劉 迪，馬占岳

(黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱150080)

近年來(lái)，由于土地開(kāi)發(fā)和植被破壞導(dǎo)致水土流失等土壤破壞行為的越來(lái)越嚴(yán)重，因此土壤等級(jí)評(píng)價(jià)也越來(lái)越受到人們重視。土壤的質(zhì)量的等級(jí)是一個(gè)地區(qū)土壤水平的重要體現(xiàn)，土壤質(zhì)量是土壤特性的綜合反映，也是揭示土壤條件動(dòng)態(tài)的最敏感的指標(biāo)［1］，土壤質(zhì)量可以體現(xiàn)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的影響，對(duì)一個(gè)地區(qū)的土壤做出適宜的分類(lèi)與評(píng)價(jià)，對(duì)這個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防治水土流失等活動(dòng)有重要的影響。現(xiàn)在，在土壤環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)方面，為便于規(guī)范化管理和增加可比性，參照我國(guó)綠色食品發(fā)展中心于2001年發(fā)布實(shí)施的綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)技術(shù)原則進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法采用單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法［2］。對(duì)于土壤環(huán)境質(zhì)量等級(jí)的評(píng)價(jià)方法，還有統(tǒng)一的見(jiàn)解。模糊綜合評(píng)價(jià)是一種應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)處理方法［3－4］，本文提出用基于熵權(quán)的模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)土壤等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 模糊綜合評(píng)價(jià)的方法和步驟

設(shè)評(píng)價(jià)因子集合為:u= {u1，u2，…un}，其中u1，u2，…，un為參與評(píng)價(jià)的n個(gè)評(píng)價(jià)因子.設(shè)評(píng)價(jià)等級(jí)集合為:v={v1，v2，…，vm}，其中v1，v2，…，vm為m個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)。

1.1 數(shù)據(jù)歸一化處理

對(duì)于越大越優(yōu)的指標(biāo):

對(duì)于越小越優(yōu)的指標(biāo):

式中:xmax(j)為第j個(gè)指標(biāo)值的最大值;xmin(j)為第j個(gè)指標(biāo)值的最小值;x(i，j)為指標(biāo)特征值歸一化的序列;x*(i，j)為第i個(gè)樣本的第j個(gè)指標(biāo)值。

1.2 建立單因素評(píng)判矩陣

建立單因素評(píng)判矩陣，即:

式中:rij表示按第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)xi進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，ui屬于第j個(gè)評(píng)價(jià)類(lèi)vj的測(cè)度值，其大小表示樣本的優(yōu)劣程度。

1.3 權(quán)重計(jì)算

利用上述歸一化處理的矩陣，計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)下第j個(gè)待評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)特征值比重:

計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵:

計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重:

1.4 綜合評(píng)判

對(duì)于權(quán)重 A= (a1，a2，…，an)，取max－min合成運(yùn)算，即用模型M(∧，∨ ) 計(jì)算B=A·R，具體如下:

2 實(shí)例研究

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

根據(jù)文獻(xiàn)，以某地區(qū)的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)為例，選擇文獻(xiàn)中的一組原始數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1，利用基于熵權(quán)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)該原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對(duì)土壤等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 各項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)表

2.2 評(píng)價(jià)過(guò)程

2.2.1 建立評(píng)價(jià)矩陣

根據(jù)原始數(shù)據(jù)，選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)原始數(shù)據(jù)建立如下特征值矩陣:

2.2.2 歸一化處理

利用公式(1)和(2)對(duì)原始評(píng)價(jià)矩陣中的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，建立歸一化單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣R:

2.2.3 熵權(quán)法計(jì)算權(quán)重

2.2.3.1 求解特征值比重矩陣

利用公式(4)和上述步驟中得到的歸一化評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣可以得到特征值比重矩陣pij。

2.2.3.2 計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵

利用公式(5)計(jì)算可得各指標(biāo)的熵:

2.2.3.3 計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重

利用公式(6)計(jì)算可得各指標(biāo)的權(quán)重:

2.2.4 綜合評(píng)價(jià)

對(duì)于權(quán)重，取max－min合成運(yùn)算:

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果及其分析

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)得到的結(jié)果，可以對(duì)所選的5個(gè)樣本土壤質(zhì)量進(jìn)行排序，即樣本1＞樣本2＞樣本4＞樣本5＞樣本3。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了模糊綜合評(píng)判決策模型，其原理簡(jiǎn)單，計(jì)算快捷，具有一定的先進(jìn)性和使用性。特別是在用于多指標(biāo)評(píng)價(jià)中，能較好的反應(yīng)出個(gè)指標(biāo)間特性，是一種十分有效的多因素決策方法。另外通過(guò)熵權(quán)法與模糊綜合評(píng)價(jià)的耦合，熵權(quán)法能夠最大程度地挖掘數(shù)據(jù)本身的信息確定各指標(biāo)的權(quán)重值，有效的解決了在模糊綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中關(guān)于權(quán)重主觀性較強(qiáng)的缺點(diǎn)，使評(píng)價(jià)更加地客觀。

［1］王喜林.加權(quán)系數(shù)法在土壤等級(jí)評(píng)價(jià)上的應(yīng)用［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué):2010，38(31):17477－17478.

［2］田衛(wèi)，俞穆清，張虎城，等.長(zhǎng)春市城區(qū)三大品種秋菜無(wú)公害化產(chǎn)地篩選與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)［J］.東北師大學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003(12):82－87.

［3］付強(qiáng).數(shù)據(jù)處理方法及其農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2006.

［4］謝季堅(jiān)，劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用(第二版)［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2000.