光污染风险等级评估与策略优化方法、装置、设备及介质

本发明涉及计算机，尤其涉及一种光污染风险等级评估与策略优化方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着全球经济的飞速发展和人们生活水平的提高，各种各样的灯光在人类生活中开始普及。但伴随着灯光的普及而来的是夜间照明带来的困扰，即光污染。如今，光污染已成为一类新的环境污染，对生态环境和人类生活造成了很大的负面影响。

2、光污染是世界各地区都面临的问题，其发生与光照强度、眩光强度等因素密切相关，现有技术仅考虑了对目标区域的光污染类型及程度进行分析，没有考虑不同类型区域的光污染，也无法给出有效的光污染优化策略。

技术实现思路

1、本发明实施例的主要目的在于提出一种光污染风险等级评估与策略优化方法、装置、设备及介质，提高了不同人口区域的光污染风险等级评估的准确性并提出了有效的光污染优化策略。

2、本发明的一方面提供了一种光污染风险等级评估与策略优化方法，包括：

3、根据光污染风险等级评估与策略优化请求，获取目标区域的光污染数据；

4、对所述光污染数据采用光污染风险等级评估模型执行分析，得到所述目标区域的光污染风险等级；

5、根据所述光污染等级采用光污染策略优化模型执行优化，通过模拟退火方法及光污染策略优化模型得到所述目标区域的最优光污染优化决策；

6、所述光污染风险等级评估模型通过以下步骤得到：

7、获取第一数据集，对所述数据进行光环境评估，得到所述第一数据集的光污染评价指标，根据所述光污染评价指标确定所述第一数据集的光污染风险等级评价指标体系，所述光污染风险等级评价指标体系用于表征所述光污染评价指标的索引；

8、对所述第一数据集根据所述光污染风险等级评价指标体系并基于主观权重和客观权重，确定组合加权，根据所述组合加权确定所述光污染风险等级评估模型；

9、所述光污染策略优化模型通过以下步骤得到：

10、获取第二数据集，对所述第二数据集进行预防性策略分析和潜在影响分析，得到预防性策略结果和潜在影响结果；

11、根据所述预防性策略结果和所述潜在影响结果确定光污染策略优化模型。

12、根据所述的光污染风险等级评估与策略优化方法，其中对所述数据进行光环境评估，得到所述第一数据集的光污染评价指标，根据所述光污染评价指标确定所述第一数据集的光污染风险等级评价指标体系，包括：

13、获取所述第一数据集中的强光指示灯、眩光指示器及颜色指示灯的数据；

14、根据强光指示灯的数据确定强光指数，根据眩光指示器的数据确定眩光指数，以及，根据颜色指示灯的数据确定色光指数，其中强光指数的从属指标包括数字编号、光源数量、照明持续时间、光源区域间距及上光率，其中眩光指数的从属指标包括空间照明差异、闪烁、亮度对比及视觉舒适概率，其中色光指数的从属指标包括色温、色调及光谱反射率；

15、根据强光指数、眩光指数、色光指数及对应的从属指标，确定所述光污染风险等级评价指标体系。

16、根据所述的光污染风险等级评估与策略优化方法，其中对所述第一数据集根据所述光污染风险等级评价指标体系并基于主观权重和客观权重，确定组合加权，包括：

17、采用多准则决策方法对从属指标进行分析，对专家打分得到的比较矩阵采用求和法确定从属指标的第一主观权重；获取专家对每个从属指标的打分，通过优序图法对打分的从属指标计算平均值，得到第二主观权重；其中所述主观权重包括所述第一主观权重和所述第二主观权重；

18、采用熵方法对从属指标根据信息熵概率和第一数据集的样本大小，确定每个从属指标的熵权重，得到第一客观权重；通过变异系数方法计算每个从属指标的变异程度，根据变异程度对每个从属指标的权重进行分配，得到第二客观权重；所述客观权重包括所述第一客观权重和所述第二客观权重；

19、根据所述第一主观权重、所述第二主观权重、所述第一客观权重及所述第二客观权重，基于偏差最大化的组合加权法得到所述组合加权。

20、根据所述的光污染风险等级评估与策略优化方法，其中方法还包括：

21、采用基于topsis综合评价模型构建目标区域的理论区域，其中理论区域包括所有从属指标为最优值的最优区域和所有从属指标为最差值的最差区域；

22、计算目标区域的从属指标分别与最优区域和最差区域的距离值，根据距离值确定目标区域的光污染风险等级。

23、根据所述的光污染风险等级评估与策略优化方法，其中对所述第二数据集进行预防性策略分析，包括：

24、对目标区域执行光源改造、减少光源数量及缩短光照时间中的至少一种预防性策略分析，

25、其中光源改造为p1＝λ1n1e，p1为改造一个光源的成本，n1为所要修改的光源数量，λ1是缩放因子，e为改造成本，光源改造对从属指标的影响为η1，η1＝0.2；

26、其中减少光源数量为其中p2为减少光源数量所产生的隐性成本，n2是减少的光源数量，n是目标区域现有光源的数量，g是目标地区的人均gdp值，λ2是比例系数，减少光源数量对从属指标的影响为η2，

27、其中缩短光照时间为p3＝λ3δtg，其中p3为缩短光照时间所需的人均gdp，其中δt是缩短的光照时间，g是该地区的人均国内生产总值，λ3是比例系数，缩短光照时间对从属指标的影响为η3，

28、根据所述的光污染风险等级评估与策略优化方法，其中对所述第二数据集进行潜在影响分析，包括：

29、根据目标区域的区域类型，对目标区域执行光污染对人类活动的影响及光污染对自然环境的影响中的至少一种潜在影响分析，其中区域类型为保护地区、农村区域、郊区区域和城市区域；

30、通过人体睡眠质量确定光污染对人类活动的影响，包括

31、

32、其中z为光污染对人类活动的影响，

33、

34、其中sqi是中心城区和非中心城区图像元素i的睡眠质量值，dni是图像元素i的夜间光照强度值，ci表示图像元素所在的第i区域中包括的图像元素数量，sqi'为采用采用预防性策略后的中心城区和非中心城区图像元素i的睡眠质量值，urban community为城市区域，suburban community为郊区区域，其中dn表示目标区域的感应图像像素亮度值；

35、对目标区域执行光污染对人类活动的影响及光污染对自然环境的影响中的至少一种潜在影响分析，

36、其中光污染对自然环境的影响包括通过目标区域的碳排放和平均气温确定，包括

37、

38、其中，k表示光污染对自然环境的影响，ce'为采用预防性策略后的碳排放量，ce为不采用预防性策略时的碳排放量，t'为采用预防性策略后的平均气温，t为不采用预防性策略的平均气温，其中碳排放和平均气温采用多元回归方法确定与从属指标的关系，其中ce＝0.733i+0.147gl+0.131cl，t＝0.649i+0.171gl+0.195cl，其中i代表强光综合指标，gl代表眩光综合指标，cl代表色光综合指标。

39、根据所述的光污染风险等级评估与策略优化方法，其中根据所述预防性策略结果和所述潜在影响结果确定光污染策略优化模型，包括：

40、基于评分、成本和效益构建光污染策略优化模型的目标函数f为

41、f＝δs-p+q

42、其中，δs是基于光污染风险等级评估模型评估后的评分变化值，p是使用预防性策略的成本得分，q是使用预防性策略产生的效益影响得分；

43、根据目标函数f并基于决策变量及制约因素确定所述光污染策略优化模型，其中决策变量用于表征预防性策略的光源改造、减少光源数量及缩短光照时间，其中制约因素包括光污染对人类活动的影响、光污染对人类活动、光污染对人类睡眠影响率及预防性策略的经济损失率；其中光污染策略优化模型为

44、

45、其中表示光污染对人类睡眠影响率，表示采用预防性策略的经济损失率，其中n1,n2,δt表示决策变量。

46、本发明实施例的另一方面提供了一种光污染风险等级评估与策略优化装置，包括：

47、第一单元、第二单元及第三单元；

48、所述第一单元包括：第一模块，用于根据光污染风险等级评估与策略优化请求，获取目标区域的光污染数据；第二模块，用于对所述光污染数据采用光污染风险等级评估模型执行分析，得到所述目标区域的光污染风险等级；第三模块，用于根据所述光污染等级采用光污染策略优化模型执行优化，通过模拟退火方法及光污染策略优化模型得到所述目标区域的最优光污染优化决策；

49、所述第二单元包括：第四模块，用于获取第一数据集，对所述数据进行光环境评估，得到所述第一数据集的光污染评价指标，根据所述光污染评价指标确定所述第一数据集的光污染风险等级评价指标体系，所述光污染风险等级评价指标体系用于表征所述光污染评价指标的索引；第五模块，用于对所述第一数据集根据所述光污染风险等级评价指标体系并基于主观权重和客观权重，确定组合加权，根据所述组合加权确定所述光污染风险等级评估模型；

50、所述第三单元包括：第六模块，用于获取第二数据集，对所述第二数据集进行预防性策略分析和潜在影响分析，得到预防性策略结果和潜在影响结果；第七模块，用于根据所述预防性策略结果和所述潜在影响结果确定光污染策略优化模型。

51、本发明实施例的另一方面提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；

52、所述存储器用于存储程序；

53、所述处理器执行所述程序实现如前文所描述的方法。

54、本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前文所描述的方法。

55、本发明的有益效果为：通过构建指标评估体系，提高了基于光污染指标评估可信度；采用topsis法对各地区光污染风险等级进行评价，避免了数据的主观性；对数据分布和样本量、指标数量没有严格限制，模型更加灵活；模型权重采用基于分散和最大化的组合权重法，将主观权重和客观权重进行汇总，既能确切反映决策者的经验和偏好程度，体现决策者的主观愿望，又能突出评价指标间被评价对象的差异性，且评价过程透明、可重现，能客观反映各指标的重要程度；从不同方面提出了三种应对光污染影响的策略，同时对每种策略的影响进行了抽象，最后利用模拟退火算法方法求解了策略优化模型，提高了针对不同区域类型的光污染风险应对策略的有效性。