基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建筑工程全過程造價預(yù)測方法

黃金煥 （云南省房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營（集團(tuán)）有限公司，云南 昆明 650217）

0 引言

1 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建筑工程全過程造價預(yù)測方法設(shè)計(jì)

1.1 建筑工程全過程造價預(yù)測指標(biāo)選取及量化

建筑工程全過程造價主要與當(dāng)?shù)亟ㄖ牧鲜袌銮闆r、勞動力市場情況、工程施工時間以及工程實(shí)際概況有關(guān)，根據(jù)建筑工程全過程造價影響因素以及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，將界定建筑工程全過程造價影響因素的分類以及內(nèi)涵，選取建筑工程建筑材料市場價格、建筑面積、抗震級別、建筑標(biāo)高、建筑工程樓層數(shù)量、建筑結(jié)構(gòu)類別、鋼筋市場價格、基礎(chǔ)類別、樁基類別、勞動力市場價格、施工時間等11個指標(biāo)，其中建筑高度包括建筑工程地上高度和地下高度兩種，建筑工程樓層數(shù)量包括地上建筑樓層和地下建筑樓層，因此最終選取以上13個指標(biāo)作為建筑工程全過程造價預(yù)測指標(biāo)。

為了方便后續(xù)葉貝斯網(wǎng)絡(luò)對建筑工程全過程造價計(jì)算分析，需要對選取的預(yù)測指標(biāo)進(jìn)行具體量化，建筑工程建筑面積、建筑工程樓層數(shù)量、建筑標(biāo)高、混凝土市場價格、鋼筋市場價格、勞動力市場價格、施工時間指標(biāo)的量化值與指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值一致，其量化方法為一個具體值，量化公式如下：

公式（1）中，S表示上述預(yù)測指標(biāo)量化值；q表示預(yù)測指標(biāo)實(shí)際數(shù)值；e表示具體量化系數(shù)。對建筑工程結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)以及樁基類別三個指標(biāo)量化采用無量綱化方法，其中建筑工程結(jié)構(gòu)類別主要分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、石灰結(jié)構(gòu)、承重墻結(jié)構(gòu)，則建筑工程結(jié)構(gòu)量化公式如下：

公式（2）中，a表示鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)中比例；c表示石灰結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)中比例；u表示承重墻結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)中比例。

建筑工程基礎(chǔ)類別包括楔形基礎(chǔ)、矩形基礎(chǔ)、梯形基礎(chǔ)、三角形基礎(chǔ)以及重疊基礎(chǔ)，其量化公式如下：

公式（3）中，m表示楔形基礎(chǔ)在建筑工程基礎(chǔ)中所占比例；y表示矩形基礎(chǔ)在建筑工程基礎(chǔ)中所占比例；o表示梯形基礎(chǔ)在建筑工程基礎(chǔ)中所占比例；z表示三角形基礎(chǔ)在建筑工程基礎(chǔ)中所占比例；b表示重疊基礎(chǔ)在建筑工程基礎(chǔ)中所占比例。建筑工程樁基類別包括支護(hù)樁、水泥灌漿樁以及鋼筋管樁三種，其量化公式如下：

公式（4）中，k表示支護(hù)樁在建筑工程樁基中應(yīng)用比例；n表示水泥灌漿樁在建筑工程樁基中應(yīng)用比例；p表示鋼筋管樁在建筑工程樁基中應(yīng)用比例[2]?？拐鸬燃壓屯练教幚黼y度兩個指標(biāo)量化方法也采用無量綱化，建筑工程抗震等級包括1～4四個等級，其量化公式如下：

公式（5）中，κ表示建筑工程抗震等級，根據(jù)建筑工程實(shí)際情況對各個指標(biāo)進(jìn)行量化。

1.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

從以上選取的預(yù)測指標(biāo)特征來看，建筑工程全過程造價預(yù)測指標(biāo)可以分為定量和定性兩類，為了能夠?qū)⒔ㄖこ讨笜?biāo)實(shí)際特征代入到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中，需要對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將建筑工程造價預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)值統(tǒng)一在[-1-1]之間，對定量指標(biāo)采用賦值方式對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，用公式表示如下：

剛果（5.金）ZongoII水電站邊坡處理分析………………………………………李慶鐵，趙夢巖，付培祥（5.85）

1.3 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建筑工程全過程造價預(yù)測

利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對建筑工程造價指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，確定建筑工程全過程造價，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)預(yù)測建筑工程造價的基本思想是通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對歷史工程結(jié)算數(shù)據(jù)分析，確定建筑工程全過程造價主要影響因素，將其作為自變量，建立自變量與建筑工程造價之間的非線性數(shù)學(xué)模型，輸出建筑工程全過程造價，其具體分析過程如下。

首先建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)際需求建立三層貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括輸入層、隱含層、輸出層，具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

如圖所示，上文選取了16個預(yù)測指標(biāo)，因此將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)輸入層階段數(shù)量設(shè)定為9，將16個預(yù)測指標(biāo)設(shè)定為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)輸入變量[4]。建筑工程全過程包括前期競標(biāo)、決策、工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、工程施工、竣工質(zhì)量檢驗(yàn)、投產(chǎn)階段，因此隱含層節(jié)點(diǎn)為6。葉貝斯網(wǎng)絡(luò)輸出層輸出變量為相應(yīng)輸入條件下的建筑工程各個階段造價總和，因此輸出層節(jié)點(diǎn)為1，最終建立的葉貝斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為16-6-1。為了保證貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計(jì)算精度，需要對建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，選取具有代表性的建筑工程樣本，將上文選取的16個預(yù)測指標(biāo)作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的比較序列，將建筑工程單方造價作為參考序列，將比較序列和參考序列輸入到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)輸入層，根據(jù)比較序列和參考序列計(jì)算出建筑工程每個階段造價的實(shí)際輸出值，將其與期望輸出值進(jìn)行差值計(jì)算，得到計(jì)算誤差，其計(jì)算公式如下：

公式（7）中，ρ表示葉貝斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)誤差；k表示葉貝斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量；σk表示葉貝斯網(wǎng)絡(luò)期望輸出；αk表示葉貝斯網(wǎng)絡(luò)計(jì)算輸出。根據(jù)計(jì)算誤差對葉貝斯網(wǎng)絡(luò)逐層遞歸調(diào)節(jié)權(quán)值與閾值進(jìn)行調(diào)整，直到滿足建筑工程全過程造價預(yù)測精度要求[5]。最后將待預(yù)測建筑工程數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中，利用分析函數(shù)對建筑工程全過程造價進(jìn)行計(jì)算分析，其計(jì)算公式如下：

公式（8）中，H表示建筑工程全過程造價總和；i表示貝葉斯網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)量，即建筑工程全過程中第i個階段；S表示建筑工程全過程造價指標(biāo)修正系數(shù)；w表示建筑工程全過程造價指標(biāo)權(quán)重[6]。葉貝斯網(wǎng)絡(luò)隱含層將公式（2）計(jì)算結(jié)果發(fā)送給輸出層，由輸出層輸出最終的建筑工程全過程造價。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

實(shí)驗(yàn)選取2016年某地區(qū)住宅建筑工程為實(shí)驗(yàn)對象，經(jīng)過資料整理，收集了7個建筑工程案例，建筑工程均為毛坯住宅建筑，建筑層數(shù)范圍在10層～15層之間，建筑面積在1564.26m2～1869.41m2之間，將7個建筑工程作為造價預(yù)測實(shí)驗(yàn)樣本，利用此次設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)方法對7個建筑工程全過程造價進(jìn)行預(yù)測分析。實(shí)驗(yàn)將葉貝斯網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)誤差為0.0001，輸入層初始學(xué)習(xí)速度設(shè)定為0.01，利用公式（2）對建筑工程全過程造價進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如表1所示。

建筑工程全過程造價預(yù)測情況 表1

實(shí)驗(yàn)以建筑工程造價預(yù)測偏差率為兩種方法檢驗(yàn)指標(biāo)，根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，建筑工程全過程造價預(yù)測偏差率不得高于3%，否則預(yù)測結(jié)果沒有任何參考價值，預(yù)測方法精度不符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)表1利用YER軟件計(jì)算出7個建筑工程全過程造價預(yù)測偏差率，將其作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表2所示。

兩種方法造價預(yù)測偏差率對比（%）表2

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用設(shè)計(jì)方法預(yù)測建筑工程造價偏差率比較低，最小僅為0.009%，基本與實(shí)際情況一致，而且滿足建筑工程全過程造價預(yù)測精度要求。而傳統(tǒng)方法建筑工程造價預(yù)測偏差率最小為3.644%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)方法。因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建筑工程全過程造價預(yù)測方法具有較高的預(yù)測精度，在建筑工程全過程造價預(yù)測方面是可行的，預(yù)測結(jié)果與實(shí)際情況基本相符合。

3 結(jié)語

此次在傳統(tǒng)方法基礎(chǔ)上，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了一套新的建筑工程全過程造價預(yù)測方法，解決了建筑工程全過程造價預(yù)測偏差率過大的問題，提高了預(yù)測精度，為建筑工程投資決策以及造價控制提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)，具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。