投影寻踪技术在突发事件风险分类评级中的应用——以广东省雷电灾害风险评价为例

的统计 方 法 ，１ ７ ９４年 ，美 国斯 坦 福 大 学 的 Ｆ ｅ． ｉ ｒ ｄ
０ 引 言
突发 事件 风 险评 价 的指 标 体 系 中往 往 会 出 现 各 单项指 标 不 兼 容 的 情 况 ，直 接 利 用 指标 评价 标 准 进行 评价 可 能 会 缺 少 一 定 的 实 用 性 ，后 期 的灰 色关联 、灰 色 聚类 、模 糊 综 合 评 价 等 方 法 的计 算 结果 往往是 一些 离 散 的评价 等 级 ，是半 定 量化 的 ， 等 级的分 辨 率 较 粗 糙 。而 实 际 上 ，突 发 事 件 风 险 评价 指标 值 一 般应 该 是 连续 的 ，并 且 对 于 以上 的 些风 险 评 价 方法 ，很 多情 况 下 都 缺少 一 些 必 要
３期
汪 志 红 ，等 ：投 影 寻踪 技 术 在 突发 事 件 风 险 分类 评 级 中 的应 用
７ ９
２ 风 险分 类 、评 级 模 型 步 骤
根 据投影 寻 踪 原 理 ，结 合 模 拟 技 术 ，设 计 的 风险分 类 、评 级模 型步 骤如 下 Ｊ 。
（） １ 根据量 化指 标 等级 ，采用 模 拟 方 法在 每 个
指标 的每 个 等 级 均 匀 生 成 多 个 模 拟 值 ，组 成 等 级 模 拟矩 阵 。 （ ） 本评 价指 标集 的归 一 化处 理 。设 各 指 标 ２样
最 佳投影 方 向 就 是最 大 可 能 暴 露 高 维 数 据 某 类 特 征 结构 的 投影 方 向 ，因此 可 以 通 过 求 投 影 指 标 函 数 最大化 问题 来估计 最佳 投影 方 向 ，即 Ｍａ 厂 ｒ Ｓ Ｄｚ ｘ （ ）： ｚ ｓｔ 一１ （） ．． ≤ｒ ≤１且 １ｒ ． ＝１。 Ｔ 转化 为 最小值 问题 ，即 ：
能方法 和模 拟技 术 对 突 发 事件 风 险进 行 分 类 评 级 研究 ，建立广 东 省 雷 电灾 害 分类 评 级 模 型 ，并 运 用该模 型 进 行 了 实 证 分 析 ，取 得 了较 好 的 评 价
效果 。
向 ，使它 的指标值 达到最 大或最小 。其定 义如下 。
设 Ｘ＝（ ， ，… ， ） ｌ个 Ｐ维 向量 ，其 是 ＇ ｔ
可采用 下式进 行极 值归 一化 处理 。 对 于越 大越优 的指 标 ：
＝
（０ １）
ｓｔ 一１ （） ．． ≤ｒ ≤１ ｒｒ 且 Ｔ ＝１。
（ ） １ １
等
。
（） ３
这 是一个 以 ｛（）Ｉｉ ，２ ｒｊ ＝１ ，… ，Ｐ 为 优 化变 ｝ 量 的复 杂 非 线 性 优 化 问题 ，用 传 统 的 优 化 方 法 处
影 方 向的一维 投影 值 ｉ ，即 （）
Ｐ
量 化值 和 投 影 值 ，建 立 各 类 突 发 事 件 的 风 险 指 数 与 投影值 之 间 的 函数关 系 ，即风 险评 价 等级 模 型 ， 并 对模 型精度 进行 评价 。
Ｄ＝ ） ， （ ２ １）
ｚｉ （ ）＝∑ ｒ ） （√ ， （ ｉ） ｊ
…
（） ４
式 中 ：Ｄ为 设置 的风 险指数 ； 为投影 值 。 （） ６ 运用建 立 的风 险分 类 、评 级 模 型 ，对 各 研 究 对象进 行 风 险 等 级 评 价 ，并 进 行 区划 显 示 ，为 突 发事件 风 险分类 、评 级工作 提供 决策 依据 。
式 中 ：ｒ 单 位 长度 向 量 。根 据 ｛ （ ＇ｌｉ ，２ 为 。 ｉ ＝１ ， ｌ
分布 函数 为 ；设 ｒ 为 一 方 向 向量 ，满足 ｒｒ ∈
＝
１ ；设 在 ｒ 向上 的投 影 为 ｙ 方 ，则 Ｙ＝ｒ ，它
的分布 函数记 为 Ｆ ，则 投 影 指标 是 定 义 在 ｙ上 的
实值 函数 ，记 为 Ｑ（，或 Ｑ（ ） 目标 函数是 投 Ｉ ） ｒ 。
第 ２位 。近几 年 ，广东 每年发 生 的雷击 事件都 有上 千 宗 ，造 成 的经 济 损 失 数 以 亿 元 计 ，暴 戾 恣 雎 的 雷 电 已成 为 与洪涝 旱 渍 相 提并 论 的重 大 自然 灾 害 。 因此有 必要 对 广 东 省 雷 电灾 害进 行 研 究 ，研 究 易 受 雷 电侵 袭 的 高 风 险 区 的分 布 情 况 ，从 防 雷 减 灾 的角度 确 定最 合 理 的防 雷 设 施 ，避 免 盲 目建 设 防 雷设 施 ，也 为决 策 者 提 供 决 策 依 据 ，有 效 的 进 行 防雷减灾 工作 。 对 雷 电灾 害 分 析 所 用 到 的 数 据 主 要 来 自《 广 东 省 防灾 减 灾年 鉴 》３ 、《 东 统 计 年 鉴 》 以 及 ［ 广 ３
第 ２ 第 ３期 ６卷 ２１ ０ １年 ７月
灾
害
学
Ｖ０ ． ６ Ｎ ３ １２
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＡＴ Ｔ ＡＳ ＲＯＰ ＨＯＬ ＯＧＹ
Ｊ Ｌ２ １ ｕ ０ｌ
投 影 寻 踪 技 术 在 突 发 事 件 风 险 分 类 评 级 中 的应 用
— —
以广 东省 雷 电 灾害风 险评 价 为例
一
ｍ ｌ和 Ｔ ｋｙ首 次将 该 方 法 命 名 为 ＰｏｅｔｎＰｒ ａ ｌ ｕｅ ｒ ｃｏ ｕ－ ｊ ｉ
ｓｉ ｕ ，即投影寻踪。该方法 的基本思想是将高维数 ｔ 据 投影 到低 维 （ １～３维 ） 空 间 上 ，寻 找 出反 映 原 子 高维数据 的结 构 或 特 征 的 投 影 ，使 得 投 影 后 的数 据可以很好的进行分类或预测 ，且信息损失最小 ， 以达到研究 和分析 高维数据 的 目的Ｉ 。 １ ）
实际情况具有很强的一致性 ，体现 了该风险评价过程的合理性 。 关键词 ：风险等级 ；评价 ；投影寻踪 ；遗传算法 ；模拟技术 ；雷电灾害 ；广东
中图 分类 号 ：Ｘ ２ ． ３ ９ ８０ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１０ ００—８ １ （０ １ ０ ０ ７ ０ １Ｘ ２ １ ）３— ０８— ５
ｒ ）：Ｓ Ｄ ， （） ５
３ 广 东 省 雷 电灾 害风 险等 级 评 价
３ １ 广 东省 雷 电灾 害状 况及 数据来 源 ． 广 东是 中 国雷 击 灾 害 最 频 繁 的地 区 之 一 ，省 内年平 均雷暴 日接 近 ８ （ １ ，频密 程度居 全 国 ０ｄ 表 ）
式 中 ：Ｓ 为 投 影 值 （ ） 标 准 差 ，０ ｉ的 为 投 影 值 （） ｉ 的局部 密度 ，即
对 于越小 越优 的指 标 ：
理 麻烦 ，本 文 将 采 用 基 于浮 点 编 码 的 遗 传 算 法 来 求 取高 维全 局寻优 问题 。 （ ） 据 投 影 值 和 等 级 值 建 立 分 类 、评 级 模 ５根
型 。运 用遗传 算法 得 到 的最 佳 投 影方 向 ｒ ，代 人式 （ ） 以得到进 行分 类 、评 级 的投 影 值 。根 据 指标 ４可
汪 志红 ，王 斌会 。
（ ．广东金融学院 计算机科学与技术系 ，广东 广州 ，５０ ２ ； １ １５ １ ２ 暨南大学 统计系 ，广东 广 州 ５０ ３ ） ． １６２
摘 要： 针对 目 前突发事件风 险等级评价半 定量化 、等级 的分辨率 较粗糙 的不足 ， 使用 投影寻踪 、遗传算法 和 模拟技术建立 了突发事件风险分类评级过程 ，该评价过程 体现 了较强 的客观性 以及等级 连续性 的特点 。运用该 评价过程建立 了广东省雷电灾害风险评价模 型，对广 东省雷 电灾 害进 行实证研究 。结果显示 ，风 险评 价结果与
法处理比较麻烦，可 以采用遗传算法、小波估计 和神经 网络 等 智 能 化 方 法 对其 进 行 优 化 估 计 ，本 文将采用遗 传算 法对其进行 处理 】 。
作者简介 ：汪志红（ ９０一） １８ ，女，湖南澧县人 ，博士研究生 ，讲师 ，主要从事经济管理统计方法及其应用研究
Ｅ— ｉ ： ｗｚ １ ９８ １ ３ （ １ ｍａｌ ｌ ｈ ９ ＠ ６ ．３ １ ｙ ０１
（）＝ ｉ
ｒｊ ｘ ｉ ） （） （， 。 ｊ
（） １
投影 寻踪 方 法 中 ，投 影 指 标 是 选 择 核 心 。投 影 指标是 用 于 衡 量投 影 到 低 维 空 间 的 数 据是 否有 意 义的 目标 函数 ，就 是 要 找 到 一个 或几 个 投 影 方
际统计界 提 出的一 种 直 接 由样 本 数 据 驱 动 的探 索 性数 据 分 析 方 法—— 投 影 寻 踪 （ ｒ ｅｔｎＰｒｕ ， Ｐ￣ ｃｏ ｕｓｉ ｉ ｔ Ｐ） Ｐ 方法来 解决这种 问题 。本 文将 运用 这 种人 工智
影指标 的 复杂 非 线 性 优 化 问题 ，用 传 统 的优 化 方
１ 投影 寻踪 与遗传 算法 技 术介 绍
投 影寻踪 是 处 理 和 分 析 高 维 数 据 的一 类 新 兴
｝ 收 稿 日期 ：２ １ ２— ８ ０ ０—１ ２ 基 金项 目：广 东 省科 技 计 划项 目（０ ０ ００ ０ ００ ２ １Ａ ３２ ０； ） ４
设 ＝（ ， ２ ｌ ，… ， ） ／个 Ｐ维 向 量 ，投 是 ＇ ｔ 影寻踪方法就是将 Ｐ 维数据 （， ） ｉ Ｊ 综合成以 ｒ （ ＝ｒ （ ） ｒ２ ，…，ｒｐ ） １ ， （） （ ） 为投影方向的一维投影值
（） ｉ ，即
Ｐ
的检验 手 段来 验 证 该 模 型是 否 合 理 。针 对 目前 常 规突发 事 件 风 险评 价 方 法 形 式 化 、数 学 化 等 局 限 性 ，对某 些 高维 、非 线 性 、非 正 态风 险 问题 的适 应能力不 强 的不足 之处 。我 们 可 以利 用 近 ３ ０年 国
滑动平 均偏 差太 大 ，也不 能使 它随着 ／ ２的增 大而增 加 太 高 ， 可 以根 据 试 验 来 确 定 ，其 取 值 范 围 为 ｄ ＋ ／ ≤Ｒ≤２ ；ｄ 表示样 本之 间 的距离 。 ｐ２ ｐ