基于层次分析法的道路照明设计评价方法[1]

　　引言

　　照明系统设计是道路照明的核心，理想的照明方案不仅要满足行人行车安全舒适的需求，还要节能环保，其涉及的评价指标[1，2]繁多，这使得评价方案的建立非常困难。此外，由于周围光环境的影响、车行的影响致使照明效果参数值的现场测试效率低、测量精度不高，这也对道路照明效果的评价造成了不便。目前，对道路照明系统设计的综合评价方法的研究仍处于探索阶段，如何便捷准确地获得道路照明设计指标值，进而对参数复杂多样的道路照明效果进行综合评价，成为道路照明设计方案选择的关键问题。

　　1 照明道路设计评价模型

　　层次分析法是一种多目标、多准则的决策分析方法，它将定量分析与定性分析相结合，具有将复杂问题结构化、条理清晰、统筹兼顾等优点，是项目选择、系统评价及资源配置等问题的一种有效解决方法[3～ 7]。本文基于层次分析法理论建立道路照明方案评价模型，如图1 所示。模型包含有四部分: 1) 目标层: 目标层是照明效果评价要达到的最终目的，即选择更合理的照明方案; 2) 准则层: 准则层主要是目标层的影响因素，包括照明质量与能耗2 个方面; 3) 指标层: 该层主要是照明效果评价指标，由于该层元素原则上不能相关，而亮度与照度指标及亮度均匀度与照度均匀度之间具有相关性，同等的两者只能取其一;4) 方案层: 该层主要是道路照明不同的方案设计。依据以上分析建立照明方案评价的层次结构。

　　2 道路照明设计评价方法

　　2. 1 照明方案评价影响因素判断矩阵的确定

　　建立照明方案评价的递阶层次结构之后，通过将因素之间对于其上一层次因素的相对重要性进行两两比较，并按Satty T L 提出的1～ 9 标度[8]进行赋值建立判断矩阵，其含义如表1。如准则层B 相对于目标层A 建立判断矩阵A =[aij]n × n，其中，aij为层次B 第i 个因素与第j 个因素相比对于其上一层次A 的相对重要性比例标度。

　　2. 2 层次单排序与一致性检验

　　由判断矩阵A =[aij]n × n计算准则层B 中的因素相对于目标层A 的优先权重，然后由这些权重构成表示B 层因素排序优先程度的单排序向量。层次单排序向量的计算可以归结为求解矩阵A 最大特征值所对应的特征向量W。本文采用判断矩阵首行求方根并归一化方法，如式( 1 ) 、式( 2) ，进而可由式( 1) 、式( 2) 、式( 3) 式求得矩阵A 最大特征值。

　　同理可以通过判断矩阵B 求得指标层次C 的单排序向量与矩阵B 的最大特征值。

　　由于两两比较确定的判断矩阵存在主观差异，存在判断矩阵自相矛盾的风险，需对其进行一致性检验。根据CI = ( λmax - n) /( n - 1) ，CR = CI /RI 计算判断矩阵的一致性指标CI、随机一致性指标CR( RI 为平均随机一致性指标，可查表获得) ，对层次单排序一致性检验。若CR = 0，判断矩阵有完全随机一致性; 若CR < 0. 1，判断矩阵有满意随机一致性; 若CR > 0. 1，判断矩阵需进行调整。