[發(fā)明專利]一種城市功能系統(tǒng)的魯棒性評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010097423.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN111210166B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭澤忠;牟范;侯安鍇;劉澤宇;陳宇帆;李慕杰;李江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/0637
• 分類號(hào): G06Q10/0637;G06Q50/26;G06F30/20
• 代理公司: 成都時(shí)譽(yù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 王杰

本發(fā)明公開了一種城市功能系統(tǒng)的魯棒性評(píng)估方法,包括以下步驟：獲取目標(biāo)區(qū)域的城市功能系統(tǒng)組成地圖，其中城市功能系統(tǒng)包括多種功能區(qū)域；提取所述城市功能系統(tǒng)中各個(gè)功能區(qū)域的中心點(diǎn)來代表相應(yīng)的功能區(qū)域，并確定各個(gè)功能區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)模型之間的耦合關(guān)系；分析各個(gè)功能區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)模型的魯棒性指標(biāo)；提供攻擊破壞實(shí)驗(yàn)對(duì)各個(gè)功能區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型的魯棒性進(jìn)行仿真驗(yàn)證，觀察記錄仿真過程中各個(gè)功能區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型的魯棒性指標(biāo)變化趨勢(shì)；建立相應(yīng)的仿真評(píng)估指標(biāo)。本發(fā)明獲取研究區(qū)的城市功能系統(tǒng)組成地圖，通過設(shè)計(jì)針對(duì)性的魯棒性指標(biāo)及仿真評(píng)估指標(biāo)，并設(shè)計(jì)多種情形的攻擊破壞實(shí)驗(yàn)，該評(píng)估方法能有效且準(zhǔn)確的進(jìn)行城市功能系統(tǒng)的魯棒性評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于魯棒性評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市功能系統(tǒng)的魯棒性評(píng)估方法。

背景技術(shù)

在自然界中存在的大量復(fù)雜系統(tǒng)都可以通過形形色色的網(wǎng)絡(luò)加以描述。一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)是由許多節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的連邊組成，其中節(jié)點(diǎn)用來代表真實(shí)系統(tǒng)中不同的個(gè)體，而邊則用來表示個(gè)體間的關(guān)系，往往是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間具有某種特定的關(guān)系則連一條邊，反之則不連邊，有邊相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中被看作是相鄰的。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究由于其學(xué)科交叉性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，涉及了眾多學(xué)科的知識(shí)和理論基礎(chǔ)，尤其是系統(tǒng)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)等，常用的分析方法和工具包括圖論、組合數(shù)學(xué)、矩陣?yán)碚摰取?fù)雜網(wǎng)絡(luò)的主要研究方法都是基于圖論的理論和方法開展的，并已經(jīng)取得了可喜的成果。近幾年，統(tǒng)計(jì)物理的許多概念和方法也已成功地用于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的建模和計(jì)算，如統(tǒng)計(jì)力學(xué)、自組織理論、臨界和相變理論、滲流理論等，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型在很多科學(xué)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。

魯棒性，是指控制系統(tǒng)在一定結(jié)構(gòu)或大小的參數(shù)攝動(dòng)下，維持其某些性能的特性，也可以說是系統(tǒng)在部分失效的情況下完成規(guī)定功能的概率，在城市功能結(jié)構(gòu)上，魯棒性研究是為了保證城市在各種災(zāi)害即人為災(zāi)害和自然災(zāi)害作用下仍然能夠完成其最基本最重要的功能，即履行城市功能，力求損失降低到最低。魯棒性評(píng)估是對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行容錯(cuò)性的測(cè)試，檢測(cè)在異常輸入和苛刻環(huán)境條件下能否保持正常工作，從而更好地提高系統(tǒng)質(zhì)量。所以研究城市功能結(jié)構(gòu)的魯棒性可以為城市規(guī)劃者提供非常有建設(shè)性的意見，對(duì)城市的健康發(fā)展有重要的意義。

目前亟需一種對(duì)城市功能系統(tǒng)的魯棒性進(jìn)行評(píng)估的方法，建立的評(píng)估方法要有較強(qiáng)的泛用性與實(shí)用性，城市功能系統(tǒng)具有多樣性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，因此對(duì)城市功能系統(tǒng)的魯棒性要建立新的魯棒性指標(biāo)與評(píng)估指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種城市功能系統(tǒng)的魯棒性評(píng)估方法，在城市功能結(jié)構(gòu)上，魯棒性研究是為了保證城市在各種災(zāi)害即人為災(zāi)害和自然災(zāi)害作用下仍然能夠完成其最基本最重要的功能，即履行城市功能，力求損失降低到最低。魯棒性評(píng)估是對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行容錯(cuò)性的測(cè)試，檢測(cè)在異常輸入和苛刻環(huán)境條件下能否保持正常工作，從而更好地提高系統(tǒng)質(zhì)量。所以研究城市功能結(jié)構(gòu)的魯棒性可以為城市規(guī)劃者提供非常有建設(shè)性的意見，對(duì)城市的健康發(fā)展有重要的意義。本發(fā)明分析城市功能系統(tǒng)的各個(gè)功能組成，根據(jù)城市功能系統(tǒng)的分布情況建立復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型；針對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及研究區(qū)的情況，設(shè)計(jì)魯棒性指標(biāo)，并利用仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)攻擊破壞實(shí)驗(yàn)，觀察記錄城市功能系統(tǒng)魯棒性指標(biāo)的變化趨勢(shì)，建立仿真評(píng)估指標(biāo)，進(jìn)行魯棒性分析，本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)簡單，計(jì)算速度快，評(píng)估準(zhǔn)確，可信度較高的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種城市功能系統(tǒng)的魯棒性評(píng)估方法，包括以下步驟：

S1、獲取目標(biāo)區(qū)域的城市功能系統(tǒng)組成地圖，其中城市功能系統(tǒng)包括多種功能區(qū)域；

S2、在步驟S1的基礎(chǔ)上，提取所述城市功能系統(tǒng)中各個(gè)功能區(qū)域的中心點(diǎn)來代表相應(yīng)的功能區(qū)域，對(duì)各個(gè)功能區(qū)域建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型，并確定各個(gè)功能區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)模型之間的耦合關(guān)系；

S3、在步驟S2的基礎(chǔ)上，分析各個(gè)功能區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)模型的魯棒性指標(biāo)；