基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法

摘要 傳統(tǒng)的造價(jià)分析方法往往基于歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)估算，難以準(zhǔn)確反映當(dāng)前工程的實(shí)際情況和未來發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)方法的精度受到多種因素的影響，如數(shù)據(jù)收集的完整性、估算人員的經(jīng)驗(yàn)水平、工程變更等。因此，現(xiàn)提出基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法。首先，該方法通過決策樹算法選取路橋工程造價(jià)影響特征集，進(jìn)而對(duì)路橋工程全生命周期造價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，其次，構(gòu)建了路橋工程全生命周期造價(jià)估算模型，確保模型能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況，并為決策者提供可靠的造價(jià)估算，最后，通過構(gòu)建決策樹模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)路橋工程全生命周期造價(jià)的分析與預(yù)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明：基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法相較于傳統(tǒng)造價(jià)預(yù)測(cè)方法在實(shí)際工程應(yīng)用中更具可行性，為路橋工程的項(xiàng)目決策、成本控制和造價(jià)管理提供有力支持。

關(guān)鍵詞 全生命周期造價(jià)；路橋工程；工程造價(jià)分析；決策樹算法

中圖分類號(hào) D26.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）18-0182-03

0 引言

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，路橋工程作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心組成部分，其全生命周期造價(jià)管理的重要性日益凸顯。全生命周期造價(jià)管理是一種全面的、系統(tǒng)性的工程項(xiàng)目管理方法，旨在從項(xiàng)目規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)等各個(gè)階段進(jìn)行成本控制和優(yōu)化。特別是在路橋工程中，由于涉及資金巨大、技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)，實(shí)施有效的全生命周期造價(jià)管理對(duì)于提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益、保障工程質(zhì)量、降低風(fēng)險(xiǎn)等方面具有深遠(yuǎn)意義。傳統(tǒng)造價(jià)預(yù)測(cè)方法主要基于統(tǒng)計(jì)分析和類比推理，對(duì)數(shù)據(jù)的依賴度較高，但可能受限于數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，往往缺乏靈活性和自適應(yīng)性，難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的工程環(huán)境和要求。決策樹算法作為一種常見的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以其直觀易懂、能夠處理非線性關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)中，決策樹算法可以有效地整合工程項(xiàng)目的歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及專家經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建出科學(xué)的決策模型，為項(xiàng)目管理者提供決策支持。該文將對(duì)決策樹算法的基本原理及其在造價(jià)管理中的應(yīng)用進(jìn)行概述。其次，結(jié)合路橋工程的特點(diǎn)，分析如何利用決策樹算法進(jìn)行全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)。最后，通過實(shí)例驗(yàn)證該方法的可行性和有效性，以期為路橋工程領(lǐng)域的造價(jià)管理提供新的思路和方法[1]。

1 基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法的設(shè)計(jì)

1.1 基于決策樹算法選取路橋工程造價(jià)影響特征集

決策樹算法是一種逼近離散函數(shù)值的方法，也是一種典型的分類方法。它能夠?qū)ξ粗悇e的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，在路橋工程全生命周期造價(jià)分析中，決策樹算法可以用于預(yù)測(cè)和估算不同階段的造價(jià)，幫助決策者更好地控制和管理項(xiàng)目成本[2]。

首先，該文基于決策樹算法進(jìn)行路橋工程全生命周期造價(jià)數(shù)據(jù)聚類。一般情況下，當(dāng)聚類結(jié)果中孤類點(diǎn)越少，得到的聚類結(jié)果就越好。采用離差方和法對(duì)路橋工程項(xiàng)目的全生命周期成本數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，其基本思路是對(duì)同一樣本中差異方和增幅最小的兩個(gè)樣本進(jìn)行合并[3]，其詳細(xì)步驟如下：

通過以上步驟，得到了路橋工程造價(jià)影響特征集，完成了決策樹模型建立的首要步驟[5]。在路橋工程全生命周期造價(jià)分析中，決策樹算法的應(yīng)用可以分為兩個(gè)主要步驟：決策樹的生成和決策樹的剪枝。通過訓(xùn)練樣本集生成決策樹，這個(gè)過程主要是利用歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)有知識(shí)來構(gòu)建決策樹模型。其次，使用測(cè)試數(shù)據(jù)集對(duì)所產(chǎn)生的決策樹進(jìn)行了檢測(cè)、校準(zhǔn)和修改，重點(diǎn)是校驗(yàn)在決策樹形成過程中出現(xiàn)的基本規(guī)則，nfK2nge/J3mXq8yBEERQKipIEvK9XpFnr79j1Vul7Cw=并把一些影響估計(jì)精度的叉狀分枝給刪掉[6]，從而得到更精確、更可靠的決策樹模型。

1.2 構(gòu)建路橋工程全生命周期造價(jià)估算模型

全生命周期造價(jià)就是在路橋建設(shè)的過程中，以降低工程成本為目標(biāo)的一種優(yōu)化思路與方法。從整個(gè)工程的全生命周期觀點(diǎn)來看，它的基本思路就是要把一個(gè)工程的建設(shè)前期費(fèi)用、建設(shè)期費(fèi)用和維護(hù)期費(fèi)用進(jìn)行全面的考慮，從而盡可能地降低工程造價(jià)[7]。在構(gòu)建決策樹時(shí)，通常采用自頂向下的貪婪搜索策略，從根節(jié)點(diǎn)開始，選擇最優(yōu)屬性進(jìn)行劃分，然后遞歸地構(gòu)建子樹，直到滿足停止條件為止。在路橋工程全生命周期造價(jià)分析中，可以根據(jù)具體的數(shù)據(jù)特點(diǎn)和問題需求選擇合適的算法進(jìn)行建模[8]。

將上述數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)倉庫中，并執(zhí)行一系列針對(duì)實(shí)用招標(biāo)數(shù)據(jù)的操作，包括導(dǎo)入、清理、選擇以及集成。這些步驟旨在確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，從而能夠確定目標(biāo)數(shù)據(jù)集中存在的條件和決策標(biāo)底屬性[9]。需要注意的是，路橋工程全生命周期造價(jià)的分析與估算是一個(gè)復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的過程。隨著項(xiàng)目的推進(jìn)和市場(chǎng)環(huán)境的變化，需要不斷更新和優(yōu)化估算模型，以確保預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和適用性。此外，不同項(xiàng)目的特點(diǎn)和需求可能有所不同，因此在實(shí)施時(shí)需要根據(jù)具體情況進(jìn)行定制和調(diào)整。

構(gòu)建路橋工程全生命周期造價(jià)估算模型是一個(gè)迭代的過程，需要不斷地調(diào)整和優(yōu)化。重要的是確保模型能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況，并能夠?yàn)闆Q策者提供可靠的造價(jià)估算[10]。

1.3 實(shí)現(xiàn)路橋工程全生命周期造價(jià)的分析與造價(jià)

利用上述章節(jié)建立的路橋工程全生命周期造價(jià)估算模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)階段的造價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，同時(shí)，綜合考慮了所有階段的造價(jià)，得出全生命周期的造價(jià)估算[11]。

利用了給定的路橋工程全生命周期造價(jià)預(yù)測(cè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)（xi，mi），其中i從1～u變化，完成構(gòu)建決策樹模型進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)橋梁工程的造價(jià)。

這一流程包含以下關(guān)鍵步驟：

（1）采用樣本聚類算法對(duì)橋梁工程的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，從而構(gòu)建一個(gè)影響因素集。

（2）選取這些影響因素來形成訓(xùn)練與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)集。然后，利用訓(xùn)練集對(duì)決策樹模型進(jìn)行訓(xùn)練，同時(shí)，劃分出路橋工程項(xiàng)目全生命周期造價(jià)的三個(gè)階段，使其能夠分析并預(yù)測(cè)路橋工程全生命周期的造價(jià)。該文劃分的路橋工程項(xiàng)目全生命周期造價(jià)的三個(gè)階段示意圖如圖1所示[12]。

（3）在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體的路橋工程情況，合理設(shè)置決策樹算法的參數(shù)，以獲得最優(yōu)的造價(jià)分析與預(yù)測(cè)結(jié)果。

（4）通過上述流程，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橋梁工程全生命周期造價(jià)的精確分析與預(yù)測(cè)。

總的來說，決策樹算法在路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通過構(gòu)建決策樹模型，可以對(duì)不同階段的造價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)和估算，幫助決策者更好地了解和控制項(xiàng)目成本。同時(shí)，決策樹算法還可以提供可視化的決策支持工具，幫助決策者更好地理解項(xiàng)目成本和風(fēng)險(xiǎn)情況，從而作出更明智的決策。

2 試驗(yàn)測(cè)試與分析

在試驗(yàn)測(cè)試之前，需要一些準(zhǔn)備工作，保證本次試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

決策樹算法在路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用，該文基于決策樹算法進(jìn)行了路橋工程的造價(jià)預(yù)測(cè)方法設(shè)計(jì)。因此，為驗(yàn)證該文提出的基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法具有較高的可行性，現(xiàn)提出試驗(yàn)測(cè)試。

該試驗(yàn)旨在探究決策樹算法在路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)中的有效性，為路橋工程的項(xiàng)目決策、成本控制和造價(jià)管理提供有力支持。以A省某高速工程項(xiàng)目的50處橋梁位置數(shù)據(jù)組成試驗(yàn)數(shù)據(jù)集，試驗(yàn)收集并整理工程項(xiàng)目從前期規(guī)劃、建設(shè)階段到運(yùn)營與維護(hù)階段的成本數(shù)據(jù)，包括建設(shè)成本和運(yùn)營維護(hù)管理成本等。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的細(xì)致分析，可以分析出每個(gè)工程每公里的造價(jià)，并確定主要工程的成本構(gòu)成。試驗(yàn)過程整體選用Matlab軟件為本次試驗(yàn)的測(cè)試平臺(tái)，在軟件中導(dǎo)入A省某高速工程項(xiàng)目的橋梁位置數(shù)據(jù)，并整合從前期規(guī)劃到運(yùn)營維護(hù)各階段的成本信息。軟件基于決策樹算法，對(duì)工程造價(jià)影響特征集進(jìn)行選擇，并構(gòu)建全生命周期造價(jià)估算模型。在測(cè)試過程中，需在該工程數(shù)據(jù)集中隨機(jī)抽取8個(gè)工程作為測(cè)試樣本，并分別對(duì)其進(jìn)行該文方法與傳統(tǒng)造價(jià)預(yù)測(cè)方法的測(cè)試，隨機(jī)抽取的8個(gè)路橋工程的因素特征如表1所示。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述測(cè)試準(zhǔn)備，現(xiàn)對(duì)8個(gè)路橋工程進(jìn)行兩種方法的造價(jià)預(yù)測(cè)并與實(shí)際工程使用成本進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該文方法的有效性，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

根據(jù)上述測(cè)試可以看出，該文提出的基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法相較于傳統(tǒng)造價(jià)預(yù)測(cè)方法在實(shí)際工程的造價(jià)預(yù)測(cè)中具有較高的可行性，能夠?yàn)槁窐蚬こ痰捻?xiàng)目決策、成本控制和造價(jià)管理提供有力支持。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要進(jìn)一步考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量、特征選擇等因素對(duì)模型性能的影響，以提高模型的預(yù)測(cè)精度和泛化能力。

3 結(jié)束語

該文提出的基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法，不僅為路橋工程的決策提供了有力支持，也為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了新的思路。該文方法通過決策樹算法對(duì)路橋工程全生命周期造價(jià)進(jìn)行建模與分析，有效地解決了傳統(tǒng)方法中存在的數(shù)據(jù)量大、計(jì)算復(fù)雜等問題。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路橋工程全生命周期造價(jià)的快速、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，為項(xiàng)目的投資決策、風(fēng)險(xiǎn)管理等方面提供了科學(xué)依據(jù)。然而，需要注意的是，任何一種方法都有其局限性和不足之處?；跊Q策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中仍需要不斷地完善和優(yōu)化。后續(xù)將進(jìn)一步深入研究決策樹算法的優(yōu)化策略，以提高其預(yù)測(cè)精度和穩(wěn)定性。同時(shí)，也將探索與其他先進(jìn)算法的結(jié)合，以形成更加完善、全面的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)體系。總之，基于決策樹算法的路橋工程全生命周期造價(jià)分析與預(yù)測(cè)方法為路橋工程領(lǐng)域帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，該方法將會(huì)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣，為路橋工程的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

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