第 1 章 绪论
1.1.1 论文研究背景
目前，我们国家公路网发展良好，服务范围较大，《国家公路网规划（2013-2030）》中指出，截至到 2013 年，我国高速公路网通车里程已经超过 10 万公里，位居世界前列。但是在我国大量修建各等级公路的同时，我们不仅要注重公路的数量，也要关心修建公路之后给区域带来的效益是否满足建设的需要，监督公路系统完成它应该发挥的作用。公路工程项目经济评价是对公路工程项目的评价体系，通过投入与支出的计算，衡量出项目完成之后的经济效益，不仅总结本项目的经验，也是未来项目的投资建设的前车之鉴。
公路影响评价是公路工程项目重要的组成部分，可是现有的公路工程影响评价方法具有一定局限性，且不够精确，未能准确描述公路工程带给区域的影响。以现有公路及其所在区域的情况为基准，结合交通工程学、经济学、数据挖掘、模糊理论等多学科理论，预测待评价公路的经济效益及影响，构建评价公路工程项目建设对区域的综合经济影响体系。以公路的全生命周期为评价范围，为我国的公路建设和管理工作提供重要的理论依据，从而引导构建合理的公路路网结构，促进公路建设事业的良性发展。
1.1.2 论文研究目的和意义
改革开放以前，我国的公路交通情况极为落后，公路发展总情况远远落后于发达国家；改革开放后，我国日益注重科技与经济的发展，公路的发展也大大受益于此，因而发展迅速。虽然我国的公路事业受到关注的时间较晚，但是发展的效率很高。公路作为当今社会重要的交通运输方式，在国家的运输事业中占有很大的一席之地，公路的发展，代表着国家综合实力的上升，也是国家可持续发展的代表。公路的快速发展，符合了人们追求速度和效率的迫切愿望。而公路的修建工程绝不仅仅单纯关乎道路本身，它对区域发展的影响更为深远，也更加值得研究。对交通部门来说，修建公路满足了公路运输要求，提高了旅客和货物的在途时间，保障了运输的及时性、稳定性，使区域之间的联系更加便捷，同时也优化了综合运输结构。
1.2.1 国外研究现状
高速公路的修建对于区域经济的拉动毋庸置疑，国外的很多研究都证明了这一点。Richard Voith 经过一系列的比较，发现在郊区修建高速公路带来的人均收入增长率远大于在大城市修建高速公路带来的人均收入增长率。Rephann 、Isserman 比较了修建高速公路和未修建高速公路的地区，得出这样的结论：修建高速公路能很明显的促进农村城镇化，对于郊区地区来说修建高速公路能够带动第一、第二产业的发展。Hicks 建立了时间序列模型，得出结论修建高速公路能促进城市郊区区域零售业的聚集。EDRG在为波特兰商业联盟做的研究中，认为区域居民和企业的经济收入的提高是因为修建高速公路带来的在途时间缩短并且降低运输成本。美国联邦公路局在一份统计报告中指出，物流业带来的直接效益最为显著，这大大得益于修建高速公路带来的货运能力的提升、工业生产力的增加。Meyer 建立哈佛微观交通方针模型，发现公路运输项目对发展中国家的影响很大，并详细的说明了每类的影响程度及原因。Ramprased Senupta研究表明居民与高速公路的距离越小，修建高速公路而带来的生活条件的改善程度越高，反之距离越大，生活条件改善越不明显。James K对阿帕拉契高速公路的情况进行调查分析，指出高速公路的建设能带动周围区域的土地开发。Vaclav Stransky在研究欧洲某些城市与高速公路修建的关系时，发现高速公路网的完善能够加强城市间的联系，促进区域经济的整体发展。
最早的公路工程项目评价是，Benjamin Franklin 以效益计算理论为基础，提出的工程经济的费用，这样能够帮助相关企业实现利润最大化的目标。Terance J.Rephann 在研究美国高速公路修建于区域关系时发现，高速公路的修建能够促进欠发达地区经济总量的增长。
目前在公路经济影响评价的研究中也有很多加入了环境因素。Geke Kuiper讨论了高速公路中建设对生态环境的影响。Thierry Bonaudo 则将重点注意在影响区域的生态环境上面。美国在公路的可持续发展方面的研究比较早，在 1995年的公路标准中，在国家体系之内的公路修建工程，必须考虑公路影响区域的生态环境和可持续发展问题 。日本和英国更加注重低噪声和声障技术的研究[15]。虽然在可持续发展的问题已经得到了足够的重视，但是完整的影响评价指标的构建还有很多细节需要进一步考虑。英国提出的 BEEAM 绿色建筑评估体系，开创了绿色建筑评价历史的先河 。随后，香港的研究人员对此进行了改进。2001 年，日本提出CASBEE评价方法，该方法主要研究对象就是公路的可持续发展问题。
第 2 章 公路工程项目经济评价基础理论
2.1.1 聚类分析
聚类分析是数据挖掘领域中非常常见的方法，这是一个将真实的或者虚拟的对象集合根据相似性分成几类的过程。根据相似性的定义，将一些集合中的待分类对象划分到不同的簇里面，使一个簇中的成员非常相似，不同簇中的成员相差很多[39]。
本文共进行了两种聚类，分别是层次聚类、K—均值聚类，对两个结果进行了相同点和不同点的对比，综合两个结果得出最终分类结果。
（1）层次聚类
层次聚类就是在事先设定一定的准则条件，层层将数据分解，可分为凝聚型和分裂型两种[40]。本文采用凝聚型层次聚类。步骤如下：
①计算样本和样本之间的距离，由此结果可以得到相似矩阵，首先认为每个样本都是一个簇。
②通过相似矩阵可以得到最相似的两个簇，其中簇与簇之间的相似度定义为两个簇之间所有样本点的两两距离的平均值。
③将最相似的两个簇合并为一个簇，得到新的簇数目和新的相似矩阵。
④重复步骤②、③，直到满足终止条件或只剩下一个簇。
作为数据挖掘领域中的常用数据分析手段，聚类分析在规定一定相似性的基础上，将大量无规则的数据划分为几个簇，达到簇内成员相似性很高，不同簇之间的成员相似性很低的目的。在公路工程项目经济评价中，公路与公路之间相似性有大有小，而相似性大的公路，其项目经济影响也类似。可以看出，在寻找公路之间的相似性方面，聚类分析与公路工程项目经济评价具有一致性。
在建立公路工程项目经济评价模型中，收集到的已知公路信息非常多，不可能一一分析每条公路与待评价的公路的相似性，利用聚类分析，可以将已知公路信息划分，将具有相似性的公路划分为一个簇，这样只要分析待评价公路和各个簇的相似性即可。利用聚类分析来处理已知公路信息，大大简化了模型的分析过程。
2.2 模糊推理原理
2.2.1 模糊集合模糊推理原理从以下三个方面与公路工程项目经济评价相适应，所以文本选择模糊推理系统建立公路工程项目经济评价模型。
（1）中心思想相一致
模糊推理理论模拟人类的思维方式，通过已知的信息，通过“思考”，得到预测信息。本文的中心思想是：搜集已知公路的信息，将信息整理归纳，并找到已知公路与未知公路的经济情况的联系，最终预测未知公路的经济影响。很容易可以看出，模糊推理理论的中心思想与本文研究的中心思想相一致。定理 1 又证明了基于模糊推理的公路工程项目经济评价模型的存在性。
本文中，U 论域是指待评价公路指标向量与各聚类中心的距离。模糊推理系统的输入是论域U 的全部；系统的推理机制是指根据距离越大，相应影响权值就越小的原则，处理聚类分析的划分结果；系统的模糊规则是通过经验和距离越大、权值越小原则得来的；系统的输出是指待评价公路的经济效益评分。
（2）研究对象相一致
模糊推理理论的产生是数学史上具有里程碑的一页，它突破了传统数学的“非1 即 0”的思想，建立了隶属度理论，这一理论将数学可以描述的事物范围大大扩大了，事物往往并不是完全具备或者完全不具备某属性，而是具有部分某属性。模糊推理理论的研究对象是可以模糊化处理的事物。在交通学中，可以用一个单一的数值就能描述的事物有很多，例如密度、车速等，但是仍然有很多一个单一的数值无法表达该事物的好坏或多少，例如服务满意度。在公路工程项目经济影响评价模型中，研究对象是待评价公路与各簇聚类中心的距离，通过将距离模糊化，输入系统，经过推理机制，得到系统结果。可以看出，模糊推理理论的研究对象和公路工程项目经济影响评价模型的研究对象相一致。
3.1 公路工程项目效益剖析 ............................. 14
3.1.1 公路工程项目建设特点 ........................... 14
3.1.2 公路工程项目产生效益分析 ........................ 15
3.2 公路工程项目影响分析 ................................ 16
第4章 基于模糊推理的公路工程项目经济评价模型 ........... 23
4.1 公路工程项目经济评分 .............................. 23
4.1.1 评价指标选取 ................................... 23
4.1.2 公路工程项目
