主客觀權(quán)重相結(jié)合的湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力綜合評價

薛黎明，龔 爽，崔超群，佘永明，黃 瑜，孔令斯

（中國礦業(yè)大學 （北京）資源與安全工程學院，北京 100083）

經(jīng)濟研究

主客觀權(quán)重相結(jié)合的湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力綜合評價

薛黎明，龔 爽，崔超群，佘永明，黃 瑜，孔令斯

（中國礦業(yè)大學 （北京）資源與安全工程學院，北京 100083）

為了改進礦產(chǎn)資源可持續(xù)力模糊綜合評價模型，提高其科學性和客觀性，本文采用改進的層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的主客觀權(quán)重組合法來確定礦產(chǎn)資源可持續(xù)力綜合評價中各指標的權(quán)重值，與以往的單一賦權(quán)法相比，權(quán)重確定更加合理。在此基礎上，將組合權(quán)重法和分級模糊綜合評價法有機結(jié)合，進行了湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力綜合評價。實例分析表明，根據(jù)該方法得到的礦產(chǎn)資源可持續(xù)力綜合評價結(jié)果具有一定的科學合理性，對相關(guān)領域的定量化研究有重要的參考價值和推廣意義。

礦產(chǎn)資源可持續(xù)力；改進的層次分析法；熵權(quán)法

湖南省礦產(chǎn)資源豐富，種類齊全、配套程度較高，被譽為“有色金屬之鄉(xiāng)”和“非金屬之鄉(xiāng)”，全省礦產(chǎn)資源潛在價值約為1.2萬億元，排全國第16位［1］。據(jù)湖南省地質(zhì)部門統(tǒng)計，截至2007年底，探明礦產(chǎn)1196處，發(fā)現(xiàn)各類礦床點6000余處，已發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)120種，占全國已發(fā)現(xiàn)171種礦產(chǎn)的70.18%，已探明儲量的礦產(chǎn)101種，占全國已探明儲量156種礦產(chǎn)的53.21%，位居國內(nèi)前五位的有41種。其中鎢、鉍、普通螢石等11種礦種的保有資源儲量居全國之首，錳、鈷、重晶石等8種礦種居全國第二，錫、鈾、金剛石等6種居第三，居國內(nèi)前10位的有64種。在全省獨立核算工業(yè)企業(yè)中，礦業(yè)（含采選、金屬和非金屬制品、金屬冶煉和壓延加工）總產(chǎn)值2793.55億元，占全省工業(yè)總產(chǎn)值的33.0%［2－3］。鑒于湖南省礦業(yè)在全省工業(yè)發(fā)展中的重要地位，其可持續(xù)發(fā)展狀況成為湖南省政府和社會普遍關(guān)注的問題。因此，如何評價其礦產(chǎn)資源可持續(xù)力發(fā)展的水平成為重要的研究內(nèi)容。

由于權(quán)重的確定對于多指標綜合評價結(jié)果的科學合理性具有重要的影響，因此對于礦產(chǎn)資源可持續(xù)力的綜合評價而言，權(quán)重的確定顯得尤為重要。一些學者對于礦產(chǎn)資源可持續(xù)力綜合評價進行了相關(guān)研究［4－10］，在評價模型及指標體系的構(gòu)建上取得了較多的成果，然而大部分文獻對于評價過程中權(quán)重的確定未做深入研究，少數(shù)幾篇文獻［4－5］采用單一的主觀賦權(quán)法，完全按照專家經(jīng)驗確定權(quán)重，沒有考慮評價指標的數(shù)字特征，過于主觀。文獻［6］～［9］采用了專家調(diào)查法和層次分析法聯(lián)合確定權(quán)重，其中層次分析法建立的判斷矩陣由于需要不斷進行一致性檢驗，直至其滿足為止，所以計算量相當大。文獻［10］利用客觀賦權(quán)法確定權(quán)重，將指標重要性同等化，忽視了決策者的經(jīng)驗和知識等主觀信息，難免會出現(xiàn)權(quán)重系數(shù)不合理等情況。

因此，為了避免單一賦權(quán)法的弊端，本文采用改進的層次分析法和熵權(quán)法結(jié)合的組合權(quán)重法確定礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價中各指標的權(quán)重值。在此基礎上，運用模糊數(shù)學的方法對湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力進行分級綜合評價。

1 確定主客觀權(quán)重

1.1 基于改進的AHP法的主觀權(quán)重的確定

改進的AHP法即層次分析法的標度擴展法，運用AHP法計算權(quán)重時，需要對判斷矩陣反復進行一致性檢驗，若需要比較的元素有n個，則只建立判斷矩陣就要進行n（n－2）/2次的比較判斷，而礦產(chǎn)資源可持續(xù)力系統(tǒng)是一個十分復雜的時空交互影響的多層巨系統(tǒng)［6］，系統(tǒng)指標較多，n值較大，計算量非常大，另外實際計算過程中常因判斷矩陣無法通過一致性檢驗而導致決策困難。采用改進的層次分析法來確定判斷矩陣時，不論采用什么標度，構(gòu)造的判斷矩陣都是一致的，不需進行一致性檢驗，大大簡化計算過程，方法簡便，便于利用［11－12］。

改進的AHP法基本步驟如下：根據(jù)專家經(jīng)驗對n個評價指標進行比較，按照重要性進行排序：x1≥x2≥…≥xn，將xi與xi＋1的標度值之比記為ti，然后根據(jù)傳遞性可計算其他元素的值，得出的判斷矩陣見式（1）。

式（1）中判斷矩陣R具有一致性，不需要進行一致性檢驗，據(jù)此得出的各項指標權(quán)重見式（2）。

式中：wi為礦產(chǎn)資源可持續(xù)力各評價指標的主觀權(quán)重值；rij為判斷矩陣R中第i個元素與第j個元素相比的標度值，其涵義見表1。

表1 判斷矩陣標度及涵義

1.2 基于熵權(quán)法的客觀權(quán)重的確定

根據(jù)信息論的基本原理，信息是系統(tǒng)有序程度的度量，而熵是無序程度的度量［13］。利用信息熵獲得的客觀熵權(quán)并不表示指標在實際意義上的重要性系數(shù)，而是各指標在競爭意義上的激烈程度系數(shù)，它依評價對象的取值不同而有所變化。熵權(quán)法能夠準確反映礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價指標的信息量，可有效解決礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價指標信息量大、量化難的問題。

熵權(quán)法的基本思路如下：礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價指標體系分為目標層、準則層和要素層［6］，每個要素層的指標集U＝｛u1，u2，…，un｝是由評價要素的n個指標組成的集合；評判集Q＝｛q1，q2，…，qm｝是由m種評價組成的集合，通常取為很強、較強、中等、較差、很差。對于U中的每個指標ui做一次評價，可得到U到Q的一個模糊映射f（ui），根據(jù)模糊變換原理，模糊映射最終可以確定一個模糊評判矩陣F（式（3））［14］。

1.3 綜合權(quán)重的確定

綜合權(quán)重ai如式（7）所示。

2 礦產(chǎn)資源可持續(xù)力綜合評價方法

本文采用三級模糊綜合評判的方法對礦產(chǎn)資源可持續(xù)力進行綜合評價。

4）以上為對要素層進行一級模糊綜合評判的步驟，最終得出要素層十個要素的最終評判結(jié)果，然后對準則層進行二級模糊綜合評判，得出準則層發(fā)展力和協(xié)調(diào)力的模糊綜合評判結(jié)果，最終對目標層進行三級模糊綜合評判，得出目標層可持續(xù)力的評判結(jié)果。礦產(chǎn)資源可持續(xù)力各級綜合評價步驟見圖1。

圖1 礦產(chǎn)資源可持續(xù)力各級綜合評價步驟

3 湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力實證評價

湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價指標與評價標準見表2，由于礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價指標體系包含3個層次，10種要素，34項指標，進行綜合評判時計算量較大，限于篇幅，僅以第一個要素——資源稟賦與開發(fā)條件的綜合評判為例進行詳細說明。

首先確定資源稟賦與開發(fā)條件的因素集U和評判集Q。據(jù)表可知U＝｛人均主要礦產(chǎn)保有儲量潛在價值，礦產(chǎn)資源壓力指數(shù)，主要礦產(chǎn)資源聚集度，地質(zhì)勘查程度，礦產(chǎn)資源開發(fā)條件｝，Q＝｛很強、較強、中等、較差、很差｝。依照評判集Q將資源稟賦與開發(fā)條件的各指標分為5種等級。對資源稟賦與開發(fā)條件的水平進行綜合評價的基本步驟如下所示。

3.1 改進的層次分析法確定主觀權(quán)重

1）依照調(diào)查的專家意見及相關(guān)資料，對各評價指標得出如下序關(guān)系：潛在價值＞勘查程度＞開發(fā)條件＞資源聚集度＞壓力指數(shù)。

2）通過專家調(diào)查可確定各指標的相對重要性：r12＝1.2，r23＝1.7，r34＝1.6，r45＝1.8。

3）根據(jù)式（1）得出判斷矩陣R。

表2 湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價指標與評價標準表

4）根據(jù)式（2）可得各指標的主觀權(quán)重值：w1＝0.357，w2＝0.298，w3＝0.175，w4＝0.11，w5＝0.061。依次表示潛在價值、勘查程度、開發(fā)條件、資源聚集度、壓力指數(shù)的主觀權(quán)重值。

3.2 求評判矩陣F

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)，采用模糊統(tǒng)計的方法求得各指標的隸屬度，再將其進行歸一化處理，可得資源稟賦與開發(fā)條件的評判矩陣。

3.3 由熵權(quán)法確定客觀權(quán)重

1）根據(jù)矩陣F及式（4），計算可得各指標的熵值為：e1＝0.379，e2＝0.724，e3＝0.914，e4＝0.758，e5＝0.785。

2）根據(jù)式（5）得總熵值為：E＝3.56。

3）根據(jù)式（6）可得潛在價值、勘查程度、開發(fā)條件、資源聚集度、壓力指數(shù)的客觀權(quán)重：v1＝0.431，v2＝0.192，v3＝0.06，v4＝0.168，v5＝0.149。

3.4 求組合權(quán)重

根據(jù)式（7）可得組合權(quán)重向量為A＝［0.618，0.229，0.042，0.074，0.037］，依次代表潛在價值、勘查程度、開發(fā)條件、資源聚集度、壓力指數(shù)的權(quán)重值，該權(quán)重即為由改進的層次分析法和熵權(quán)法結(jié)合求得的資源稟賦與開發(fā)條件的最終權(quán)重。

3.5 計算評判結(jié)果

根據(jù)式（8）計算評判結(jié)果：B11＝［0.439，0.28，0.1525，0.1033，0.0249］。

3.6 對B11進行加權(quán)平均

4 湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價分析

圖2 湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力各項指標等級評價因子

圖2中指標U11和U21等級評價因子趨近于2，即等級在“較強”附近，而指標U14、U15和U25等級評價因子趨近于4，維持在“較差”附近，其余指標均趨于“中等”。根據(jù)以上綜合評價結(jié)果，認為湖南省在全國范圍內(nèi)具有中等礦產(chǎn)資源可持續(xù)力，其優(yōu)勢為資源稟賦與開發(fā)條件和資源轉(zhuǎn)化效率，主要表現(xiàn)為人均主要礦產(chǎn)保有儲量潛在價值大，共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用率和接替資源支撐強度較好。不足為環(huán)境影響和智力水平，主要表現(xiàn)為三廢污染指數(shù)較高，礦業(yè)科技人員流失嚴重，科技貢獻增長率較低，萬人在校大學生數(shù)低于全國平均水平。如能進一步改善礦業(yè)智力情況，將有助于湖南省礦產(chǎn)資源可持續(xù)力水平的提升。經(jīng)過向湖南省統(tǒng)計局、國土資源廳、環(huán)保局的有關(guān)專家調(diào)查，上述評價結(jié)果與實際基本相符，表明本文的評價方法和結(jié)果具有一定的科學性和合理性。

5 結(jié) 論

1）考慮到權(quán)重在綜合評價中的重要性，本文在以往單一賦權(quán)法的基礎上進行了優(yōu)化，采用改進的層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的主客觀組合權(quán)重法對礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價模型進行了修正，使主觀和客觀相統(tǒng)一，賦權(quán)方法更加合理，更符合實際。

2）針對礦產(chǎn)資源可持續(xù)力評價指標體系具有的多層次多指標的特點，采用改進的AHP法確定權(quán)重，和傳統(tǒng)AHP法相比，判斷矩陣無需再進行一致性檢驗，大大減少了評價過程中的計算量。

3）對得出的綜合評價結(jié)果進行加權(quán)平均，使最終的評價結(jié)果更加直觀，便于統(tǒng)計和分析。

4）本文最終的結(jié)果為對同一時間段內(nèi)同一區(qū)域礦產(chǎn)資源可持續(xù)力各指標間進行的對比分析，以便于發(fā)現(xiàn)區(qū)域各指標的優(yōu)勢和不足。還可以運用此模型進行同一時間段內(nèi)不同區(qū)域間的礦產(chǎn)資源可持續(xù)力橫向比較評價，或者進行同一區(qū)域在不同時間段內(nèi)的礦產(chǎn)資源可持續(xù)力動態(tài)發(fā)展縱向評價。

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Sustainable power comprehensive evaluation of hunan mineral resources combining subjective weight with objective weight

XUE Li－ming，GONG Shuang，CUI Chao－qun，SHE Yong－ming，HUANG Yu，KONG Ling－si
（Faculty of Resource ＆Safety Engineering，China University of Mining ＆ Technology （Beijing），Beijing 100083，China）

For the sake of improving the fuzzy comprehensive evaluation model of the degree of sustainable of mineral resources and promopting its scientific and objectivity，improved analytic hierarchy process and entropy method of the subject and object weights combined method are both used in this paper to determine the weights of every index of the evaluation degree of sustainable development of mineral resources，compared with the conventional single weighting method，the method mentioned in this paper makes the weights more reasonable.On this basis，the method of comprehensive assessment of the mineral resources was used in Hunan province，by putting combined weighting method with grading fuzzy comprehensive evaluation method organic.The analysis of examples indicate that the consequences of evaluation of sustainable of mineral resources in this method are in accord with the actual，thus it can be indicated that this method is scientific in the research of the application of the comprehensive assessment of the mineral resources and has a certain reference value and popularization meaning in the quantitative research.

m ineral resources sustainable power；improved analytic hierarchy process；entropy method

薛黎明（1976－），女，博士，吉林榆樹人，副教授，主要從事資源與環(huán)境經(jīng)濟方面的教學與研究工作。E－mail：liming－xue＠163.com。

F407.1

A

1004－4051（2015）09－0044－06

2014－12－14

國家科技支撐計劃課題資助（編號：2012BAB11B02）

地質(zhì)找礦