灰色聚类是将聚类对象对不同聚类指标所拥有 白化数, 按 P 个灰类进行归纳, 从而判断聚类对象 属于哪一类的灰色方法。煤炭资源评价是一个灰色 系统, 聚类对象即评价对象, 聚类指标即评价指标, 灰类即指标的分级。
设 评价指标为 j , j = 1, 2, ……n, n= 24; 评价对象为 i, i = 1, 2, ……m ; 聚类灰类为 k, k = 1, 2, ……p , p = 5。
第一步, 给出第 i 个评价对象关于第 j 个指标 的实际样本值 d ij , 所有 dij 构成一个样本矩阵。
第二步, 确定灰类的白化权函数。设第 j 个指标 对第 k 个灰类的白化函数为 f jk 。一个灰类白化函数 是根据已知信息凭经验设计的, 典型的白化函数如 图 1。
煤炭资源综合评价 24 项指标均划分为 5 个灰 类( 级别) , 依次为好、较好、一般、较差、差; 定量指标 ( 10 个) 均采用实际数值; 定性指标( 14 个) 相应赋值 为: 好——90～100、较好——70～90、一般—— 50～ 70、较差—— 30～50、差——< 30。
储量丰度 C2
< 300
≥300～800 > 800～1200 > 1200～2000
煤类 C3 灰分 C4
BN > 40
PM PS CY > 25～40
WY 1/ 2 ZN
BN R N > 15～25
SM QM
QF > 10～15
硫分 C5
> 4. 0
> 2. 5～4. 0
> 1. 5～2. 5
合评价, 以综合优度值对煤炭资源进行分类、排序, 从而为煤炭资源开发和进一步勘探提供决策依据。
沙坪一号精查 李家沟精查
0. 536 0. 493 0. 258 0. 207 0. 063 2 82. 393 0. 392 0. 264 0. 477 0. 197 0. 022 2 79. 796
b. 以勘探区( 井田) 为基本单元, 进行评价指 标的取值、赋值。
第五步, 求第 i 个评价对象的综合优度值。对 Rik
归一化:
5
∑ R′ ik = Rik /
Rik ,
k= 1
则综合优度值为
M i= 100R′ i1 + 90R′ i2+ 70R′ i3+ 50R′ i4 + 30R′ i5 。
由于设定了从第一类到第五类的最高分值分别
为 100, 90, 70, 50, 30 分, Mi 实际上是评价对象 i 分 别属于各类分值的综合值。以 M i 的大小排序、分 类, 比根据 Rik= max ( Ri1, Ri2 , Ri3, Ri4, Ri5 ) 分类合理, 更
3 评价方法
3. 1 指标体系、指标分级和指标权重的确定 评价指标是评价对象的本质属性反映, 是评价
行为过程的基础, 本着全面、本质反映煤炭资源的外 部条件, 应用系统性、独立性、通用性和定量的原则, 共选择 24 项指标, 应用层次分析法构建评价的指标 体系( 表 1) 。其层次结构自上而下依次为目标层、约 束层、参数层、指标层。
指标层
( 20) A: 0～30
( 40) B: 30～50
( 60) C: 50～70
( 80) D: 70～90
井田/
< 0. 05
≥0. 05～0. 5 > 0. 5～1. 5
> 1. 5～3. 0
勘探区储量 C1
< 1. 0
≥1. 0～3. 0 > 3. 0～15. 0 > 15. 0～20. 0
具有综合性、全面性及实用意义。
4 评价工作步骤
应用 FOXBASE2. 0 开发的煤炭资源综合评价 系统在各省( 区) 推广应用, 取得了良好效果。现简要 说明评价的工作步骤。
a. 通过专家调查, 应用层次分析法计算指标 的权重。
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煤田地质与勘探
第 25 卷
表 2 各评价单元对所有指标的聚类结果
·26·
煤田地质与勘探
第 25 卷
工业发展为依据, 确定指标权重, 划分资源的优劣类 型, 从而构成对全国煤炭资源的评价。 2. 4 评价单元按勘探阶段分别排序、分类, 从而确 定区域内煤炭资源近期、中期、远期开发利用或进一 步勘探的优先顺序。 2. 5 煤炭资源优劣同各影响因素间没有确定的映 射关系, 且很难明确全部影响因素, 可以认为煤炭资 源综合评价是一个灰色系统, 因此评价数学模型采 用灰色聚类-层次分析( AH P) 模型。
≤10 ≤1. 0 > 31. 0 ≥1. 8～3. 5
稳定 简单 Ⅰ1、2、3
< 12 无
< 50 < 100 Ⅰ1、2 简单
<5 无热害
3 好 好 好 好 Ⅶ
第 1 期 许惠龙, 程爱国等: 中国煤炭资源综合评价的思路和方法
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各项指标均分成 5 级, 定性指标建立赋值标准, 将其转化为定量指标( 表 1) 。权重采用定性定量相 结合的办法确定。运用 层次分析法和两两比较原 理[ 3] , 在专家调查的基础上, 通过统计构建比较判断 矩阵, 利用方根法求取权重, 并进行层次单排序、总 排序和一致性检验。利用上述方法确定的权重往往 不太符合实际, 还需要通过专家进一步讨论和在实 践中适当调整。 3. 2 评价数学模型——灰色聚类分析
> 1. 0～1. 5
发热量 C6
< 18. 0
≥18. 0～22. 5 > 22. 5～27. 0 > 27. 0～31. 0
主采层单层厚 C 7 主采层稳定性 C 8
< 0. 5 > 8. 0 极不稳定
> 0. 5～1. 3 > 6. 0～8. 0 不稳定( 之二、三)
> 1. 3～1. 8 不稳定( 之一)
决策提供资料。基于上述目的, 在借鉴国内外矿产资 源评价理论和方法的基础上, 针对煤炭资源的特点, 形成了一套煤炭资源综合评价的思路和方法。
2 评价的基本思路
2. 1 以系统工程为基本理论框架, 将评价作为一个 系统进行研究, 以层次分析法构建评价的指标体系, 计算指标的权重。采用定性定量评价相结合的原则, 这一原则体现在权重的确定和具体区域评价中。 2. 2 指标的选择遵循系统性、独立性、通用性和定 量的原则, 符合煤炭资源的特点和评价的目的, 主要 包括资源的地质条件、开采地质条件和外部条件。指 标等级的划分以现行《煤炭资源地质勘探规范》以及 有关技术经济规定来确定。 2. 3 本次评价以勘探区( 井田) 为基本评价单元, 分 全国、省( 区) 两个基本层次。全国确定统一的评价方 法、指标以及分级标准。省( 区) 级评价根据本省煤炭 资源的特点和煤炭工业发展, 确定评价指标的权重、 资源优劣类型的划分标准, 为本省煤炭工业规划和 国民经济宏观决策提供依据。全国评价以煤炭工业 规划为依据, 分东北、晋陕蒙、京津冀、华东、中南、西 南、西北 7 个规划区, 以规划区煤炭资源特点和煤炭
第 25 卷 第 1 期
煤田地质与勘探
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中国煤炭资源综合评价的思路和方法
许惠龙 程爱国 ( 中国煤田地质总局 涿州 072752) 宗金锋 高 文 ( 河北地质学院 石家庄 050031)
摘要 煤炭资源评价的目的是为煤炭工业规划和国民经济宏观决策提供地质依据。其基本思路是以勘 探区和矿区( 含煤区) 为评价单元, 分省( 区) 、规划区和全国三个层次, 以相应的区域煤炭工业发展 对资源的需求为依据, 进行评价和资源保证程度的分析, 以满足不同层次的需要, 以系统工程理论 为指导, 采用定性、定量相结合的综合评价方法, 确定综合优度, 分勘探阶段进行排序, 划分优劣类 型, 分析资源的构成, 确定适合近期、中期、远期开发利用或进一步勘探的优先顺序。评价方法模型 是层次分析-灰色聚类, 辅以灰色统计方法。 关键词 煤炭资源 资源评价 资源保证程度 层次分析 灰色聚类 中国图书资料分类法分类号 P 624. 6 作者简介 许惠龙 男 63 岁 教授级高级工程师 煤田地质
目约 标束 层层
参数层
储量 B1
煤质 B2
地 质 条 件 A 1
煤层 B3
煤
炭
资 源
地质 B4
优 度
构造
O
埋藏 B5
开 特征 采
地 水文及工程 质
条 件
地质 B6
A 2
井害 B7
外 经济 B8 部 地理 条 件 A 3 自然 B9
地理
表 1 煤炭资源评价指标体系及分级标准, 特征值
指标分级及其特征值
所处规划区 C 1976Fra bibliotek1、2
4、5
地区经济 C 20
差
较差
一般
较好
运输条件 C 21
困难
较困难
一般
较好
供水水源 C 22
差
较差
一般
较好
气候 C 23
差
较差
一般
较好
地形地貌 C 24
Ⅰ、Ⅱ1
Ⅱ2、Ⅵ、Ⅶ
Ⅲ、Ⅳ
Ⅴ
( 95) E: 90～100
> 3. 0 > 20. 0 > 2000 JM FM 1/ 3JM
标的白化函数设为中测度白化函数。
上限白化函数的 x 1 取第二级取值区间的中点, x 1 为第一级左端点; 中限白化函数的 x 1 取左邻区 间中点, x 2= x 3 取本区间中点, x 4 取右邻区间中点; 下限白化函数的 x 3 取第五级区间右 端点, x 4 为右 邻区间中点, 如图 2。
第三步, 确定聚类系数。
评价单元
Ri 1
聚类系数
Ri 2