CN108710984B - 一种矿山地质环境综合评价方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山地质环境综合评价方法及***，该方法包括建立矿山地质环境评价分层结构模型；该模型包括多个评价指标；构建评价指标判断矩阵，并根据此评价指标判断矩阵，确定有效评价指标；对所有有效评价指标进行无纲量化处理得到无纲量化权值；采用层次分析法计算每个有效评价指标的主观权重；利用信息熵计算每个有效评价指标的熵权值；采用层次分析法对熵权值的一致性关系进行检验确定每个有效评价指标的客观权重；根据每个有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定矿山地质环境的评价等级。因此，本发明通过将层次分析法和信息熵理论紧密结合，能够使矿山地质环境的评价更加合理化、综合化以及准确化。

Description

一种矿山地质环境综合评价方法及***

技术领域

本发明涉及矿山地质环境评价技术领域，特别涉及一种矿山地质环境综合评价方法及***。

背景技术

面临矿产开发引发的历史遗留问题以及时代发展对矿山提出的新要求，开展矿山地质环境调查和矿山地质环境评价工作，对矿山地质环境作出充分的评价，以此科学合理的指导矿产开发工作亟不可待。虽然现在存在多种矿山地质环境评价方法，但是普遍存在以下几个方面的问题：(1)现有矿山地质环境评价方法都偏向于主观或者客观方面的单一评价，评价结果缺乏综合性和准确性；(2)现有矿山地质环境评价方法主要针对大范围多类型矿山的综合评价，而缺少对某一矿山的针对性评价；(3)指标选取方面，现有矿山地质环境评价指标的选取是针对区域性的多类型的综合评价，但就单一矿山的评价，指标体系应当更具有针对性和科学性。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供了一种矿山地质环境综合评价方法及***，能够使矿山地质环境的评价更加合理化、综合化以及准确化；该方法不仅适用于整体矿山地质区域环境的评价，还适用于单一矿山地质区域环境的评价。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种矿山地质环境综合评价方法，所述矿山地质环境综合评价方法包括：

建立矿山地质环境评价分层结构模型；所述矿山地质环境评价分层结构模型包括三层，分别为目标层、准则层、因素层；所述目标层的目标为矿山地质环境评价等级；所述准则层为与所述目标对应的多个单元，分别为矿山地质环境背景单元、矿山基本概况单元和矿山地质环境问题单元；每个所述单元包括多个评价指标；所有所述评价指标组成所述因素层；

构建每个所述单元的评价指标判断矩阵；

根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标；

对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值；

采用层次分析法，计算每个所述有效评价指标的主观权重；

利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值；

采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重；

根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级。

可选的，建立所述矿山地质环境评价分层结构模型的原则包括科学性原则、代表性原则、简洁性原则、综合性原则、客观性原则、矿山地质环境定性与定量分析原则。

可选的，所述构建每个所述单元的评价指标判断矩阵，具体包括：

根据1～9标度法，计算每个所述单元中任意两个评价指标的重要性比值；

根据所述重要性比值，确定初步判断矩阵；

对所述初步判断矩阵进行归一化处理，得到每个所述单元的评价指标判断矩阵。

可选的，所述根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标，具体包括：

根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵的特征向量；

计算每个所述评价指标的权值；所述权值为所述评价指标对应的所述特征向量与所有所述特征向量之和的比值；

判断所述评价指标的权值是否小于第一阈值，得到第一判断结果；

若第一判断结果表示所述评价指标的权值小于所述第一阈值，则将所述权值小于所述第一阈值的所述评价指标剔除；

若第一判断结果表示所述评价指标的权值大于或者等于所述第一阈值，则将所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标保留；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标。

可选的，在所述判断所述评价指标的权值是否小于第一阈值，得到第一判断结果之前，所述矿山地质环境综合评价方法还包括：

计算所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率；

判断所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率是否小于第二阈值，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果表示所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率小于所述第二阈值，则确定所述评价指标的权值分配合理，执行判断所述评价指标的权值是否小于第一阈值得到第一判断结果步骤；

若所述第二判断结果表示所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率大于或者等于所述第二阈值，则确定所述评价指标的权值分配不合理，对所述评价指标的权值进行重新分配。

可选的，所述对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值，具体包括：

根据评价指标值与环境值的对应关系，对所述有效评价指标进行分类，确定分类结果；所述分类结果包括第一有效评价指标和第二有效评价指标；所述第一有效评价指标为评价指标值越大环境值越高的评价指标；所述第二有效评价指标为评价指标值越小环境值越高的评价指标；

根据以下公式对所述第一有效评价指标进行无纲量化处理，得到所述第一有效评价指标的无纲量化权值；所述公式为：

Wx(B_i,X_m)＝[W(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]/[Z_max(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]；

根据以下公式对所述第二有效评价指标进行无纲量化处理，得到所述第二有效评价指标的无纲量化权值；所述公式为：

Wx(B_i,X_m)＝[Z_max(B_i,X_m)-W(B_i,X_m)]/[Z_max(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]；

其中：W(B_i,X_m)表示有效评价指标r的原始值，Z_max(B_i,X_m)和Z_min(B_i,X_m)分别表示有效评价指标r对应的所述原始值对应的等级划分标准中对应的区间的最大值和最小值；B_i表示第i个单元；i＝1,2,3；m表示所述第i个单元中包括的所述有效评价指标的个数；r表示所述有效评价指标，r＝1～m。

可选的，所述利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值，具体包括：

利用信息熵，计算所述有效评价指标的概率变量值P_ir；

根据所述概率变量值P_ir和

计算所述有效评价指标的熵值e_ir；其中c＝1/ln3；

根据所述熵值e_ir和公式g_ir＝1-e_ir，计算差异性系数g_ir；

对所述差异性系数g_ir进行归一化处理，得到所述有效评价指标的熵权值。

可选的，所述采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重，具体包括：

采用层次分析法，构建互补判断矩阵；

计算所述互补判断矩阵的随机一致性比率；

判断所述互补判断矩阵的随机一致性比率是否小于第三阈值，得到第三判断结果；

若所述第三判断结果表示所述互补判断矩阵的随机一致性比率小于所述第三阈值，则确定所述有效评价指标的熵权值分配合理，并将所述熵权值确定为所述有效评价指标的客观权重；

若所述第三判断结果表示所述互补判断矩阵的随机一致性比率大于或者等于所述第三阈值，则确定所述有效评价指标的熵权值分配不合理，对所述有效评价指标的熵权值进行重新分配。

可选的，所述根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级，具体包括：

根据每个所述有效评价指标的主观权重和客观权重，确定所述有效评价指标的综合权重；

根据所述有效评价指标的综合权重、所述无纲量化权值，计算每个所述单元的综合评价函数；

确定所述单元对所述目标层的单元判断矩阵、信息熵评价值；

根据所述单元判断矩阵、所述信息熵评价值，计算每个所述单元的权重；

根据每个所述单元的权重、所述综合评价函数，计算矿山地质环境综合评价函数；

根据所述矿山地质环境综合评价函数，确定所述矿山地质环境的评价等级。

本发明还提供了一种矿山地质环境综合评价***，所述矿山地质环境综合评价***包括：

矿山地质环境评价分层结构模型建立模块，用于建立矿山地质环境评价分层结构模型；所述矿山地质环境评价分层结构模型包括三层，分别为目标层、准则层、因素层；所述目标层的目标为矿山地质环境评价等级；所述准则层为与所述目标对应的多个单元，分别为矿山地质环境背景单元、矿山基本概况单元和矿山地质环境问题单元；每个所述单元包括多个评价指标；所有所述评价指标组成所述因素层；

评价指标判断矩阵构建模块，用于构建每个所述单元的评价指标判断矩阵；

有效评价指标确定模块，用于根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标；

无纲量化权值得到模块，用于对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值；

主观权重计算模块，用于采用层次分析法，计算每个所述有效评价指标的主观权重；

熵权值计算模块，用于利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值；

客观权重确定模块，用于采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重；

评价等级确定模块，用于根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种矿山地质环境综合评价方法及***，该方法包括建立矿山地质环境评价分层结构模型；所述矿山地质环境评价分层结构模型包括三层，分别为目标层、准则层、因素层；所述目标层的目标为矿山地质环境评价等级；所述准则层为与所述目标对应的多个单元，分别为矿山地质环境背景单元、矿山基本概况单元和矿山地质环境问题单元；每个所述单元包括多个评价指标；所有所述评价指标组成所述因素层；构建每个所述单元的评价指标判断矩阵；根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标；对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值；采用层次分析法，计算每个所述有效评价指标的主观权重；利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值；采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重；根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级。本发明提供的方法或者***是将层次分析法和信息熵理论紧密结合，完整体现了矿山地质环境主观意愿和客观实际相融合的过程。尤其在评价指标权重选择衡量上，层次分析法根据主观经验对评价指标权重进行计算，利用信息熵技术对评价指标存在的客观不确定性进行数学描述，两者合理耦合构建趋于更合理化、准确化、综合化的评价指标权重体系。另外，该方法或者***不仅对目标区的整体矿山地质环境进行有效评价，还可以针对隶属于目标层或者准则层的同一等级矿山地质环境指标进行二次评价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例矿山地质环境综合评价方法的流程示意图；

图2为本发明矿山地质环境评价分层结构模型示意图；

图3为本发明实施例矿山地质环境综合评价***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供了一种矿山地质环境综合评价方法及***，能够使矿山地质环境的评价更加合理化、综合化以及准确化；该方法不仅适用于整体矿山地质区域环境的评价，还适用于单一矿山地质区域环境的评价。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例矿山地质环境综合评价方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的矿山地质环境综合评价方法具体包括以下几个步骤：

步骤101：建立矿山地质环境评价分层结构模型。

图2为本发明矿山地质环境评价分层结构模型示意图，如图2所示，该矿山地质环境评价分层结构模型包括三层，第一层为目标层，第二层为准则层，第三层为因素层；所述目标层的目标为矿山地质环境评价等级；所述准则层为与所述目标层对应的多个单元，分别为矿山地质环境背景单元、矿山基本概况单元和矿山地质环境问题单元；每个单元包括多个评价指标；所有评价指标组成所述因素层。

其中，矿山地质环境背景单元包括七个评价指标，分别为：水文地质、工程地质、环境地质、土地利用现状、地形地貌、岩性与地质构造以及其他人类工程影响。

所述矿山基本概况单元包括七个评价指标，分别为矿山面积、矿山类型、生产能力、采矿方式、开采深度、采空区面积以及矿区经济效益。

矿山地质环境问题单元包括六个评价指标，分别为矿山地质灾害、地下含水层破坏、地形地貌景观破坏、压占破坏土地、固体废弃物排放以及地质环境综合治理。

目标层选取：矿山地质环境调查和评价的主要目的是对矿山地质环境和矿山地质环境问题及危害进行充分调查，分析评价矿产资源开发对地质环境的影响，以此提出具体的矿山地质环境保护与治理恢复对策措施，合理科学的开发矿产资源，保护矿山地质环境，实施矿山地质环境监督管理等提供依据，按照其调查评价主要目的，矿山地质环境调查主要内容包括矿山基本情况，矿山开发引起的地质环境问题、影响及危害，矿山地质环境治理措施及效果调查等三大类，所以，在本发明的矿山地质环境指标体系中目标层为：矿山地质环境评价等级。

矿山地质环境评价分层结构模型的构建原则：科学性原则、代表性原则、简洁性原则、综合性原则、客观性原则，除此之外，一定要与矿山的实际情况进行紧密结合，充分调动指标选择和指标定量的灵活性，严格遵循矿山地质环境定性与定量分析的基本原则。

步骤102：构建每个所述单元的评价指标判断矩阵。

步骤103：根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标。

步骤104：对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值。

步骤105：采用层次分析法，计算每个所述有效评价指标的主观权重。

步骤106：利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值。

步骤107：采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重。

步骤108：根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级。

其中，层次分析法(AHP)作为一种经典的多目标综合评价方法，在构建多类型评价指标体系和评价模型中发挥了重要作用，但评价方法偏于主观性，缺少对评价指标不确定性因素影响的考虑。信息熵技术利用模糊数学和概率论原理，充分描述了评价指标存在的不确定性，并利用数学方法对指标不确定性进行了解释和剔除。

其中，步骤102具体包括：

步骤1021：根据1～9标度法，计算每个所述单元中任意两个评价指标的重要性比值；具体为：针对准则层中各个单元实现目标和专家经验值判断，分别在各个单元内部，根据1～9标度法对每个单元B_i中包括的评价指标X_ij重要性进行确定。例如两个评价指标为X_ik、X_ij，若这两个评价指标重要性相同，则重要性比值取1，若两个评价指标重要性不同，则重要性比值取C_kj(C_jk＝1/C_kj)。

步骤1022：根据所述重要性比值，确定初步判断矩阵；所述初步判断矩阵为：C(i,n)＝(C_kj)_n×n。

步骤1023：对所述初步判断矩阵进行归一化处理，得到每个所述单元的评价指标判断矩阵。所述评价指标判断矩阵为：

其中：C_kj表示两个评价指标所体现的对于单元B_i的重要性比值；S(i,n)表示归一化判断矩阵(评价指标判断矩阵)，其中i表示评价指标对应的准则层中的单元(i＝1～3)，n表示准则层中的单元所包括的评价指标的个数，k＝1～n；j＝1～n。

步骤103具体包括：

①根据评价指标判断矩阵，计算评价指标判断矩阵的特征向量；特征向量为：

其中：

j表示第j个评价指标(j＝1～n)。

S_kj表示所述评价指标判断矩阵S(i,n)的k行j列的数值，

表示所述评价指标判断矩阵S(i,n)的k行数值之和。

②计算各评价指标的权值

其中，评价指标j对应的权值q_j为该评价指标对应的特征向量值a_j与各特征向量值之和

的比值，即

其中：j表示第j个评价指标，j＝1～n。

③由于评价指标的权值的选择主要是基于专家主观的经验评判，所以难免会存在经验判断上的不合理性，可能会造成评价指标的权值分配存在不合理性或者脱离实际性，为了消除权值分配可能存在的不平衡性，必须对权值的分配合理性进行判断。

权值分配合理性以评价指标判断矩阵所表现的随机一致性比率CR确定，CR＝CI/RI；其中CI表示评价指标判断矩阵的一致性指标，CI＝(λ_max-n)/(n-1)，λ_max表示评价指标判断矩阵的最大特征根；RI表示平均随机一致性指标值，见表1。其中：

初步判断矩阵C(i,n)＝(C_kj)_n×n，Q为权值集合

表1平均随机一致性指标RI值

具体为：

计算评价指标判断矩阵的随机一致性比率；

判断评价指标判断矩阵的随机一致性比率是否小于第二阈值；优选的，第二阈值为0.1。

若是，确定评价指标的权值分配合理，执行判断评价指标的权值是否小于第一阈值步骤；若否，则确定评价指标的权值分配不合理，对评价指标的权值进行重新分配。

判断评价指标的权值是否小于第一阈值；优选的，第一阈值为0.1。

若是，则将权值小于所述第一阈值的所述评价指标剔除；若否，则将权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标保留；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标。

步骤104具体包括：

根据所选择的矿山地质环境评价指标可以看出，评价指标属性不尽相同，为了建立统一的评价体系，就必须对不同属性的评价指标进行无纲量化，建立统一无纲量化的越大环境指数越高的相对指标值{Wx(B_i,X_m)}。矿山地质环境评价指标所产生的影响值可以概括分为两类：评价指标值越大对应环境值越高的第一有效评价指标和评价指标值越小对应环境值越高的第二有效评价指标，对于两种不同的指标分类，无纲量化的基本方法是基于有效评价指标所对应的等级划分标准来对该有效评价指标进行统一无量纲。

根据以下公式对所述第一有效评价指标进行无纲量化处理，得到所述第一有效评价指标的无纲量化权值；所述公式为：

Wx(B_i,X_m)＝[W(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]/[Z_max(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]。

根据以下公式对所述第二有效评价指标进行无纲量化处理，得到所述第二有效评价指标的无纲量化权值；所述公式为：

Wx(B_i,X_m)＝[Z_max(B_i,X_m)-W(B_i,X_m)]/[Z_max(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]。

其中：W(B_i,X_m)表示有效评价指标r的原始值，Z_max(B_i,X_m)和Z_min(B_i,X_m)分别表示有效评价指标r对应的所述原始值对应的等级划分标准中对应的区间的最大值和最小值；B_i表示第i个单元；i＝1,2,3；m表示所述第i个单元中包括的所述有效评价指标的个数；r表示所述有效评价指标，r＝1～m。

步骤105具体包括：

参照步骤103，利用层次分析法对有效评价指标的权值进行计算，确定每个有效评价指标的主观权重为

其中i表示有效评价指标对应的准则层中的单元(i＝1～3)，r表示有效评价指标，r＝1～m。

步骤106具体包括

a.利用信息熵计算有效评价指标针对于单元B_i的概率变量值P_ir；其中概率变量值P_ir：

这样计算直接避免了有效评价指标为负值对计算造成的影响，并且保持了有效评价指标间的比例关系和一般性。

b.根据所述概率变量值P_ir和

计算所述有效评价指标的熵值e_ir；其中c＝1/ln3。

c.计算有效评价指标的的熵权值

熵权值

的计算，取决于有效评价指标间的差异性，有效评价指标的差异性系数g_ir越大，说明有效评价指标所对应的熵权值越大。

根据公式g_ir＝1-e_ir，计算差异性系数g_ir，并对差异性***g_ir进行归一化处理，得到有效评价指标的熵权值

其中i表示有效评价指标对应的准则层中的单元(i＝1～3)，r表示有效评价指标，r＝1～m。

步骤107具体包括：

利用信息熵确定的各有效评价指标的熵权值为独立量，为了真正反映信息熵确定的有效评价指标权值之间的一致性关系和确权的有效性，必须对初步熵权值进行一致性检验，本发明利用层次分析法对熵权值的一致性关系进行检验。

a.构建互补判断矩阵Aⁱ

其中应当满足如下条件：0≤a_rl≤1；a_rl+a_lr＝1；a_rl＝0.5表示有效评价指标指标r和有效评价指标l的重要性相同，a_rl≥0.5表示有效评价指标指标r和有效评价指标l重要。

b.判断互补矩阵的一致性关系

基于构建的互补判断矩阵，计算互补判断矩阵的随机一致性比率CR，随机一致性比率CR＜0.1，则表示该互补判断矩阵有效，各有效评价指标的熵权值分配合理，反之，则应当对各有效评价指标的熵权值进行重新分配。

c.互补判断矩阵修正

设判断互补矩阵Aⁱ的修正矩阵为Bⁱ，

应当满足如下条件：

其中：CIC(n_i)称为一致性指标系数，即该值系数越小则互补矩阵的一致性关系越高，以此重新分配各有效评价指标的熵权值。

d、客观权重

的确定

客观权值体现了有效评价指标表现出的不确定性和客观效应的事实，本发明利用信息熵对有效评价指标的客观权值进行确定，即将熵权值定义为客观权重，通过一致性检验合格后的熵权值定义为最终的客观权重。

步骤108具体包括：

第一步：利用层次分析法计算的主观权重

和信息熵确定的客观权重

获取有效评价指标的综合权重q_ir，即：

其中：a表示优先系数，即判断某一有效评价指标的客观权重和主观权重的优先考虑度，为了综合考虑主、客观权重的合理性，一般a选择0.5。

第二步：根据所述有效评价指标的综合权重、所述无纲量化权值，计算每个所述单元的综合评价函数，所述单元的综合评价函数：

其中：Z(i,r)值越大，表示单元B_i所对应的环境评价越高，例如矿山地质环境背景单元B1中土地利用现状评价结果值相对较高，则说明评价目标区的土地利用现状较为合理，属于矿山地质环境评价整体结果的加分项，而如果目标区的矿山地质环境问题中评价指标综合评价较低，说明该地区矿山地质灾害较严重，为该目标区存在的主要矿山地质环境问题。

第三步：构建准则层面对目标层的判断矩阵A^S和信息熵评价值，从而获取针对目标层的各权重{q_s(i)|i＝1～3}；

第四步根据每个所述单元的权重、所述综合评价函数，计算矿山地质环境综合评价函数；矿山地质环境综合评价函数为：

其中：S值越大，表示矿山地质环境越好，矿山地质环境问题越少，例如矿山地质环境问题单元B3评价指数较低，说明该地区矿山地质环境问题严重，并且矿山地质环境问题已经直接影响到了目标区整体矿山地质环境的发展。

第五步：根据所述矿山地质环境综合评价函数，确定所述矿山地质环境的评价等级。

本发明实施例提供的方法是将层次分析法和信息熵理论紧密结合，完整体现了矿山地质环境主观意愿和客观实际相融合的过程。尤其在评价指标权重选择衡量上，层次分析法根据主观经验对评价指标权重进行计算，利用信息熵技术对评价指标存在的客观不确定性进行数学描述，两者合理耦合构建趋于更合理化的评价指标权重体系。该方法不仅对目标区的整体矿山地质环境进行有效评价，还可以针对隶属于目标层或者准则层的同一等级某方面矿山地质环境指标进行二次评价。

为实现上述目的，本发明还提供了一种矿山地质环境综合评价***。

图3为本发明实施例矿山地质环境综合评价***的的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供的所述矿山地质环境综合评价***包括：

矿山地质环境评价分层结构模型建立模块301，用于建立矿山地质环境评价分层结构模型；所述矿山地质环境评价分层结构模型包括三层，分别为目标层、准则层、因素层；所述目标层的目标为矿山地质环境评价等级；所述准则层为与所述目标对应的多个单元，分别为矿山地质环境背景单元、矿山基本概况单元和矿山地质环境问题单元；每个所述单元包括多个评价指标；所有所述评价指标组成所述因素层。

评价指标判断矩阵构建模块302，用于构建每个所述单元的评价指标判断矩阵。

有效评价指标确定模块303，用于根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标。

无纲量化权值得到模块304，用于对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值。

主观权重计算模块305，用于采用层次分析法，计算每个所述有效评价指标的主观权重。

熵权值计算模块306，用于利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值。

客观权重确定模块307，用于采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重。

评价等级确定模块308，用于根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，所述矿山地质环境综合评价方法包括：

建立矿山地质环境评价分层结构模型；所述矿山地质环境评价分层结构模型包括三层，分别为目标层、准则层、因素层；所述目标层的目标为矿山地质环境评价等级；所述准则层为与所述目标对应的多个单元，分别为矿山地质环境背景单元、矿山基本概况单元和矿山地质环境问题单元；每个所述单元包括多个评价指标；所有所述评价指标组成所述因素层；

构建每个所述单元的评价指标判断矩阵；

根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标；

对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值；

采用层次分析法，计算每个所述有效评价指标的主观权重；

利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值；

采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重；

根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级；

所述根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级,具体包括：

根据每个所述有效评价指标的主观权重和客观权重，确定所述有效评价指标的综合权重；利用层次分析法计算的主观权重

和信息熵确定的客观权重

获取有效评价指标的综合权重q_ir，即：

a表示优先系数，即判断某一有效评价指标的客观权重和主观权重的优先考虑度；

根据所述有效评价指标的综合权重、所述无纲量化权值，计算每个所述单元的综合评价函数；确定所述单元对所述目标层的单元判断矩阵、信息熵评价值；根据所述单元判断矩阵、所述信息熵评价值，计算每个所述单元的权重；根据每个所述单元的权重、所述综合评价函数，计算矿山地质环境综合评价函数；根据所述矿山地质环境综合评价函数，确定所述矿山地质环境的评价等级。

2.根据权利要求1所述的矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，建立所述矿山地质环境评价分层结构模型的原则包括科学性原则、代表性原则、简洁性原则、综合性原则、客观性原则、矿山地质环境定性与定量分析原则。

3.根据权利要求1所述的矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，所述构建每个所述单元的评价指标判断矩阵，具体包括：

根据1～9标度法，计算每个所述单元中任意两个评价指标的重要性比值；

根据所述重要性比值，确定初步判断矩阵；

对所述初步判断矩阵进行归一化处理，得到每个所述单元的评价指标判断矩阵。

4.根据权利要求3所述的矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，所述根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标，具体包括：

根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵的特征向量；

计算每个所述评价指标的权值；所述权值为所述评价指标对应的所述特征向量与所有所述特征向量之和的比值；

判断所述评价指标的权值是否小于第一阈值，得到第一判断结果；

若第一判断结果表示所述评价指标的权值小于所述第一阈值，则将所述权值小于所述第一阈值的所述评价指标剔除；

若第一判断结果表示所述评价指标的权值大于或者等于所述第一阈值，则将所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标保留；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标。

5.根据权利要求4所述的矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，在所述判断所述评价指标的权值是否小于第一阈值，得到第一判断结果之前，所述矿山地质环境综合评价方法还包括：

计算所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率；

判断所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率是否小于第二阈值，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果表示所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率小于所述第二阈值，则确定所述评价指标的权值分配合理，执行判断所述评价指标的权值是否小于第一阈值得到第一判断结果步骤；

若所述第二判断结果表示所述评价指标判断矩阵的随机一致性比率大于或者等于所述第二阈值，则确定所述评价指标的权值分配不合理，对所述评价指标的权值进行重新分配。

6.根据权利要求1所述的矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，所述对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值，具体包括：

根据评价指标值与环境值的对应关系，对所述有效评价指标进行分类，确定分类结果；所述分类结果包括第一有效评价指标和第二有效评价指标；所述第一有效评价指标为评价指标值越大环境值越高的评价指标；所述第二有效评价指标为评价指标值越小环境值越高的评价指标；

根据以下公式对所述第一有效评价指标进行无纲量化处理，得到所述第一有效评价指标的无纲量化权值；所述公式为：

Wx(B_i,X_m)＝[W(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]/[Z_max(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]；

根据以下公式对所述第二有效评价指标进行无纲量化处理，得到所述第二有效评价指标的无纲量化权值；所述公式为：

Wx(B_i,X_m)＝[Z_max(B_i,X_m)-W(B_i,X_m)]/[Z_max(B_i,X_m)-Z_min(B_i,X_m)]；

其中：W(B_i,X_m)表示有效评价指标r的原始值，Z_max(B_i,X_m)和Z_min(B_i,X_m)分别表示有效评价指标r对应的所述原始值对应的等级划分标准中对应的区间的最大值和最小值；B_i表示第i个单元；i＝1,2,3；m表示所述第i个单元中包括的所述有效评价指标的个数；r表示所述有效评价指标，r＝1～m。

7.根据权利要求1所述的矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，所述利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值，具体包括：

利用信息熵，计算所述有效评价指标的概率变量值P_ir；

根据所述概率变量值P_ir和

计算所述有效评价指标的熵值e_ir；其中c＝1/ln3；

根据所述熵值e_ir和公式g_ir＝1-e_ir，计算差异性系数g_ir；

对所述差异性系数g_ir进行归一化处理，得到所述有效评价指标的熵权值。

8.根据权利要求1所述的矿山地质环境综合评价方法，其特征在于，所述采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重，具体包括：

采用层次分析法，构建互补判断矩阵；

计算所述互补判断矩阵的随机一致性比率；

判断所述互补判断矩阵的随机一致性比率是否小于第三阈值，得到第三判断结果；

若所述第三判断结果表示所述互补判断矩阵的随机一致性比率小于所述第三阈值，则确定所述有效评价指标的熵权值分配合理，并将所述熵权值确定为所述有效评价指标的客观权重；

若所述第三判断结果表示所述互补判断矩阵的随机一致性比率大于或者等于所述第三阈值，则确定所述有效评价指标的熵权值分配不合理，对所述有效评价指标的熵权值进行重新分配。

9.一种矿山地质环境综合评价***，其特征在于，所述矿山地质环境综合评价***包括：

矿山地质环境评价分层结构模型建立模块，用于建立矿山地质环境评价分层结构模型；所述矿山地质环境评价分层结构模型包括三层，分别为目标层、准则层、因素层；所述目标层的目标为矿山地质环境评价等级；所述准则层为与所述目标对应的多个单元，分别为矿山地质环境背景单元、矿山基本概况单元和矿山地质环境问题单元；每个所述单元包括多个评价指标；所有所述评价指标组成所述因素层；

评价指标判断矩阵构建模块，用于构建每个所述单元的评价指标判断矩阵；

有效评价指标确定模块，用于根据所述评价指标判断矩阵，计算所述评价指标判断矩阵对应的所述单元中的每个所述评价指标的权值，并将所述权值小于第一阈值的所述评价指标剔除，确定有效评价指标；所述有效评价指标为所述权值大于或者等于所述第一阈值的评价指标；

无纲量化权值得到模块，用于对所有所述有效评价指标进行无纲量化处理，得到每个所述有效评价指标的无纲量化权值；

主观权重计算模块，用于采用层次分析法，计算每个所述有效评价指标的主观权重；

熵权值计算模块，用于利用信息熵计算每个所述有效评价指标的熵权值；

客观权重确定模块，用于采用层次分析法对所述熵权值的一致性关系进行检验，确定每个所述有效评价指标的客观权重；

评价等级确定模块，用于根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级；

所述根据每个所述有效评价指标的主观权重、客观权重以及无纲量化权值，确定所述矿山地质环境的评价等级,具体包括：

根据每个所述有效评价指标的主观权重和客观权重，确定所述有效评价指标的综合权重；利用层次分析法计算的主观权重

和信息熵确定的客观权重

获取有效评价指标的综合权重q_ir，即：

a表示优先系数，即判断某一有效评价指标的客观权重和主观权重的优先考虑度；

根据所述有效评价指标的综合权重、所述无纲量化权值，计算每个所述单元的综合评价函数；确定所述单元对所述目标层的单元判断矩阵、信息熵评价值；根据所述单元判断矩阵、所述信息熵评价值，计算每个所述单元的权重；根据每个所述单元的权重、所述综合评价函数，计算矿山地质环境综合评价函数；根据所述矿山地质环境综合评价函数，确定所述矿山地质环境的评价等级。

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