一种基于区间型层次分析的采空区稳定性在线评价方法与流程

本发明涉及地质灾害防治、岩土工程安全保障等领域，特别涉及一种综合利用网络地理信息系统技术与区间型层次分析法评价采空区稳定性和稳定性结果在线显示的方法。
背景技术：
：：矿区开采后遗留下来的采空区，由于存在岩移、地表塌陷等灾害风险，易引起重大的人员伤亡和经济损失，一直是矿区重点治理和防护的对象。采空区周边地质条件准确评估和稳定性的高效研判，有利于相关单位及时采取有效的处理措施，预防重大安全事故的发生。因此，采用合理有效的方法评价采空区的稳定性就显得尤为重要。通常在进行采空区稳定性研判时，多采用层次分析法。传统的层次分析法在专家进行比较判断时，往往用一个唯一的数值表示因素间的相对重要程度，但该方法未考虑问题较复杂、信息不全或专家判断本身具有模糊性等判断不确定性的情况，而在实际问题中，这种判断不确定性是经常出现的。采用区间型层次分析法，在各因素两两比较中，用区间数值来表示因素间的相对重要程度，以表达因素比较中的不确定性。这种评价方法具有更高的容错性，可以得到更准确的评价结果。网络地理信息系统主要具有数据采集与输入、数据编辑与更新、数据储存于管理、空间查询与分析、空间决策支持、数据显示与输出等功能。目前，对采空区稳定性的评价多注重于评价结果的计算方法研究，而忽略了评价结果的科学显示。本专利综合利用区间型层次分析法和网络地理信息系统技术，不仅能实现基于网络浏览器的采空区稳定性在线评价打分，而且可实现稳定性评价结果的实时、直观在线显示。技术实现要素：：针对采空区稳定性评价过程的不确定性及评价结果科学显示的问题，本发明提供了一种基于区间型层次分析的采空区稳定性判断方法，并利用网络地理信息系统技术进行在线评价与实时显示，为区域采空区稳定性分析提供科学依据，其
发明内容如下：1.根据建立的采空区稳定性评价指标体系，对采空区稳定性指标采用区间标度法进行比较打分，构造区间判断矩阵，然后将区间判断矩阵转换为误差分布形式矩阵，依据对数最小二乘法、误差传递算法求解得到权重区间向量，再利用相对优势度分析法创建相对优势度矩阵，由此计算得到各指标权值。2.利用GIS桌面软件制作可编辑服务图层，再基于已建立的地理数据库，通过GIS软件发布该图层服务。3.利用GIS软件提供的算法调取发布的可编辑服务图层，用于评价区域选取和网格划分。4.在网络页面中，通过鼠标框选范围作为评价区域，依据用户设定的网格大小，自动对该评价区域进行网格划分，形成多个子网格。5.计算各子网格评分值Q，具体包括：(1)利用关系运算函数判断各评价网格内所包含的采空区调查点，并获取该调查点编号；(2)计算机根据编写的算法，依据评价区域内调查点编号自动检索数据库，返回各调查点的指标数据至前台页面；(3)根据编写的页面脚本程序，前台页面获取数据库返回的各指标数据，依据采空区稳定性评价指标分级标准，得出各网格内每个指标的等级，再根据采空区稳定性等级量化标准，得出各网格内每个指标的量化分值，其中，对于定量指标，根据其具体数值所处等级区间来划分等级，而其量化值则采用线性插值法取得；对于定性指标，则根据描述性语言在其对应的评价等级量化分值区间中取值；(4)各网格的评分值Q由该网格内各个指标的量化分值与其权重相乘后相加所得，即Q＝式中si为各指标的权重，bi为指标量化的分值；6.依据各网格的评分值Q，判断Q所处区间，根据图例规范对各网格进行颜色赋值，绘制分区图，实时显示于网络页面，其中，分数越高则颜色越深，代表采空区稳定性程度越低。本发明具有以下优点：(1)本发明采用区间型层次分析法对采空区稳定性进行评价，与传统的层次分析法相比，区间型层次分析法在因素比较中用区间数值来表示因素间的相对重要程度，更能体现评价过程中的不确定性，具有更高的容错性，可以得到更准确的评价结果。(2)评价指标的比较打分、评价区域的网格划分等所有操作均是在网络页面端完成，并由计算机程序在后台同步处理，实现了基于网络页面的在线评价，具有界面清晰、操作简便、计算快速准确的优点。(3)利用网络地理信息系统技术将评价结果用分区图的形式显示于页面，便于实时、直观地查看评价区域采空区稳定性的地理分布。附图说明附图1为本发明的流程示意图；附图2为采空区稳定性评价指标模型示意图；附图3为网格划分示意图；附图4为评价结果分区图。具体实施方式：本发明旨在提供一种基于区间型层次分析的采空区稳定性在线评价方法。下面结合工程实例及附图对本发明具体实施例进行详细描述。按照如附图1所示的流程进行采空区稳定性评价，具体包括以下步骤：步骤1：建立如附图2所示的采空区稳定性评价指标体系；步骤2：由专家采用区间标度法进行指标间的比较打分，构造区间判断矩阵：其中，aij为专家所给出的标度分值，其取值如表1所述，且表1判断矩阵标度分值含义标度分值含义1两因素具有同样重要性3一个因素比另一个因素稍微重要5一个因素比另一个因素明显重要7一个因素比另一个因素强烈重要9一个因素比另一个因素极端重要2，4，6，8上述两相邻判断的中值步骤3：将区间判断矩阵转换为误差分布形式矩阵，即：A‾=a11±Δa11......a1n±Δa1n........................an1±Δan1......ann±Δann---(2)]]>其中i、j＝1，2，…，n。步骤4：对误差分布形式矩阵依据对数最小二乘法、误差传递公式求解得到权重区间向量：W＝(w1±Δw1，w2±Δw2，…，wn±Δwn)(3)其中：Δwi=1(Σj=1ngi)4(Δgi2(Σj=1j≠ingi)2+gi2(Σj=1j≠ingi2))---(5);]]>gi=(Πj=1naij)1n---(6);]]>Δgi2=(gin)2Σj=1n(Δaijaij)2---(7).]]>式(4)-(7)中i、j＝1，2，…，n。步骤5：变换所得权重区间向量W＝(w1±Δw1，w2±Δw2，…，wn±Δwn)形式为：W=([w1-,w1+],[w2-,w2+],...,[wn-,wn+])---(8)]]>其中i＝1，2，…，n。步骤6：根据相对优势度分析方法对W进行处理，得到相对优势度矩阵，具体包括：对W中的任意两区间数和(i，m＝1，2，…，n)，记wi＞wm的相对优势度为：him=p(wi>wm)=1-12exp{wi+-wm-wi+-wi-+wm+-wm--12}(wi+-wm-wi+-wi-+wm+-wm-≥12)12exp{12-wi+-wm-wi+-wi-+wm+-wm-}(wi+-wm-wi+-wi-+wm+-wm-<12)---(9)]]>在对W中的区间数进行两两相对优势度分析后，便得到以him为元素的相对优势度矩阵H＝(him)n×n；步骤7：根据所得到的相对优势度矩阵，计算得到含各指标权值的权向量S＝(s1，s2，…，sn)，具体算法为：m＝1，2，…，n；步骤8：利用GIS桌面软件制作可编辑服务图层，再基于已建立的地理数据库，通过GIS软件发布该图层服务；步骤9：利用GIS软件提供的算法调取发布的可编辑服务图层，用于评价区域选取和网格划分；步骤10：在网络页面中，通过鼠标框选出评价区域，依据用户设定的网格大小，自动对该评价区域进行网格划分，本例划分结果如附图3所示；步骤11：利用关系运算函数判断各评价子网格内所包含的采空区调查点，并获取该调查点编号；步骤12：计算机根据编写的算法，依据评价区域内调查点编号自动检索数据库，返回各调查点的采空区终采时间、地表变形特征、顶板岩性以及松散层厚度等四项数据至前台页面；步骤13：根据编写的页面脚本程序，前台页面获取数据库返回的四项数据，依据采空区稳定性评价指标分级标准(见表2)，得出各网格内每个指标的等级，再根据采空区稳定性等级量化标准(见表3)，得出各网格内每个指标的量化分值b，其中，对于定量指标，根据其具体数值所处等级区间来划分等级，而其量化值则采用线性插值法取得；对于定性指标，则根据描述性语言在其对应的评价等级量化分值区间中取值；表2采空区稳定性评价指标分级标准表3采空区稳定性等级量化标准评价等级稳定基本稳定不稳定评分值f1～f2f2～f3f3～f4表2中，t1、t2、t3、h1、h2由相关工程规范以及专家经验确定。表3中，f1、f2、f3、f4为采空区稳定性等级边界评分值，由专家结合实际情况确定。步骤14：各子网格的评分值Q由该网格内四个指标(采空区终采时间、地表变形特征、顶板岩性、松散层厚度)的量化分值与其权重相乘后相加所得，即式中si为各指标的权重，bi为指标量化的分值；步骤15：依据各子网格的评分值Q，判断Q所处区间，根据图例规范对各网格进行颜色赋值，绘制分区图，实时显示于网络页面，其中，分数越高则颜色越深，代表采空区稳定性程度越低。分区结果如附图4所示。当前第1页1 2 3