基于主客觀綜合賦權(quán)的礦業(yè)遺跡可拓學(xué)評價

李小偉 徐以艷 郭 飛 張業(yè)明

(1． 湖北冶金地質(zhì)研究所(中南冶金地質(zhì)研究所)， 湖北 宜昌 443003； 2． 湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路與軌道學(xué)院， 武漢 430079； 3． 三峽大學(xué) 土木與建筑學(xué)院， 湖北 宜昌 443002)

礦業(yè)遺跡綜合評價是保護(hù)和利用礦業(yè)遺跡的重要科學(xué)依據(jù)[1]．目前，對于礦業(yè)遺跡的評價方法單一，主要包括定性[2]與定量評價兩種，其中定量評價包括模糊綜合評價法，如涂海麗等[3]，張明[4]，王鎧銘等[5]利用該方法開展相關(guān)評價．但在確定權(quán)重時，往往帶有強(qiáng)烈的主觀色彩，一定程度影響評價結(jié)果的準(zhǔn)確性．

礦業(yè)遺跡評價是復(fù)雜的矛盾問題．近年來，以蔡文教授為首的中國學(xué)者提出原創(chuàng)性橫斷學(xué)科—可拓學(xué)[6]，將矛盾問題轉(zhuǎn)化為相容問題，促使問題的解決．本文針對目前層次分析法在確定礦業(yè)遺跡評價指標(biāo)權(quán)重主觀性強(qiáng)這一缺點(diǎn)，引入熵權(quán)法[7]采用主客觀組合賦權(quán)法確定評價指標(biāo)權(quán)重[8]．同時針對礦業(yè)遺跡評價方法單一，引入可拓學(xué)理論，以應(yīng)城國家礦山公園為例開展礦業(yè)遺跡評價，綜合評價流程如圖1所示．

圖1 礦業(yè)遺跡綜合評價流程圖

1 基于主客觀綜合賦權(quán)的可拓評價方法

1.1 基于層次分析法和熵權(quán)法的綜合賦權(quán)法

對于層次分析法和熵權(quán)法的介紹可參考文獻(xiàn)[9]，這里不再贅述.對于主客觀綜合賦權(quán)，主要采用熵權(quán)法的差異性系數(shù)對AHP權(quán)重進(jìn)行修正，得出優(yōu)化權(quán)重組合，計算公式如式(1)：

(1)

1.2 基于可拓學(xué)理論的可拓評價方法

基于可拓學(xué)理論的礦業(yè)遺跡評價為物元評價，故以物元為例，其評價的步驟如下．

1)確定量值域

M=[O，C，V]=

其中，Oj表示礦業(yè)遺跡等級，ci(i=1，2，…，n)為其物理特征，這里表示評價標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)，vij為量值域即為各指標(biāo)在不同評價等級中的取值范圍．

2)確定量域

M=[O，C，V]=

其中，Op表示礦業(yè)遺跡等級的全體，vip表示Op關(guān)于因素ci各等級所有取值范圍的綜合即為量域．

3)確定待評物元

(4)

其中，Op為待評估的礦業(yè)遺跡；ci為影響評價等級的指標(biāo)，vi表示Op關(guān)于ci的量值，由專家打分求平均值得到．

4)關(guān)聯(lián)函數(shù)的確定

關(guān)聯(lián)函數(shù)Kt(vi)的數(shù)值表示評價單元某標(biāo)準(zhǔn)范圍的隸屬程度，其意義見表1[9]．

表1 關(guān)聯(lián)函數(shù)的意義

由于待評價礦業(yè)遺跡指標(biāo)的最優(yōu)點(diǎn)在區(qū)間的右端點(diǎn)處取得，本文選用簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行分析，則單項(xiàng)指標(biāo)關(guān)于各等級t的關(guān)聯(lián)度計算公式如下：

(5)

5)多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度的確定[10]

(6)

6)評價等級和級別變量特征值的確定

(t=1，2，…，r) (7)

為待評價對象所屬級別特征值，從其數(shù)值大小可以判斷待評價物元偏向相鄰某一級的程度．

2 工程實(shí)例應(yīng)用

2.1 指標(biāo)體系

以已建成的應(yīng)城國家礦山公園為例，對其礦業(yè)遺跡進(jìn)行綜合評價．參照文獻(xiàn)[1]，本文將礦業(yè)遺跡評價指標(biāo)分為資源價值和可開發(fā)利用價值兩部分共8項(xiàng)指標(biāo)．

2.2 基于可拓學(xué)理論的定量評價

2.2.1 各指標(biāo)權(quán)重

為了保證權(quán)重結(jié)果的科學(xué)性與實(shí)用性，選取了7位相關(guān)專家參與問卷調(diào)查，專家根據(jù)各礦業(yè)遺跡的具體情況，針對評價指標(biāo)體系按5個等級打分，求算術(shù)平均值，得到原始數(shù)據(jù)見表2，并利用上述方法進(jìn)行計算，從而得到應(yīng)城國家礦山公園礦業(yè)遺跡綜合評價體系中各因素和因子的權(quán)重見表3．

表2 各礦業(yè)遺跡各指標(biāo)得分表

注：表中a表示江漢平原云應(yīng)盆地古近系鹽類礦床典型剖面；b表示典型石膏礦礦脈的賦存形式；c表示板內(nèi)凹陷盆地型溫泉；d表示明清礦硐遺跡；e表示建國初期的石膏礦硐遺跡；f表示不同歷史時期的鹽海開采遺跡；g表示礦業(yè)活動遺跡；h表示礦業(yè)制品．

表3 評價指標(biāo)權(quán)重分配表

為了體現(xiàn)各指標(biāo)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息，本節(jié)還采用熵權(quán)法計算了各指標(biāo)的權(quán)重．由于這些指標(biāo)均為效益型，因此對表2數(shù)據(jù)采用式(1)進(jìn)行無量綱處理，再根據(jù)式(3)～(6)，由熵權(quán)法得到各指標(biāo)權(quán)重Wej=(0.126，0.153，0.156，0.139，0.092，0.083，0.135，0.115)．由式(7)得到組合權(quán)重為Wj=(0.272，0.213，0.100，0.147，0.059，0.054，0.037，0.119)．

2.2.2 可拓評價

得到各指標(biāo)權(quán)重后，利用可拓學(xué)理論中優(yōu)度評價法計算得到礦業(yè)遺跡分級．根據(jù)文獻(xiàn)[1]將礦業(yè)遺跡景觀分為4級，一級(珍稀)、二級(重要)、三級(一般)、四級．以江漢平原云應(yīng)盆地古近鹽類礦床典型剖面為例，分析如下．

1)構(gòu)造物元．

2)構(gòu)造量值域和量域如表4所示．

3)計算關(guān)聯(lián)函數(shù)值．

根據(jù)式(8)可計算得到關(guān)聯(lián)函數(shù)值如表5所示．

根據(jù)前述的綜合權(quán)重Wj=(0.272，0.213，0.100，0.147，0.059，0.054，0.037，0.119)，由式(12)可求得多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度如下：

K1(a)=0.59;K2(a)=-0.76;

K3(a)=-1.60;K4(a)=-2.03,

max{0.59，-0.76，-1.60，-2.03}=0.59

則說明江漢平原云應(yīng)盆地古近鹽類礦床典型剖面屬于一級(珍稀)．由式(10)～(11)計算得到級別特征值為1.49，也可以看出，在一級(珍稀)和二級(重要)之間，江漢平原云應(yīng)盆地古近鹽類礦床典型剖面更接近一級．同理，可以得到另外7個礦業(yè)遺跡的等級及級別特征值見表6．

表4 礦業(yè)遺跡分級的量值域和量域

表5 各評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)函數(shù)值

表6 應(yīng)城國家礦山公園礦業(yè)遺跡分級表

注：表中各符號意義同表2．

2.2.3 結(jié)果分析

根據(jù)可拓學(xué)理論得到結(jié)果，分析可知，應(yīng)城國家礦山公園礦業(yè)遺跡中，江漢平原云應(yīng)盆地古近系鹽類礦床典型剖面及建國初期的石膏礦硐遺跡為一級(珍稀)礦業(yè)遺跡景觀；典型石膏礦礦脈的賦存形式、板內(nèi)凹陷盆地型溫泉、明清礦硐遺跡、不同歷史時期的鹽海開采遺跡、礦業(yè)活動遺跡、礦業(yè)制品等均屬于二級(重要)礦業(yè)遺跡景觀．由計算得到的級別特征值更清楚地表明該評價對象接近一級(珍稀)與二級(重要)的程度．根據(jù)文獻(xiàn)[1]在進(jìn)行礦山公園礦業(yè)遺跡評價時，有一項(xiàng)屬于一級，即可申請國家級，因此，也從側(cè)面反映了應(yīng)城國家礦山公園申報國家級是正確的決策，同時評價結(jié)果也與現(xiàn)場考察報告的結(jié)論相吻合．

3 結(jié) 論

1)主客觀綜合賦權(quán)法，綜合主觀權(quán)重法和客觀權(quán)重法的優(yōu)點(diǎn)，得到各指標(biāo)的權(quán)重，更加科學(xué)，客觀，并利用可拓學(xué)對應(yīng)城國家礦山公園礦業(yè)遺跡進(jìn)行了綜合評價，得到結(jié)果與現(xiàn)場考察報告符合，表明評價結(jié)果可靠．本文提出的評價方法在應(yīng)城國家礦山公園礦業(yè)遺跡評價中得到了較好的應(yīng)用，可為礦業(yè)遺跡、地質(zhì)遺跡的評價提供參考借鑒．

2)由計算得到的級別特征值可更清楚地顯示出被評價對象接近相鄰某一級的程度，即該級別與相鄰級別轉(zhuǎn)化程度，為決策者決策時提供一定的支撐．