二、資料來源:
資料形式:
2023年~至今
日期,最高氣溫,最低氣溫,天氣,風力風向,空氣質素指數
示例資料(廣州)
三、模型方法
模型輸入:
模型輸出:
模型流程圖
本模型分為兩個步驟:1)模糊評定,計算天氣因素對港口作業影響程度。通過計算模糊評價矩陣r來獲取不同程度所佔的比例值,比例值最大的代表該天氣對港口的影響程度。2)量化評估,對天氣對作業的影響程度進行量化,也對步驟1)中模型結果進行調整,保證整個模型的精度和魯棒性。
a31,a32為二級指標的比例值,其值分別為0.4,0.6(見表2);r31,r32風別為高溫和低溫對應隸屬度一維矩陣。
結合資料和2016~2023年天津、廣州、連雲港、上海天氣測試得到的各天氣的隸屬度見下表:
表1 天氣因素隸屬度
影響程度
風險因素
沒有影響
有影響影響嚴重
停止作業
風0-3級
0.30.25
0.25
0.23~5級
0.15
0.60.25
06~7級
00.25
0.60.15
8級以上
00.05
0.25
0.7降雨
小雨0~10mm
0.30.25
0.25
0.2中雨10~25
0.10.75
0.15
0大雨25~50
00.05
0.70
0.25
暴雨50以上00
0.10.9
空氣指數
<80
0.30.25
0.25
0.280~100
0.15
0.75
0.10
100~150
00.1
0.75
0.15
>15000
0.10.9雷無雷
0.30.25
0.25
0.2黃色預警
0.20.6
0.20
橙色預警
00.3
0.60.1
紅色預警
00.1
0.20.7
溫度35℃以下
0.30.25
0.25
0.235℃~38℃
0.25
0.40.25
0.139℃以上
0.05
0.45
0.40.1
-10℃(以上)
0.30.25
0.25
0.2-10℃以下
0.25
0.40.2
0.15
表2 作業影響評價影響指標權重表
一級指標
權重二級指標
權重能見度因素
0.45
霧0.5
霾0.5
風、雨、雷因素
0.45
風0.45
雨0.45
雷0.1
溫度0.1
高溫0.4
海冰0.6
2.量化評估:
通過計算天氣影響指數,獲取天氣對港口作業影響的量化值,通過不同的量化等級,來對模糊模型進行糾正,提高整個模型的精確度。
表3 量化評估糾正表
模糊綜合評價影響程度
pwi(pwi係數越大影響越重)
調整為天氣對
港口影響
無影響0~10
稍有影響
<10無影響
稍有影響
10~30
稍有影響
>30嚴重影響
嚴重影響
<20稍有影響
嚴重影響
20~40
嚴重影響
>40停止作業
停止作業
<30嚴重影響
停止作業
≥30港口作業天氣量化評估:
pwi =w + r + m + f + h + t
w,r,m,f,h,t分別為:風,雨,雷,霧,霾,溫度。
表4 天氣影響指數等級表
等級影響程度
天氣指數pwi
一無影響
0~10
二有一定影響
10~20
三影響比較嚴重
20~30
四影響非常嚴重
30~40
五停止作業
≥40表5風因素影響等級表
等級風級
天氣指數w
一0~30二
3~55
三5~710四
7~820
五9以上
40表6 降雨因素影響等級表
等級降雨量mm
天氣指數r
一0~100二
10~255三
25~5010四
50~10015五
100~25025六
250以上
50表7 雷暴因素影響等級表
等級雷暴
天氣指數m一無雷
0二有雷5
三藍色預警15四
橙色預警25五
紅色預警
40表8 空氣指數因素影響等級表
等級空氣指數
天氣指數f
一<800二
80~1005三
100~15015四
150~20025五
200~30040六
300以上
60表9溫度因素影響等級表
等級溫度℃
天氣指數t
一0~300二
30~35/0~-55三
35~37/-5~-1010四
37~39/ -10~-2015五
39以上或-20以下
20四、驗證示例
模型運算示例:
1.天氣資料為:
2016-03-21星期一 22℃ 18℃ 大到暴雨 東風3-4級 46優
2.資料解析:最高氣溫22℃,最低氣溫18℃
最大降雨量:100mm
最大風力:3~4
空氣指數:46
3.在天氣因素隸屬度錶中尋找對應的評價矩陣
1)空氣指數對應矩陣r1:
r1=[0.3,0.25,0.25,0.2]
2)風雨雷對應矩陣r2:
風:r21=[0.15,0.6,0.25,0];
雨:r22=[0,0,0.1,0.9];
雷:r23=[0.3,0.25,0.25,0.2];
評定確定:
r中數值依次代表評價集各個元素的比例值
比例值最大對應當前天氣的評級
本例中:0.208875代表無影響;0.27025代表稍有影響;
0.219625代表影響嚴重;0.30125代表停止作業
則本天氣情況下給出的影響評價為:停止作業
5)量化評估:
pwi = w + r+ m + f + h + t;
w,r,m,f,h,t分別為:風,雨,雷,霧,霾,溫度影響指數。
本例:w= 5;r=25;m =0;f=0;h=0;t=0;
計算pwi=30;
因為pwi≥30,所以該結果可以接受!
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