Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
IndRab-OE-class-D-ru.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
1.86 Mб
Скачать

.

 

1 ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ6

Сейчас уже ни для кого не является секретом то, что одним из

copy

ка-

важнейших факторов, определяющих качество жизни, являетсяv

чество окружающей среды. Огромный блок сведений, относящихся к экологии, отражает чистоту, или, точнее говоря, загрязнение окружающей среды — отклонение химических, физических, биологических характеристик воздуха, воды, почвы от некоторых значений, определяющих норму.

В экологии количественную оценку качества окружающей среды или, наоборот, степень её отклонения от нормы в основном строят

на применении агрегированных оценок [1] с ограничениями:

n

j f Fj ;

n

j = 1; j > 0, 8j,

AOz = j=1

j=1

X

 

X

Nj

в которой учитываются весовые коэффициенты значимости j влияющих ранжированных из n-й последовательности j-факторов (например, различного рода излучений, загрязняющих веществ, микроорганизмов и пр.) или параметров окружающей среды (метеоусловия, особенно-

 

.

 

сти рельефа местности, тип почв,Freeвиды растений, животных и пр.)

«D»

 

(Fj) и физиологически нор-

в соотношении между их фактическими

мальными (Nj) или пригодными для жизни показателями, например, ПДК, ПДУ1).

Экспертную оценку значимости j факторов проводят специалисты в данной области знаний, которые интуитивно-субъективно или на основе специальных методик оценивают каждый фактор определённым числом баллов исходя из их важности. Из существующих мето-

Class

дов [2, 3] количественной оценки j, ниже рассмотрены два наиболее известные — метод ранжирования и парных сравнений.

1) ПДК, ПДУ — предельно допустимые концентрации и уровни, соответственно.

6

1.1 Метод ранжирования

v

.

6

 

Все экспертные оценки базируются на способности личности

copy

 

 

 

давать полезную информацию в условиях неопределённости.

 

 

 

Пусть имеются m экспертов, которые оценивают n-факторов.

Каждый эксперт проводит ранжирование факторов путём присваива-

ния им номеров позиций от 1 до n в соответствии с уменьшением степени важности этих факторов2), при этом заполняется следующая

таблица 1.1. Здесь xij — номер позиции, который i-ый эксперт присвоил j-ому фактору.

Таблица 1.1 – Первичное ранжирование факторов окружающей среды

Эксперты

 

Позиции факторов (j)

 

 

 

n

 

 

 

 

xi,j

(i)

1-й

2-й

3-й

4-й

j

 

n

 

=1

 

 

 

 

jP

1-й эксперт

x1,1

x1,2

x1,3

 

x1,4

x1,j

 

x1,n

 

 

 

 

2-й эксперт

x2,1

x2,2

x2,3

 

x2,4

x2,j

 

x2,n

 

 

n(n + 1)

i-й эксперт

xi,1

xi,2

xi,3

 

xi,4

xi,j

xi,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m-й эксперт

xm,1

xm,2

xm,3

 

xm,4

xm,j

 

xm,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi,j

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

 

 

xi,j

=1

 

 

 

 

Free

 

 

 

PP

iP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

важному фактору большее число. Пересчёт ведут по формуле с получением матрицы [Y ]:

В дальнейшем таблицу 1.1 пересчитывают, присваивая более

«D»

.

yi,j = n xi,j i = 1,2, . . . , m; j = 1,2, . . . , n

(1.1)

Теперь наиболее важный фактор имеет наибольшую оценку (n 1), а

Class

наименее важный — ноль.

2) Здесь наиболее важный фактор находится на 1-м месте, а наименее важный

— на последнем.

7

m

 

 

v

.

6

Весовые коэффициенты определяются как:

 

p = mPn

,

p = 1,2, . . . , n

(1.2)

yi,p

i=1

P P

yi,j

i=1 j=1

m

P

где yi,p — сумма по p-му столбцу;

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

copy

 

m n

w =

 

12 S

 

 

 

(1.3)

iP jP

 

 

 

 

yi,j — общая сумма всех элементов матрицы [Y ].

 

=1 =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Степень согласованности (дисперсионный коэффициент кон-

кордации) оценок экспертов определяется коэффициентом3):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Free

 

 

 

 

 

n

 

m2

(n3 n)

 

 

где дисперсия S =

jP

m(n + 1)

 

m

 

 

 

m

d2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

центральное отклонение dj =

 

2

 

 

=1

xi,j; xi,j, i, j — из (1.1);

xi,j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

— сумма по j-му столбцу таблицы 1.1. iP

 

 

 

iP

Определяемые по этим формулам значения w изменяются в пре-

делах w 2 [0; 1]. В случае, когда w = 1 — все эксперты дают одина-

ковые оценки, если же

.

w 0 — мнения экспертов полностью несо-

«D»

 

гласованны. В зависимости от величины коэффициента w результа-

ты оценки факторов либо принимаются, либо отвергаются. Критерием этого можно считать выполнение условия4)

 

 

 

 

 

 

 

w > 0.65

(1.4)

 

 

1.2 Метод парных сравнений

 

 

 

Этот метод применяется, когда эксперты затрудняются в оцен-

Class

 

 

 

 

 

 

 

ке важности факторов в баллах. В этом случае каждый k-ый экс-

 

 

 

 

 

 

 

3) Для случая отсутствия связанных рангов.

 

 

 

4) Для n > 7 условием является: w m > st2 , где st2

— табличное значение

 

n 1 и вероятности

 

p

 

 

 

 

критерия Пирсона ( 2 = f

1 ,

1

 

или ХИ2ОБР), зависящее от степени свободы =

 

 

 

st

 

p

 

 

 

 

 

ошибки

= (0.05, 0.01, 0.001).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

перт заполняет таблицу 1.2, в которой все n факторов расположены. 6

и по строкам и по столбцам, образуя пересечения между собой, где

kai,j (i = 1, 2, . . . , n; j = 1, 2, . . . , n; k = 1, 2, . . . , m) — элемент

табли-

цы k-го эксперта.

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2 – Парные сравнения факторов окружающей

 

 

 

 

среды между собой для каждого k-го эксперта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Факторы

1-й

2-й

3-й

4-й

 

j

 

 

n

 

 

1-й фактор

0

a1,2

a1,3

a1,4

 

a1,j

 

 

a1,n

 

 

2-й фактор

a2,1

0

a2,3

a2,4

 

a2,j

 

 

a2,n

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

copy

 

 

 

 

 

 

i-й фактор

ai,1

ai,2

ai,3

ai,4

 

0

 

 

ai,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

n-й фактор

am,1

am,2

am,3

am,4

 

am,j

 

 

0

 

 

 

 

 

Free

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество экспертов должно быть не менее 3 человек. Коли-

чество факторов (параметров) окружающей среды должно быть 2 и более. При заполнении ячеек таблицы каждый эксперт проставляет «0» или «1» в следующих случаях:

1) Если i-й фактор предпочтительнее j-го фактора, то в ячейке

«D»

для Fi > Fj

выставляется «1»: kai,j = 1,

2) Если i-й фактор

.менее значим j-го — выставляется «0»5):

kai,j = 0, для Fi 6 Fj

 

3) На главной диагонали k-х таблиц экспертов 1.2 располагают нули (пустые значения). Всего должно быть получено m таблиц (т. е. таблица для каждого эксперта).

Далее объединяют таблицы 1.2 в одну [B] суммированием чи-

Class

 

 

 

сел, стоящих в соответствующих одинаковых ячейках (i, j):

 

 

m

m

 

 

Xk

Xk

 

 

bi,j =

kai,j или [B] = [A]k

(1.5)

 

=1

=1

 

5) Рассматривается случай отсутствия связанных рангов.

9

Из полученной таблицы [B] определяют весовые коэффициенты:

.

6

 

 

n

 

 

 

v

 

 

 

bp,j

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

p =

jP

,

p = 1,2, . . . , n

(1.6)

где

n n

P bp,j — сумма по p-й строке.

copy

 

 

 

 

 

bi,j

 

 

 

 

 

 

 

 

=1 =1

 

 

 

 

 

 

 

n

iP jP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

j=1

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

bi,j — общая сумма всех элементов таблицы [B].

 

 

 

P P

i=1 j=1

Подобно методу ранжирования, определяют степень согласован-

ности экспертных оценок. Вначале рассчитывают относительную степень согласованности:

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

C2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bi,j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1 =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

iP jP

1,

 

для bi,j > 2

(1.7)

 

 

2 2

 

 

 

 

 

Cm Cn

 

 

 

 

 

 

 

где Cr =

v!

 

 

— число сочетаний из v по r,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

r!(v r)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v!, r!, (v r)! — соответствующие факториалы чисел v, r, (v r).

Абсолютную степень согласованности находят как:

 

 

 

 

 

 

 

 

Free

 

 

 

 

 

 

 

w =

 

min

 

(1.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

max min

 

Где предел относительной степени согласованности равен:

 

 

 

 

 

 

max = 1

 

 

(1.9)

Минимальное значение в зависимости от числа экспертов m:

 

 

min«D»= 1

8(m 1 1) 1,

 

чётное m;

(1.10)

 

 

 

 

 

<m

,

 

 

 

нечётное m.

 

В зависимости от величины

 

 

результаты оценки факторов при-

Class

 

 

 

 

 

:

 

w

 

 

 

 

нимаются, или отвергаются. Критерием этого можно считать выполнение условия (1.4).

10

v

-

Пример. С помощью экспертной группы, состоящей из 3 специали6

стов, требуется провести экспертную оценку значимости (определить.

весовые коэффициенты значимости и степени согласованности экс- copy

пертов) четырёх факторов, которые влияют на качество жизни (её продолжительность) городского жителя.

Экспертную оценку выполнить двумя методами — методом

ранжирования и методом парных сравнений. Перечень влияющих суммарных факторов представлен ниже:

1) излучения близкорасположенных ЛЭП, телерадиопередающих

 

вышек и точек мобильных коммуникаций (F1);

 

 

2)

качество атмосферного воздуха (F2);

4

2

3

1

1-й эксперт

F4 > F2 > FreeF3 > F1

3)

уровень шума транспорта, улиц, производств (F3);

 

4) качество воды и продуктов питания (F4).

Первоначальная работа экспертов по ранжированию факторов

показана в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Первоначальное ранжирование факторов

Эксперты

Условия

Позиции факторов

предпочтительности

F1

F2

F3

F4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й эксперт

«D»

> F4

> F1

> F3

3

1

4

2

 

 

F2

 

 

3-й эксперт

F4

> F2

> F3 > F1

4

2

3

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого

iP

11

5

10

4

 

 

 

 

xi,k:

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

Решение методом ранжирования.

После пересчёта первоначальной

таблицы-матрицы 1.3, получаем новую таблицу 1.4, где более важному

Class

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фактору соответствует большее число, а самому незначительному –

ноль:

X =

23

1 4

23

,

 

Y =

21

3

0

23

 

 

 

 

4

2

3

1

 

 

 

0

2

1

3

 

 

64

2 3

17

 

!

 

60

2

1

37

 

 

4

 

 

5

 

11

 

4

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Таблица 1.4 – Пересчитанная таблица 1.3 по ранжированию факторов6

 

Эксперты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценки факторов в баллах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1

 

 

 

 

F2

 

F3

 

 

 

vF4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-й эксперт

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й эксперт

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

0

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-й эксперт

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого

iP

yi,k:

 

 

 

1

 

 

 

 

 

7

 

2

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая сумма всех значений матрицы [Y ]:

 

yi,j = 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2

= 2.5

d3

 

 

 

 

 

 

 

=1 =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=Free2.5

d4

= 3.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По формуле (1.2) находим вектор весовых коэффициентов:iP jPcopy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

18

, 18,

18,

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

7

 

2

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По формуле (1.3) рассчитываем степень согласованности экс-

 

пертов. Предварительно находим dj и S.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для 1-го фактора: d1 = 0.5 3 (4 + 1) 11 = 3.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аналогично для остальных факторов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«D»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумма S = ( 3.5)2

+ 2.52 + ( 2.5)2 + 3.52 = 37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Степень согласованности.

экспертов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

=

 

12 37

 

=

37

 

 

 

0.82 > 0.65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

(64

 

4)

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

7

 

2

 

8

 

 

Вывод: найденные весовые коэффициенты значимости

 

,

 

,

 

 

,

 

 

 

18

18

18

18

 

являются согласованными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Class

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа экспертов по парно-

 

Решение методом парных сравнений.

му сравнению факторов отражена в таблице 1.5 и сводной таблице 1.6. Таблица 1.5 получена по исходным данным условий предпочтительности (см. табл. 1.3).

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

Таблица 1.5 – Парное сравнение

 

факторов тремя

 

экспертами

v

 

6

 

 

 

 

 

 

1-й эксперт

 

 

 

2-й эксперт

 

 

 

3-й эксперт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Факторы

1-й

 

2-й

3-й

 

4-й

 

1-й

 

2-й

3-й

 

copy

jP

3-й

4-й

 

 

 

 

 

4-й

 

1-й

2-й

1-й

0

 

0

0

 

0

 

0

 

0

1

 

0

0

 

0

 

0

0

2-й

1

 

0

1

 

0

 

1

 

0

1

 

1

1

 

0

 

1

0

3-й

1

 

0

0

 

0

 

0

 

0

0

 

0

1

 

0

 

0

0

4-й

1

 

1

1

 

0

 

1

 

0

1

 

0

1

 

1

 

1

0

Таблица 1.6 – Сводная таблица [B] экспертных оценок

 

 

 

 

 

 

4

Факторы

1-й

2-й

3-й

4-й

 

bp,j

 

 

 

 

 

 

=1

1-й

0

0

1

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2-й

3

0

3

1

 

7

 

 

 

 

 

 

 

3-й

2

0

0

0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4-й

3

2

3

0

 

8

 

 

 

 

 

 

 

Подсчитываем суммы

рангов

по

 

 

p-м строкам сводной табли-

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4

 

 

 

 

 

 

цы 1.6. Общая сумма всех значений:Free bi,j = 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1 =1

 

 

 

 

 

 

По формуле (1.6) находим векторiP jPвесовых

 

коэффициентов:

 

 

=.

 

18,

18,

18, 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

7

 

2

8

 

 

 

 

 

 

 

«D»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Относительная степень согласованности экспертов по формуле (1.7):

 

=

2 (3 + 3 + 1 + 3 + 1 + 3)

 

 

1 =

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

6

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По условиям (1.9) и (1.10) находим интервал значений для рас-

Class

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

чёта абсолютной степени согласованности: max = 1,

min = 3

По формуле (1.8) находим абсолютную степень согласованности

 

 

 

 

 

 

 

5

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и сравниваем с условием (1.4): w =

 

 

 

0.67 > 0.65

1 +

1

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

7

 

v

2

8

 

Вывод: найденные весовые коэффициенты значимости

 

,

 

 

,

18.,

6

 

18

18

18

являются согласованными, а итоговое расположение факторов по зна-

чимости будет: F4 > F2 > F3 > F1

copy

 

Условия задачи. С помощью экспертной группы из 4 специалистов, требуется провести экспертную оценку значимости 7 факторов.

Требуется:

 

 

 

1)

Экспертную оценку выполнить двумя методами — методом

 

ранжирования и парных сравнений.

2)

 

 

 

Free

Определить весовые коэффициенты значимости и степени со-

 

гласованности экспертов.

3)

Расположить факторы окружающей среды по значимости.

 

 

«D»

.

 

Class

 

 

 

 

14

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]