基于主客观综合赋权的矿业遗迹可拓学评价

李小伟 徐以艳 郭 飞 张业明

(1． 湖北冶金地质研究所(中南冶金地质研究所)， 湖北 宜昌 443003； 2． 湖北交通职业技术学院 公路与轨道学院， 武汉 430079； 3． 三峡大学 土木与建筑学院， 湖北 宜昌 443002)

矿业遗迹综合评价是保护和利用矿业遗迹的重要科学依据[1]．目前，对于矿业遗迹的评价方法单一，主要包括定性[2]与定量评价两种，其中定量评价包括模糊综合评价法，如涂海丽等[3]，张明[4]，王铠铭等[5]利用该方法开展相关评价．但在确定权重时，往往带有强烈的主观色彩，一定程度影响评价结果的准确性．

矿业遗迹评价是复杂的矛盾问题．近年来，以蔡文教授为首的中国学者提出原创性横断学科—可拓学[6]，将矛盾问题转化为相容问题，促使问题的解决．本文针对目前层次分析法在确定矿业遗迹评价指标权重主观性强这一缺点，引入熵权法[7]采用主客观组合赋权法确定评价指标权重[8]．同时针对矿业遗迹评价方法单一，引入可拓学理论，以应城国家矿山公园为例开展矿业遗迹评价，综合评价流程如图1所示．

图1 矿业遗迹综合评价流程图

1 基于主客观综合赋权的可拓评价方法

1.1 基于层次分析法和熵权法的综合赋权法

对于层次分析法和熵权法的介绍可参考文献[9]，这里不再赘述.对于主客观综合赋权，主要采用熵权法的差异性系数对AHP权重进行修正，得出优化权重组合，计算公式如式(1)：

(1)

1.2 基于可拓学理论的可拓评价方法

基于可拓学理论的矿业遗迹评价为物元评价，故以物元为例，其评价的步骤如下．

1)确定量值域

M=[O，C，V]=

其中，Oj表示矿业遗迹等级，ci(i=1，2，…，n)为其物理特征，这里表示评价标准的各项指标，vij为量值域即为各指标在不同评价等级中的取值范围．

2)确定量域

M=[O，C，V]=

其中，Op表示矿业遗迹等级的全体，vip表示Op关于因素ci各等级所有取值范围的综合即为量域．

3)确定待评物元

(4)

其中，Op为待评估的矿业遗迹；ci为影响评价等级的指标，vi表示Op关于ci的量值，由专家打分求平均值得到．

4)关联函数的确定

关联函数Kt(vi)的数值表示评价单元某标准范围的隶属程度，其意义见表1[9]．

表1 关联函数的意义

由于待评价矿业遗迹指标的最优点在区间的右端点处取得，本文选用简单关联函数进行分析，则单项指标关于各等级t的关联度计算公式如下：

(5)

5)多指标综合关联度的确定[10]

(6)

6)评价等级和级别变量特征值的确定

(t=1，2，…，r) (7)

为待评价对象所属级别特征值，从其数值大小可以判断待评价物元偏向相邻某一级的程度．

2 工程实例应用

2.1 指标体系

以已建成的应城国家矿山公园为例，对其矿业遗迹进行综合评价．参照文献[1]，本文将矿业遗迹评价指标分为资源价值和可开发利用价值两部分共8项指标．

2.2 基于可拓学理论的定量评价

2.2.1 各指标权重

为了保证权重结果的科学性与实用性，选取了7位相关专家参与问卷调查，专家根据各矿业遗迹的具体情况，针对评价指标体系按5个等级打分，求算术平均值，得到原始数据见表2，并利用上述方法进行计算，从而得到应城国家矿山公园矿业遗迹综合评价体系中各因素和因子的权重见表3．

表2 各矿业遗迹各指标得分表

注：表中a表示江汉平原云应盆地古近系盐类矿床典型剖面；b表示典型石膏矿矿脉的赋存形式；c表示板内凹陷盆地型温泉；d表示明清矿硐遗迹；e表示建国初期的石膏矿硐遗迹；f表示不同历史时期的盐海开采遗迹；g表示矿业活动遗迹；h表示矿业制品．

表3 评价指标权重分配表

为了体现各指标内部的数据信息，本节还采用熵权法计算了各指标的权重．由于这些指标均为效益型，因此对表2数据采用式(1)进行无量纲处理，再根据式(3)～(6)，由熵权法得到各指标权重Wej=(0.126，0.153，0.156，0.139，0.092，0.083，0.135，0.115)．由式(7)得到组合权重为Wj=(0.272，0.213，0.100，0.147，0.059，0.054，0.037，0.119)．

2.2.2 可拓评价

得到各指标权重后，利用可拓学理论中优度评价法计算得到矿业遗迹分级．根据文献[1]将矿业遗迹景观分为4级，一级(珍稀)、二级(重要)、三级(一般)、四级．以江汉平原云应盆地古近盐类矿床典型剖面为例，分析如下．

1)构造物元．

2)构造量值域和量域如表4所示．

3)计算关联函数值．

根据式(8)可计算得到关联函数值如表5所示．

根据前述的综合权重Wj=(0.272，0.213，0.100，0.147，0.059，0.054，0.037，0.119)，由式(12)可求得多指标综合关联度如下：

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

则说明江汉平原云应盆地古近盐类矿床典型剖面属于一级(珍稀)．由式(10)～(11)计算得到级别特征值为1.49，也可以看出，在一级(珍稀)和二级(重要)之间，江汉平原云应盆地古近盐类矿床典型剖面更接近一级．同理，可以得到另外7个矿业遗迹的等级及级别特征值见表6．

表4 矿业遗迹分级的量值域和量域

表5 各评价指标的关联函数值

表6 应城国家矿山公园矿业遗迹分级表

注：表中各符号意义同表2．

2.2.3 结果分析

根据可拓学理论得到结果，分析可知，应城国家矿山公园矿业遗迹中，江汉平原云应盆地古近系盐类矿床典型剖面及建国初期的石膏矿硐遗迹为一级(珍稀)矿业遗迹景观；典型石膏矿矿脉的赋存形式、板内凹陷盆地型温泉、明清矿硐遗迹、不同历史时期的盐海开采遗迹、矿业活动遗迹、矿业制品等均属于二级(重要)矿业遗迹景观．由计算得到的级别特征值更清楚地表明该评价对象接近一级(珍稀)与二级(重要)的程度．根据文献[1]在进行矿山公园矿业遗迹评价时，有一项属于一级，即可申请国家级，因此，也从侧面反映了应城国家矿山公园申报国家级是正确的决策，同时评价结果也与现场考察报告的结论相吻合．

3 结 论

1)主客观综合赋权法，综合主观权重法和客观权重法的优点，得到各指标的权重，更加科学，客观，并利用可拓学对应城国家矿山公园矿业遗迹进行了综合评价，得到结果与现场考察报告符合，表明评价结果可靠．本文提出的评价方法在应城国家矿山公园矿业遗迹评价中得到了较好的应用，可为矿业遗迹、地质遗迹的评价提供参考借鉴．

2)由计算得到的级别特征值可更清楚地显示出被评价对象接近相邻某一级的程度，即该级别与相邻级别转化程度，为决策者决策时提供一定的支撑．