相对应的 多。

44、个水平年项目 ； 当查看方式为饼图时， 只能选择多地区及一个水平年的一个项目或者一 个地区相对应的多个水平年项目 ； 当查看方式为折线图时， 只能选择一个地区的多水平年 多对应的项目。 0062 交互决策的步骤 ： 用于决策者和分析人员对计算进行分析， 如果认为方案达到预 期的满意程度， 则进入 “结果输出的步骤” ， 如果认为计算结果没有达到预期的满意程度则 进入下一步骤。 0063 调整步骤 ： 用于对计算结果进行分析并对参数和权重进行调整， 其中包括直接消 耗系数的调整， 调整结束后进入 “模型计算的步骤” 。如果选择自适应决策则直接进行权重 的调整， 如果选择群决策则模型会提示确定决策。

45、指标的权重， 则上层决策者可以根据自己 的喜好给出决策指标的相对权重 ； 接着模型会提示决策者给出地方决策者的相对权重。然 后模型在此基础上询问地方分析人员所乐于接受的方案， 并且基于各位分析人员的权重给 出不同方案的不满意度， 同时每一方案相对于上层决策者的理想点有一不满意度， 然后考 虑不同层次决策者的权重给出每一方案的不满意度， 同时输出具有最小不满意度的方案。 通过公式推算出这一方案下的权重向量， 并在这一权重向量的基础上形成下一轮迭代的权 重空间。 说 明 书 CN 103577942 A 10 9/9 页 11 0064 调整步骤的另一个重要内容是对各个参数的调整， 根据目标的情况。

46、， 输入各种不 同的存数群组。根据本实施例对现有 CWSE 的改进， 本实施例对直接消耗系数预测进行了调 整。 0065 直接消耗系数预测 ： 为克服投入产出表直接消耗系数预测的主观性， 本实施例通 过设置宏观闭合和冲击文件， 进行直接消耗系数的中长期预测。 0066 直接消耗系数是 CWSE 的重要输入参数， 其结果的准确性直接影响 CWSE 结果的可 靠性。 直接消耗系数的长期预测可以根据之前若干年至当今期间的投入产出表计算直接消 耗系数的变化趋势， 寻找变动的规律， 这一变动规律为直接消耗系数的预测提供调整方向。 利用 CWSE 和 CGE 模型的特点， 按照 “预测 - 修订 - 预测。

47、” 的直接消耗系数预测思路， 进行直 接消耗系数的预测计算。 0067 结果输出的步骤 ： 用于将满意的计算结果存储， 待需要时打印输出。 0068 实施例四 ： 本实施例是实施例三的改进， 是实施例三关于直接消耗系数预测计算的细化。本实施 例所述的直接消耗系数预测计算的过程如下， 流程如图 4 所示 ： 以 n 期的直接消耗系数 aij(n) 为基础， 预测第 n+1 期的直接消耗系数 aij(n+1)。n 为 时期个数， 是一个正整数， 可以是几个月、 几个季度， 或者几年。 0069 运行水资源与经济协调发展模型， 优化模拟出 n+1 期的最终需求以及初始投入国 民经济指标。 “最终需求。

48、” 是经济学上的专业术语， 是指从宏观经济发展驱动用水需求的增 长出发， 计算各个计算单元的用水需求量， 同时建立节水投资、 治污投资与增供减污的描述 方程， 得出计算单元的供水水平与排放水平。在计算单元上按照供、 用、 耗、 排水量平衡原 理， 得出计算单元的供、 用、 耗、 排关系， 根据流域水资源网络图对四大过程进行自上而下的 推演， 得出流域出口断面的水资源信息。 “国民经济指标” 是指， 国内生产总值， COD 排放量， 粮食产量等。 0070 根据上一步骤结果， 构建冲击文件和闭合文件， 在 n 期数据基础上， 运行一般均衡 模型， 得出 n 期与 n+1 期的直接消耗系数的技术进。

49、步系数。闭合文件是改变模型的内外生 变量， 是要确定哪些是内生变量， 那些是外生变量， 进行内外生变量置换的。 “冲击文件” 主 要是给外生变量赋值的。 0071 用计算所得出的技术进步系数， 对第一步骤中的初始 aij(n+1) 进行修正。 0072 按照上述第一至第四步骤的求解次序， 求出水资源与经济协调发展模型各个时间 点上的直接消耗系数。 0073 CWSE 在运算过程中通常对未来几年的水资源和经济发展进行预测， 例如 5 年的预 测， 因此， 就需要对这五年的直接消耗系数进行预测， 所以， 直接消耗系数的预测运算就要 进行五次。 0074 最后应说明的是， 以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳布 置方案对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术 方案 （比如系统中各个装置的名称、 各个连接方式、 水资源研究的各个模型、 步骤的先后顺 序等） 进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 。