劉英杰，薛智文，丁靜媛

(華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，鄭州 450045)

0 引 言

信息和通信技術(shù)的普及和使用方面的進展一直是近幾十年來商業(yè)和社會變革的推動力，在現(xiàn)時代，很多經(jīng)濟和社會轉(zhuǎn)型都和信息技術(shù)緊密相關(guān)[1]。水利信息化是利用現(xiàn)代通信、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，探索與管理水資源信息，提高水資源的調(diào)度配置效率，完善水資源保護與治理措施，提高水資源管理的決策能力，全面提高水利行業(yè)的科學(xué)管理水平。水利部非常重視水利信息化規(guī)劃工作，經(jīng)過數(shù)年來的努力，水利信息化工作已取得相當?shù)某删?。為了能更好地指?dǎo)水利信息化工作的深入開展，促進水利信息化可持續(xù)發(fā)展，國家水行政主管部門在2005年至2015年間，對各省級及以上水利部門信息化發(fā)展情況進行了調(diào)查分析。水利信息化年度報告在有效保障和持續(xù)推進全國水利信息化科學(xué)持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，但信息化發(fā)展程度評估理論體系尚未完善，加之水利事業(yè)以及現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅速，如何客觀、科學(xué)的評價各地的水利信息化發(fā)展水平在一定程度上成為了影響水利信息化發(fā)展的難題[2]。在水利信息化年度發(fā)展報告中，水利信息化年度發(fā)展狀況調(diào)查分析工作，在各年度間根據(jù)變化所采取的方法和采用的指標有一定的側(cè)重和調(diào)整，但總的來說，它延續(xù)了水利信息化綜合體系和五個管理分類的基礎(chǔ)架構(gòu)，為進一步開展全國水利信息化的研究工作奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。過去的十幾年里很多學(xué)者對于水利信息化評估的研究做過不少工作，但是水利信息化評估尚存在以下不足：評價指標數(shù)量少，深度不足；評價標準通用性不夠；評價定分機制主觀性較強，因此須對水利信息化測度工作做進一步的研究[3]。

中國于2001年7月公布了國家信息化指標構(gòu)成方案，該方案綜合了波拉特法和指數(shù)法等國際上主要的指標體系的優(yōu)點，并結(jié)合中國的國情對關(guān)系到社會經(jīng)濟和生活的各個指標進行了充分的分析篩選，把國家確定的信息化六要素(信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，信息網(wǎng)絡(luò)，信息技術(shù)應(yīng)用，信息資源，信息化法規(guī)、政策和標準，信息化人才)分解為共20項具體指標[4][5]。本文參考國家信息化指標的選取和2006年—2015年年度中國水利信息化發(fā)展報告確立了水利信息化測度指標體系，并借鑒已有的研究工作提出了基于德爾菲法和云模型法的測度方法，既充分利用了評價信息，又實現(xiàn)了定量定性之間的有效轉(zhuǎn)換[6]，本研究可為中國水利信息化管理機構(gòu)提供現(xiàn)狀分析和決策參考。

1 云模型基礎(chǔ)理論

模糊數(shù)學(xué)和概率論在解決不確定性問題中存在一定的局限性，對此，我國工程院院士李德毅教授在模糊數(shù)學(xué)和概率論的基礎(chǔ)上提出了云的概念。自李德毅院士等人提出云模型至今，云模型已成功的應(yīng)用到?jīng)Q策分析、智能控制和圖像處理等眾多領(lǐng)域[7]。云模型既能體現(xiàn)評價指標的模糊性又能體現(xiàn)其隨機性，使用特定的語言來構(gòu)造“隸屬云”，由此形成了一種科學(xué)合理且強有力的計算工具，可得出具有較高可信度的評價結(jié)果[8]。

1.1 云的定義

設(shè)U為定量論域，C為U上的定性概念，如果存在C的一次隨機實現(xiàn)的定量值x，μ(x)∈[0,1]是x對C的確定度且是有穩(wěn)定傾向的隨機數(shù)，即：

μ:U→[0,1] ?x∈Ux→μ(x)

則稱x在U上的分布為云，稱每個x都為一個云滴，多個x反映C的整體特征[9]。

1.2 云的數(shù)字特征

在云模型中，是由期望Ex、熵En和超熵He來反映評判對象的關(guān)聯(lián)性和隨機性，期望Ex表示論域的中心，云滴的離散程度用En表示，超熵He為熵的熵，反映云層的離散程度和厚度[10]。

1.3 隸屬云發(fā)生器(MCG)

隸屬云發(fā)生器有正向和逆向兩種，它是云模型的基礎(chǔ)[8]。

(1)正向云發(fā)生器可將定性轉(zhuǎn)換為定量，算法如下。

首次生成正態(tài)隨機數(shù)：

En′～N(En,He2)

式中：En表示期望；He2表示方差。

再次生成正態(tài)隨機數(shù)：

x～N(Ex,En′2)

式中：Ex表示期望；En′2表示方差。

隸屬度計算：

(1)

式中：μ(x)為具有確定度μ的x為一個云滴[11]。

(2)逆向云發(fā)生器可將定量轉(zhuǎn)換為定性，算法如下：

樣本均值計算：

(2)

樣本方差計算：

通過上述幾個范疇的分析，我們可以看出魯迅在《野草》中一系列的哲學(xué)思想并不是單獨存在的，而毋寧說是互為因果、相互交融的。它們都指向了魯迅生命中的一個永恒的悖反，那就是為著人的解放與自由而對自我進行深深地剖析，在反抗絕望的不懈努力中完成自身的人格塑造，如野草于不幸中尋求生存意義一般既腐朽無矣又無可腐朽。人的一生或許都在回答那些一開始就在困擾我們的問題，魯迅也選擇了這樣的命運?！兑安荨芳仁且粋€終結(jié)，又是一個開始，詩人對于人生的探索并沒有就此停止。面對虛妄的世界，魯迅選擇的個體生存準則就是獨立自強的自我、執(zhí)著現(xiàn)在的真實、承擔痛苦的能力、拯救世界的大愛以及直面人生的勇氣……

(3)

熵和超熵的計算：

(4)

2 水利信息化測度模型的建立

2.1 指標體系的確立及指標權(quán)重的確定

本文參考國家信息化指標的選取和2006-2015年年度中國水利信息化發(fā)展報告，選取最能反映水利信息化發(fā)展程度的數(shù)項指標，剔除不適當指標，得出包含22個指標的水利信息化測度指標體系。選取這22個指標對應(yīng)的上級指標作為水利信息化測度指標體系的準則層。

指標加權(quán)有多種確定方法，河海大學(xué)艾萍教授所寫的《中國水利信息化評估研究與實踐》一書中，對中國水利信息化評估工作中指標權(quán)重的確定方法，使用了包括層次分析法、主成分分析法、熵值法和專家咨詢法以及均權(quán)法、頂層和全部加權(quán)法等方式，并進行了綜合對比實驗，得出了各類權(quán)重確定和加權(quán)方法在表征水利信息化發(fā)展狀況方面并無顯著差異的結(jié)論[12]。 由水利信息化的實際發(fā)展情況可知，截至目前還不能科學(xué)合理地對水利信息化各方面在整個信息化發(fā)展程度中的貢獻率做出準確判斷。因此，為方便計算，易于應(yīng)用，本文采用均權(quán)[13]。指標體系見表1。

2.2 評價云算法

(1)基礎(chǔ)評價云生成：為了確定評估等級云圖，需要先建立基礎(chǔ)評價云。本文根據(jù)等級分類，選取要素層指標作為制定出水利信息化發(fā)展程度等級量化標準的因子。通過德爾菲法，并借鑒其他政策評價的度量標準，將水利信息化發(fā)展程度指標因子進行分級，根據(jù)水利信息化的長期目標，本文將指標的區(qū)間值定為[0, 100](所選指標均為分值性指標)，根據(jù)專家意見結(jié)合其他相關(guān)度量標準進行分級，將評價區(qū)間確定為：[85, 100]優(yōu)，(70, 85]良，(55,70]中，(40,55]低，(0, 40]差，基礎(chǔ)評價云算法如下：

(5)

表1 水利信息化測度指標體系

式中：βmax為區(qū)間的上限；βmin為區(qū)間的下限；k為常數(shù)，可根據(jù)模糊程度進行調(diào)整[14,15]，本文取1.1。

(6)

3 實例分析

從2006-2015年年度中國水利信息化發(fā)展報告中選取最近四年即2012-2015的年度發(fā)展報告，統(tǒng)計出這四年年度發(fā)展報告中和本文確立的水利信息化測度指標體系中指標層22項指標每年的具體數(shù)目，見表2。

3.1 基礎(chǔ)評價云生成

由基礎(chǔ)評價云算法結(jié)合公式(5)得出基礎(chǔ)評價云的數(shù)字特征，見表3。用MATLAB軟件生成基礎(chǔ)評價云圖，如圖1。

3.2 綜合評價云生成

表2 2012-2015年度指標數(shù)目統(tǒng)計

表3 基礎(chǔ)評價云數(shù)字特征

圖1 基礎(chǔ)評價云圖

邀請十位研究水利信息化的資深專家采用德爾菲法根據(jù)表2及2012-2015年年度中國水利信息化發(fā)展報告內(nèi)容結(jié)合本文所用等級標準和實際情況對2015年22項指標分別進行評價打分，并計算出分數(shù)均值，然后通過逆向云發(fā)生器得出要素層云數(shù)字特征，見表4，由要素層云數(shù)字特征可得其評價云圖，見圖2。

由要素層云數(shù)字特征結(jié)合公式(6)，得出綜合評價云數(shù)字特征值：Ex=82.99，En=0.784，He=1.091，得水利信息化發(fā)展程度綜合評價云圖，見圖3。

表4 要素層云數(shù)字特征

圖2 要素層評價云圖

圖3 綜合評價云圖

由圖2可知，指標體系中各要素層的發(fā)展程度評價均在良及以上，其中信息采集與工程監(jiān)控評價已達到優(yōu)的狀態(tài)，說明全國水利信息化“十二五”期間信息采集能力提高迅速，也表明采集系統(tǒng)的自動化和信息化程度有了明顯提高。資源共享服務(wù)和水利信息化保障環(huán)境評價處于優(yōu)和良之間，從云圖可以看出與優(yōu)的重合度很高，因此應(yīng)繼續(xù)保持，穩(wěn)定進步，從而達到優(yōu)的水平。綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用和水利信息運行環(huán)境評價較低，從云圖可以看出與良的重合度非常高，基本與優(yōu)無重疊，要想得到改善，一方面要加大投資力度，及時更新信息化設(shè)備，另一方面相關(guān)部門應(yīng)出臺相應(yīng)規(guī)章制度并嚴格按照規(guī)章制度進行綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用和水利信息環(huán)境改善工作。從圖3可以看出水利信息化發(fā)展程度整體評價處于優(yōu)和良之間，且與良的重合度更高，屬于良的水平。

4 結(jié) 語

本文基于德爾菲法和云模型建立了一套水利信息化測度模型并對2015年水利信息化發(fā)展狀況作出了合理評價。建立的指標體系不僅克服了以往評價指標體系中存在的定性指標較多，量化測評難以實行的缺點，還解決了客觀性指標較為缺失，難以反映實際情況的問題。評價模型將云模型理論對定性語言和定量數(shù)值相互轉(zhuǎn)換的特點和優(yōu)勢運用到評價模型中來，在一定程度上改善了以往水利信息化發(fā)展程度評價的諸多問題，有助于更好地把握水利信息化發(fā)展狀況，找到短板，突出重點，有的放矢，便于對接下來的工作作出準確指導(dǎo)。因此，本研究可為中國水利信息化管理機構(gòu)提供一套體系比較全面完整、可量化、可操作的科學(xué)有效的評價體系，提升水利信息化發(fā)展程度評價的科學(xué)客觀性，為實現(xiàn)水利信息化階段目標提供現(xiàn)狀分析和決策參考，也可據(jù)此展開下一步研究。