基于层次分析法的和谐矿区评价体系研究.pdf

第3 6 卷第6 期 中国矿业大学学报 V 0 1 ．3 6N o ．6 2 0 0 7 年1 1 月J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y N o v ．2 0 0 7 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 Z 0 0 7 0 60 8 4 8 0 5 基于层次分析法的和谐矿区评价体系研究 张万红1 ，陈振斌2 1 ．中国矿业大学研究生院．江苏徐州2 2 1 0 0 8 2 ，中国矿业大学管理学院，江苏徐州2 2 1 1 1 6 摘要基于可持续发展和和谐社会理论的观点，阐述了和谐矿区的内涵和特征．鉴于和谐矿区多 维的内涵特征，使用相关分析法对收集到的矿区经济、社会、资源、环境、安全等方面的指标进行 筛选．在此基础上，对3 5 位专家进行调查，根据专家打分情况分别使用确定型层次分析法 A H P 和不确定型层次分析法计算指标的权重，构建了和谐矿区评价指标体系．同时，说明了使 用该评价体系时在评价标准选取、指标赋值、指标赋权等方面应该注意的问题．结果表明；该体系 具有系统化、定量化、规范化的特性，为矿区的和谐发展提供了建立信息反馈和调控机制的基础． 关键词和谐矿区} 评价体系；层次分析法 A H P 中图分类号F4 0 7 文献标识码A A s s e s s m e n tS y s t e mo fH a r m o n i o u sM i n i n gA r e aB a s e d o nA n a l y t i cH i e r a r c h yP r o c e s s Z H A N GW a n - h o n 9 1 ，C H E NZ h e n b i n 2 1 ．G r a d u a t eS c h o o l ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g8 LT e c h n o l o g y ，X u z h o u ，J i a n g s u2 2 1 0 0 8 tC h i n a , 2 ．S c h o o lo fM a n a g e m e n t ．C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y ，X u z h o u ．J i a n g s u2 2 1 1 1 6 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o n n o t a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i co ft h eh a r m o n i o u sm i n i n ga r e aw e r ee x p o u n d e d b a s e do nt h et h e o r i e so fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta n dh a r m o n i o u ss o c i e t y ．I nv i e wo ft h em u l t i d i m e n s i o no ft h ec o n n o t a t i o n ，t h ec o r r e l a t i o na n a l y s i sm e t h o dw a su s e dt oc h o o s et h ei n d e x e s c o l l e c t e df r o ms o m ea s p e c t so fe c o n o m y ．s o c i e t y ，r e s o u r c e ，e n v i r o n m e n t ，s a f e t yi nm i n i n ga r e a ．T h ec e r t a i nt y p eo fa n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s A H P a n dt h eu n c e r t a i nt y p eo fA H Pw e r e u s e dt Oc o n f i r mt h ew e i g h to ft h ei n d e x e sb a s e dO nt h eq u e s t i o n n a i r eo f3 5e x p e r t s ，a n dt h e n t h ea s s e s s m e n ti n d e xs y s t e mw a sp r o p o s e d ．T h es t a n d a r d ，w e i g h t ，a n dv a l u ef o rt h ei n d e x s h o u l db ec a r e f u l l ya r r a n g e di na c t u a la p p l i c a t i o n ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es y s t e mi so ft h e c h a r a c t e r so fs y n t h e s e s ，q u a n t i f i c a t i o na n dr e g u l a t i o n ，w h i c hp r o v i d e sab a s i sf o rt h em e c h a n i s mo ff e e d b a c ka n dr e g u l a t i o nf o rh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n to fm i n i n ga r e a ． K e yw o r d s h a r m o n i o u sm i n i n ga r e a ；a s s e s s m e n ts y s t e m ；a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s A H P 矿区是以矿物开采、加工为主导产业发展起来 并走上工业化道路的一类社区，简言之，矿业社 区“1 ．矿区在享受矿业活动所带来的物质成果的同 时，其生态环境也遭到了严重的破坏．于是矿区的 可持续发展就受到了很多学者的关注．目前对矿区 可持续发展的评价主要是考察矿区的R E E S 系统 收稿日期2 0 0 7 0 2 2 5 基金项目教育部研究生教育剖新计划项目 c 一0 6 0 8 ；中国矿业大学科研基金项目 O X 0 6 0 1 6 6 作者简介张万红 1 9 6 3 一 ，男，河南省洛阳市人，教授，博士生导师，工学博士，从事矿山灾害防治与循环经济、科技与教育管理方面的 研究． E - I l m i l w h z h a n g c u m t ．e d u ．c n T e l t0 5 1 68 3 8 8 5 7 8 5 万方数据 第6 期张万红等基于层次分析法的和谐矿区评价体系研究8 4 9 各个组成部分 资源、经济、环境、社会 的状况”’5 ] ． 但是近年来矿区内安全事故频发，安全问题已经成 为评价矿区发展的一个重要因子．因此，构建以人 为本的和谐矿区不仅可以实现矿区的可持续发展， 也将为和谐社会的建设做出贡献． 层次分析法 A H P 是一种实用的多准则决策 方法．它把一个复杂问题表示为有序的梯阶层次结 构，通过人们的判断对次策方案的好坏进行排 序[ 6 ] ．常规的A H P 又称确定型A H P ，是建立在专 家对指标间相对重要性判断的基础上的．近年来一 种支持专家模糊判断的不确定型A H P 改进的 A H 口⋯ 也受到了人们的关注，它能更好地适用 于对非线性系统的评价问题． 本文基于A H P 法，综台矿山生态系统评价理 论、煤矿开采安全评价理论、矿区可持续发展评价 理论、和谐社会评价理论等领域的有关知识，提出 了一套完善的和谐矿区评价体系．该体系的构建不 仅建立起矿区和谐发展的反馈和调控机制，同时也 为政府制定矿区发展的相关政策提供了理论基础． 1 和谐矿区的内涵特征和评价目的 1 ．1 和谐矿区的内涵、特征 目前对和谐矿区内涵的表述千差万别o ] ，显示 了这一概念的丰富性和复杂性．笔者认为从物理空 间和社会关系两个角度来理解和谐矿区，更有利于 把握和谐矿区概念的本质意义，更有利于从理论上 整合和谐矿区的丰富含义．从物理空间的视角来 看，构建和谐矿区就是要和谐地处理矿区内经济系 统、资源系统、生态系统、社会系统等方面的关系f 从社会关系的视角来看，建设和谐矿区就是和谐地 处理人与人的关系，人与矿区的关系，矿区与外界 的关系．为此，将和谐矿区的内涵定位为在生态环 境容量的限制下，通过最大程度地、高效地利用矿 产资源，保证矿区经济、社会的发展．实现人与人、 人与矿区、矿区与外界的和谐共生、共处． 和谐矿区应该具有七个特征．首先，和谐矿区 是经济发展充满活力的矿区；第二，和谐矿区是居 民生活殷实富裕的矿区；第三，和谐矿区是生态环 境优美整洁的矿区；第四，和谐矿区是资源节约循 环利用的矿区；第五，和谐矿区是企业生产安全高 效的矿区；第六，和谐矿区是公平正义安定有序的 矿区；最后，和谐矿区是居民共享发展成果的矿 区． T ．2 和谐矿区评价的目的 对和谐矿区进行综合评价的目的，就是通过定 量分析与定性分析相结合，来进一步深刻理解社会 主义科学发展观的本质内涵；来建立起一种对煤炭 行业矿区和谐发展的信息反馈机制和高教的调控 机制．和谐矿区评价体系是在对矿区的R E E S 系 统进行调查分析的基础上，按照图l 中技术路线构 建的．和谐矿区评价体系能清晰地反映各矿区的现 状和发展态势，为和谐矿区提供了建设标准．同时 还使得和谐矿区的概念变得更加具体，和谐矿区的 建设更具操作性．因此，建立和谐矿区评价体系是 实现矿区和谐发展的必然要求． 矿区可持续发展砰忻理 和请社会评价理论 矿区的R E E S 系统调查 矿区主要问髓和发展趋势 影响目索识别 与筛选 确定评价方法、 评价论证 矿区和谐 现状分 析，趋势 预测 和诮矿区 建设的反 馈与嚼睦 措施 跟踪监测、动态管理 评价指标内容， 结构、标准 二] [ 评价指标赋扳『 图1和谐矿区评价体系构建的技术路线 F i g ，1 F l o ws h e e to fb u i l d i n ga s s e s s m e n t s y s t e mo fm i n i n g8 t e a 2 和谐矿区评价指标体系的构建 根据和谐矿区多维的内涵特征，采取单一的指 标来度量和谐矿区发展水平是不够的，有必要构建 一个复合指标体系来测定矿区的和谐程度．这也是 对和谐矿区分析和评价的基础．因此本研究就是要 构建一个能够最大限度反映和谐矿区内涵的和谐 矿区评价指标体系． 21 评价指标的筛选 通过专家咨询法和理论分析法来收集有关的 数据、信息，可以初步得到和谐矿区评价指标，将各 项指标归到不同的纵剖面和横剖面，形成和睹矿区 的一般评价指标体系．这个指标体系不可避免地会 出现重复交叠、涵义模糊的现象，同时某些指标的 定义和量纲也存在进一步商榷的地方。因此，通过 选取有代表性的矿区进行调查，得到一些数据后， 利用S P S S 分别对各个层面的指标进行二元变量 的相关分析 相关系数采用P e a r s o n 相关 来剔除 重复的指标．再进一步明确含义模糊的指标，从而 得到最终的指标体系． 22 指标体系的结构 按照和谐矿区评价的目的，结合指标选取的科 万方数据 8 5 0中国矿业大学学报 第3 6 卷 学性、系统性、独立性、可操作性的原则，和谐矿区 评价指标体系采用平行模块式的结构 如图2 ．将 从经济发展、生活质量、生态环境、资源利用、安全 生产，公平有序、社会机会等七个方面来综合评价 和谐矿区．这七个准则又分别包括具体的定性和定 量指标． 目标层 准则层 指标层 图2 和谐矿区指标体系结构 F i g ．2 I n d e xs y s t e ms t r u c t u r eo fm i n i n ga r e a 23 评价指标的权重 一 建立和谐矿区指标体系，还要对评价指标进行 赋权．在众多赋权方法中．层次分析法 A H P 应用 最为广泛．A H P 是由美国匹斯堡大学S a t t y 教授 提出的，它能将复杂问题层次化，将定性问题定量 化．大致可以分为以下4 个步骤 1 构造两两成对比较的判断矩阵A 矩阵A 一 n 。 。，其中d i 为判断矩阵中第i 行第j 列的数值，代表第i 个指标与第J 个指标的相 对重要程度． 表1判断矩阵的比较标度殛其含义 T a b l e l M e a n i n go fv a l u e si nt h ej u d g i n gm a t r i x 标度含义 两个因紊相比，具有同等的重要性 两十因素相比，前者比后者稍微重要 两个因素相比，前者此后者明显萱要 两个因素相比，前者比后者强烈重要 两个因素相比，前者比后者极端重要 表示上述相邻判断的中间值 2 计算各指标的权数 第l 步，计算判断矩阵各行元素的乘积M ，一 Ⅱd 。，i 一1 2 ，⋯，n ． 』一1 第2 步，计算n 次方根W 。一册匠，i 一1 ，2 ， ⋯n ． 第3 步，对向量做归一化处理 Ⅳ。毒L ，i 一1 ⋯2 ．．．。 ∑w ， 3 一致性检验 第1 步，计算出判断矩阵的最大特征根A 。 耋鬻， A W 。表示向量A w 的第“ 蒜 第2 步，计算一致忭指标c i A “x - - _ n ，式中 n 为判断矩阵的阶数． 第3 步，计算一致性比率C R j C 盯I ，其中R I 为随机一致性指标，见表2 ． 如果判断矩阵氓一面C 1 0 1 时，则此判断矩 阵具有满意的一致性，得到的W 一 w 。，w ’．_ ， W 。 即为所要求各指标的权重．否则就需要对判断 矩阵进行调整． 表2 随机一致性指标 T a b l e2 V a l u e 9o ft h er a n d o mc o n s i s t e n c yi n d e x n1234567 4 计算各层元素的综合权重 重复进行上述的2 ，3 来分别求出准则层和 措施层的各指标相对于其上一层次的权重，然后将 准则层各个指标与其下属的措施层指标的权重相 结合，并进行一致性检验，确定综合权重． 本研究中，邀请了3 5 位来自矿区的管理人员、 技术人员和生产人员按照由表1 的方法进行打分． 其中，2 4 位人员在比较两个指标相对重要程度时， 给出了确定的数值，这可以使用常规的A H P 又称 确定型A H P 按照上述4 个步骤分别计算出每位 专家给出的权重．然而，有1 1 位人员对和谐矿区各 指标及它们之间的关系不大了解，在比较两个指标 相对莺要程度时只能给出一个范围值的判断．譬如 在对经济发展指标和生态环境指标进行两阿比较 时给出了2 ～4 的范围值，这表明经济发展和生态 环境相对重要性之比在2 ～4 的范围之内．这时就 必须使用改进的A H P 又称不确定型A H P 来计 算各指标的权重．目前关于不确定型A H P 算法的 探讨很多，这里采用文献E 8 3 的算法．该算法将可信 度引入到专家的判断矩阵，通过构造模糊评判因子 矩阵来调整判断矩阵，然后使用上述步骤z 中的方 根法计算各指标的权重． 根据3 5 位专家的打分情况分别使用确定型 A H P 和不确定型A H P ，其中有2 9 位专家的判断 通过一致性检验，将他们的判断结果平均即得各指 标的综合权重，如表3 ． 。o o ，。㈨ 2 万方数据 第6 期 张万红等基于层次分析法的和谐矿区评价体系研究 表3 和谐矿区评价指标体系 T a b l e3A s s e s s m e n ti n d e xs y s t e mo ft h e h a r m o n i o u sm i n i n ga r e a 2 ．4 综合评价值的确定 1 指标无量纲化处理 由于指标层 共有3 7 个指标 的各指标的量纲 不是统一的，无法进行比较，所以为了避免计算结 果受到指标量纲和数量级的影响，保证其具有客观 性和科学性，要在运算前对原始数据 定性指标通 过专家咨询法获取 进行无量纲化处理． 在此，采用直线型的方法将指标标准化．对于 正向指标 越大越好 。计算公式为，i 一 二[ 型 也} 对于逆向指标 越小越好 ，计算公式 为 一 坐[ L ．式中， 为第i 项指标的评价 Z ⋯一X i m 女n 标准值l 矗为第i 项指标的原始值隅～为第i 项指 标的最大原始值；z 。为第i 项指标的最小原始值． 2 计算综合评价值 3 7 Q ∑”。，。 式中；Q 为该矿区和谐发展指数得分值； 为该矿 区第i 项指标的评价标准值；W l 为第i 项指标的权 重．Q 越接近于1 ，则此矿区越接近和谐矿区． 和谐程度 l 二二二二二二二 0l 图3 和谐发展指数示意 F i g ．3 I n d e xo fh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n t 3 评价体系应用的讨论 3 ．1 评价标准的相对性 由于我国幅员辽阔，矿区的自然条件差异大， 矿区的发展水平不平衡，很难用统一的标准去评价 差异性较大的矿区．因此，和谐矿区没有绝对的评 价标准，任何标准都是相对的．评价标准的选择可 依据评价目的来定．如果评价的目的是建立不同矿 区和谐程度的序列谱，那么可以选择不同矿区相同 指标在同一时间断面的最值 正向指标取最大值， 逆向指标取最小值 ；如果评价的目的是为了了解 某一矿区和谐程度的变化情况，则可以选择该矿区 不同时间同一指标的最值 正向指标取最大值，逆 向指标取最小值 ． 3 ．2 评价指标的赋值 指标赋值是量化评价的基础，由于指标构成的 多样性，对指标赋值也有多种方法．在和谐矿区指 标体系中，经济发展、生态环境、资源利用等准则中 的指标可以通过查阋相关的统计年报得到；而生活 质量、社会机会等准则中的一些定性指标则难以量 化，一般采取专家定性分析主观赋值方法来获得． 3 ．3 评价指标的权重分配 确定指标权重的方法很多，基本上可以分为两 大类，即主观赋权法和客观赋权法．这两种方法各 有其优缺点．本研究中和谐矿区评价指标体系中的 权重是通过层次分析法 A H P 确定的．在实际应 用和谐矿区评价体系中，可以根据收集到的样本数 据分别使用层次分析法和熵权系数法 客观赋权 法 赋权，再进行适当组合，使权重分配更符合研究 问题的实际[ 1 0 - t 1 ] ． 万方数据 8 5 2 中国矿业大学学报第3 6 卷 4结论 和谐矿区是煤炭行业落实科学发展观的一种 新型矿区治理模式．对矿区的和谐发展进行评价涉 及到的因素繁多，是一项复杂的系统工作．文章通 过对矿区经济、社会、资源、环境、安全等子系统现 状的调查分析，组合使用确定型A H P 和不确定型 A H P 来计算评价时子的权重，得出矿区的和谐发 展指数．通过建立和谐矿区评价体系一方面可以对 矿区的和谐状况做出综合评价，另一方面也可以了 解到影响矿区和谐发展的各因素的权重，既主次关 系，为和谐矿区的建设提供反馈和凋控机制．和谐 矿区评价体系的建立为研究矿区可持续发展理论 和和谐社会理论提供了科学的理论依据，具有一定 的研究价值． 参考文献 [ 1 ] 陈玉和，王玉峻．李堂军．矿区的概念与矿区可持续 发展的基本问题[ J ] ．西安科技学院学报，2 0 0 0 ，2 0 4 2 9 9 3 0 3 ． C H E NY w h e ，W A N GY u - j u n 。L IT a n g j u n ，C o n c e p ta n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tp r o b l e m so fm i n i n g a r e a [ J ] ．J o u r n a lo fX i ’a l lU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，2 0 0 0 ．2 0 4 2 9 9 3 0 3 ． [ 2 ] 李新春，孙艳，陶学禹．应用神经网络评价矿区可 持续发展口] ．中国矿业大学学报，2 0 0 1 ．3 0 4 3 9 2 3 9 5 ． L IX i n - e h u n ，S U NY a n ，T A OX u e - y u ．A p p l i c a t i o n o fn e u r a ln e t w o r ki ne v a l u a t i n gs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e a tf o rm i n i n ga r e a s [ J ] ．J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g8 LT e c h n o l o g y ．2 0 0 1 ．3 0 4 ；3 9 2 3 9 5 ． [ 3 ] 汤万金，高林，李祥仪．矿区可持续发展指标体系 与评价方法研究[ J ] t 系统工程理论与实践。1 9 9 9 1 2 1 1 41 1 9 ． T A N GW a n g - j i n ，G A OL i n ，L IX i a n g y i ．E v a l u a t i o n i n d e xs y s t e ma n de v a l u a t i o nm e t h o do fs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ti nm i n i n ga r e a [ J ] ．S y s t e mE n g i n e e r i n g T h e o r y ＆P r a c t i c e ．1 9 9 9 1 2 1 1 4 1 1 9 ． n ] 陈焕珍，边丽达，葛宝娜．矿区可持续发展评价[ J ] ． 青岛理工大学学报，2 0 0 5 ，2 6 5 3 6 3 9 ． C H E NH u a n - z h e n ，B I A NL i d a 。G EB a o - n a ．T h ee v a l u a t i o ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti n m i n i n ga r e a s [ J ] ．J o u r n a lo fQ i n g d a oT e c h n o l o g i c a lU n i v e r s i t y 。 2 0 0 5 ，2 6 5 3 6 3 9 ． [ 5 ] 陈桥，胡克，雒昆利，等．基于A H P 法的矿山 生态环境综合评价模式研究[ J ] ．中国矿业大学学 报，2 0 0 6 ，3 5 3 3 7 7 3 8 3 ． C H E NQ i a o ，H UK e ，L U 0K u n - l i ，e ta 1 ．S t u d yo n t h es y n t h e t i ca s s e s s m e n tm o d e lo fm i n ee c o - e n v i r o n m e n t sb a s e dO f fA H P [ J ] ．J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t y o fM i n i n g T e c h n o l o g y ，2 0 0 6 ，3 5 3 3 7 7 3 8 3 ． [ 6 ] 介玉新，胡韬．李青云．等．层次分析法在长江堤 防安全评价系统中的应用[ J ] ．清华大学学报自然 科学版．2 0 0 4 ，4 4 1 2 z 1 6 3 4 1 6 3 7 ． J 1 EY u - 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f a n g ．S t u d yo nt h ec o n n o t a t i o n ，t h ep r l n e i p l ea n dt h ew a yo fc o n s t r u c t i n gt h eh a r m o n i o u s m i n i n ga r e a [ J ] ．C o a lE n t e r p r i s eM a n a g e m e n t ．2 0 0 5 1 2 6 1 6 2 ． [ 1 0 ] 孙晓东．焦钥．胡劲松，等．基于组合权重的灰 色关联理想解法及其应用[ J ] ．工业工程与管理， 2 0 0 6 1 6 2 6 6 ． S U NX i a o - d o n g ，J I A OY u e ，H UJ i n - s o n g ，e ta 1 ． G r e yc o r r e l a t i o nb a s e do nc o m b i n a t i o n a lw e i g h ta n d i t sa p p l i c a t i o n [ J ] ．I n d u s t r i a lE n g i n e e r i n ga n dM a n a g e m e n t t2 0 0 6 1 6 26 6 ． [ 1 1 ] C H E N GL e i ，Y A N GY u n - l i a n g ，X I O N GY a - x u a n ． A s s e s s m e n ti n d e xs t r u c t u r eo fm i n ev e n t i l a t i o ns y s t e ma n da p p l l c a t i o n [ J ] ．J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t y o fM i n i n g8 LT e c h n o l o g y ，2 0 0 5 ．1 5 2 1 3 5 1 4 0 ． 责任编辑骆振福 万方数据