基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程造價(jià)快速估算模型

1、造價(jià)咨詢2011年第9期（總第347期）基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程造價(jià)快速估算模型楊無疆1，林玲2（1.萊茵達(dá)置業(yè)股份有限公司，浙江杭州310012；2.杭州建業(yè)造價(jià)工程師事務(wù)所有限公司，浙江杭州310012）摘要快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行工程造價(jià)估算對(duì)控制工程成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理和對(duì)工程特征的分析，確定了6個(gè)工程特征類目作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程造價(jià)快速估算模型，并選取已建住宅工程為估價(jià)實(shí)例。經(jīng)驗(yàn)算，其精度可以滿足實(shí)際工程投資估算和設(shè)計(jì)概算的需要。因此，用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速估算工程造價(jià)是行之有效的。關(guān)鍵詞工程造價(jià)；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；估價(jià)模型；快速估算中圖分類號(hào)F40

2、7.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào)1002-851X（2011）09-0053-03算方法已成為行業(yè)執(zhí)業(yè)的迫切需要1。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工程估價(jià)是類比法的一種發(fā)展2。人們普遍認(rèn)為，工程建設(shè)的資源耗量與工程的一些基本特征值之間存在著必然的聯(lián)系。但是，這種必然的聯(lián)系一般并不都能以一個(gè)簡(jiǎn)單的表達(dá)式準(zhǔn)確表達(dá)出來，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正是利用已建工程的基本資料，通過建立工程特征和資源耗量之間的聯(lián)系來完成工程估價(jià)。本文選取工程特征類目，再從數(shù)目眾多的同類結(jié)構(gòu)的已竣工工程中找出與待建工程相似的若干工程，利用這些歷1引言確定工程造價(jià)在工程的不同階段有著不同的方法。如可行性研究階段編制投資估算、初步設(shè)計(jì)階段編制概施工圖設(shè)計(jì)階段編制預(yù)

3、算，而最為關(guān)鍵的則是建設(shè)前算、期的投資估算。因?yàn)楣こ痰耐顿Y估算是整個(gè)成本管理過投資估算對(duì)工程的程的起點(diǎn)，是成本控制的基礎(chǔ)。另外，方案評(píng)價(jià)、融資、招標(biāo)等也有著重要的意義。在瞬息萬變的簡(jiǎn)捷、實(shí)用的工程造價(jià)估市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，探尋一套快速、作者簡(jiǎn)介楊無疆，男，生于1981年，浙江永嘉人，助理工程師，主要從事工程造價(jià)控制和建設(shè)工程管理工作。532011年第9期（總第347期）造價(jià)咨詢史數(shù)據(jù)絡(luò)進(jìn)行BP網(wǎng)訓(xùn)練，達(dá)到對(duì)待建工程進(jìn)行快速估價(jià)的目的。33.1工程特征類目選定與處理工程特征類目選定2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理網(wǎng)絡(luò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是誤差反向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò)，對(duì)影響工程造價(jià)的因素進(jìn)行全面分析，合理地提取經(jīng)研究表明，

4、影響工程特征類目，才能提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。建筑工程造價(jià)、人工及材料消耗的因素主要有：）工程地1質(zhì)和水文地質(zhì)條件；）建筑結(jié)構(gòu)特征；）施工工藝及機(jī)械23設(shè)備因素；）施工單位的因素；）建設(shè)單位的因素。其中3）45）因素在工程估算階段可不考慮3。-5選取m個(gè)特征類目，建立工程特征向量：（p1，）P=p2，pm綜合考慮數(shù)據(jù)來源和工程實(shí)際等因素，確定建筑面積、基礎(chǔ)形式、層數(shù)、戶型、最大開間、門窗率等6種主要因素作為工程特征類目5。3.2工程特征數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)由節(jié)點(diǎn)和箭線組成，節(jié)點(diǎn)模擬人腦的神經(jīng)元，箭線?？蓪⒕W(wǎng)擬神經(jīng)元之間的連接關(guān)系。按神經(jīng)元的位置不同，絡(luò)分成三層，即輸入層、隱含層和輸出層。同層節(jié)點(diǎn)間無關(guān)聯(lián)，異

5、層節(jié)點(diǎn)前向連接。一個(gè)典型的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)本身無計(jì)算功構(gòu)圖見圖1。輸入層的節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入，能；隱含層和輸出層的節(jié)點(diǎn)具有加和與激活的計(jì)算功能。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息處理機(jī)制正是由節(jié)點(diǎn)的加和與激活功能決定的。以中部地區(qū)某省的15棟已建磚混結(jié)構(gòu)住宅樓為樣本數(shù)據(jù)，對(duì)該地區(qū)某一待建工程的單方完全造價(jià)進(jìn)行估算。其中前A1-A13為訓(xùn)練樣本，A14、A15作為測(cè)試樣本。15棟已建工程的6個(gè)工程特征類目賦值及預(yù)算資料見表1。表1中定量特征類目（p1、）以樣本工程值除p3、p5、p6圖1三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以待估工程值得到；定性特征類目（p2、）則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和樣p4本工程的相關(guān)費(fèi)用項(xiàng)，主觀賦予隸屬度值；待估工程x

6、是以圖紙?jiān)O(shè)計(jì)資料分析列出，處理方法同樣本工程。另外，為避免在計(jì)算時(shí)產(chǎn)生溢出，單方完全造價(jià)的單位化為1000元/m26。所謂加和，是指對(duì)某一節(jié)點(diǎn)的所有輸入與相應(yīng)連接對(duì)圖1隱含層的第一個(gè)線的權(quán)重的乘積進(jìn)行加和。例如，節(jié)點(diǎn)，其加和值等于：x1=i1pii式中，x1隱含層第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入值；i1輸入層第i個(gè)節(jié)點(diǎn)向隱含層第1個(gè)節(jié)點(diǎn)分配的權(quán)重；pi輸入層第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù)。所謂激活，是指將加和得到的值經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)變換形成該節(jié)點(diǎn)的輸出。例如，對(duì)圖1隱含層第1個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出值為:（x1）a1=g（x）稱為激活函數(shù)，常用的激活函數(shù)有Sigmoid函g數(shù)、比例函數(shù)、飽和函數(shù)等。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的核心是通過一邊向

7、后傳導(dǎo)誤差，一邊修正誤差的方法來不斷調(diào)節(jié)網(wǎng)輸出映射關(guān)系。訓(xùn)練結(jié)束絡(luò)參數(shù)，以逼近所希望的輸入、4后，該模型便可以求解相同的問題3，。4工程估價(jià)模型建立與應(yīng)用本文采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，6個(gè)特征向量為輸），共6個(gè)節(jié)點(diǎn)；輸出層（a）一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即單方完全入單元（p造價(jià)；已建典型工程單方完全造價(jià)為比較樣本（t）；隱含層（如經(jīng)多次試驗(yàn)選6個(gè)節(jié)點(diǎn)。用A1-A13訓(xùn)練的性能曲線圖2所示），經(jīng)過54次訓(xùn)練迭代就達(dá)到了誤差0.003的目標(biāo)，此時(shí)均方誤差為2.94359×10-3。用A14、A15兩個(gè)樣本數(shù)據(jù)對(duì)收斂后的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果，以及對(duì)待估工程x的造價(jià)估算結(jié)果，如表2所示。利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)預(yù)

8、估工程x的造價(jià)，得到估算值為1026.7元/m2。從測(cè)試結(jié)果看，測(cè)試樣本的相對(duì)誤差控制在2%以內(nèi)。由于待估工程是投資估算和設(shè)計(jì)概算階段，因此結(jié)論是可行的。這表明將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工程估54造價(jià)咨詢2011年第9期（總第347期）表1特征代號(hào)建筑面積基礎(chǔ)形式樣本特征類目賦值及預(yù)算資料層數(shù)戶型最大開間門窗率單方完全造價(jià)A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15X絡(luò)是并行處理數(shù)據(jù)的，因而其處理速度相當(dāng)快，滿足了快速本文建立的模型特別適用于估算要求，實(shí)踐證明是有效的。只需分多期建設(shè)的簡(jiǎn)單工程，如住宅小區(qū)工程等。估算時(shí)，收集前期已建工程的相關(guān)特征資料，即可通過訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)

9、模型快速估算出待建工程的造價(jià)。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工程估價(jià)，其主要限制在于工程特征向量和訓(xùn)練樣本的選取上，估價(jià)模型的準(zhǔn)確度也取決選于這兩點(diǎn)。只要選取的工程特征能夠代表工程本質(zhì)，取的訓(xùn)練樣本和待估工程類似，那么應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工圖2表2序號(hào)工程估價(jià)模型的訓(xùn)練性能曲線工程估價(jià)模型測(cè)試與應(yīng)用估算值相對(duì)誤差（%）程估價(jià)就簡(jiǎn)便易行。蕢參考文獻(xiàn)1周繼成.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)M.北京：科學(xué)普及出版社，1993.2張爽.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程造價(jià)估價(jià)模型J.森林工程，2005，21（3）：58-61.3周開利，康耀紅.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其MATLAB仿真程序設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，2005.實(shí)際值A(chǔ)14A15x-1.25-1.35-價(jià)是行之有效的。5結(jié)論與展望基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程造價(jià)估算模型充分利用了神4王永慶.人工智能原理與方法M.西安:西安交通大學(xué)出版社，2002.經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這個(gè)“特征提取器”的作用，從大量過去的工程參數(shù)資料中自動(dòng)提取工程特征與預(yù)算資料的規(guī)律關(guān)系。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度的容錯(cuò)性，因而對(duì)