Индексы и индексы качества

Классификация индикаторов. Простые, обобщенные (агрегированные), интегральные и комплексные индикаторы

К классификации индикаторов устойчивого развития, и в частности индикаторов экодинамики, можно подходить с разных позиций.

Рассмотрим подход, который можно трактовать как информационный.

Первый шаг состоит в введении "составляющих".

химическая индикаторы и индексы

составляющие: физическая для составляющих

биотическая природной среды

Следующим шагом структуризации будет отнесение их к объекту исследования:

индикаторы и индексы

главных компонентов

окружающей среды

атмосферный воздух

объекты вода

исследования: подстилающая поверхность

окружающая среда

(сумма трех главных компонентов)

Наконец, можно разделить индикаторы и индексы по предмету исследования, то есть по классам:

индикаторы и индексы в

конкретной составляющей

для конретного класса

Состав

Предмет исследования Процесс

(классы): Свойство

Явление (эффект)

Соответственно этому как для индикаторов, так и для индексов, в том числе индексов качества, можно предложить специальную классификацию индикаторов экодинамики по признакам их формирования и отнесения к составляющим или классам, что, несомненно, уточнит терминологию и упростит передачу таких показателей в информационные системы и систему принятия решений. Привлечение классов позволяет ввести понятия простого, агрегированного, интегрального и комплексного индикаторов или индексов и корректнее сформулировать задачи разработки методов их расчета.

Простым индикатором в классе, например состав, назовем численное значение конкретной величины, связанной с концентрацией одного конкретного ингредиента. В классе свойства такими показателями могут быть: величины, связанные с температурой кипения и конденсации, электропроводностью, оптической плотностью и т. д. В классе процессы - параметры различных типов рассеяния света в атмосфере, интенсивность и скорость процесса и т. д. В классе явления могут быть инверсия, изменения температуры вдоль оси стратификации в атмосферном воздухе и т. д.

В такой трактовке простой индикатор изначально может иметь размерность.

Агрегированным (обобщенным) индикатором назовем сформированную по согласованным правилам "сумму" простых индикаторов. Например, для атмосферного воздуха в классе состав надо "сложить" шесть известных ингредиентов. В последнее время к этим шести ингредиентам добавляют органические летучие соединения и некоторые другие - всего до 18-ти соединений.

Выражение «сформированные по согласованным правилам» требует пояснения, так как пока таких общепринятых правил пока нет. Можно указать, по крайней мере, двадцать три способа агрегирования, в том числе способ, применяемый достаточно широко в квалиметрии. Однако следует отметить, что ведутся интенсивные исследования проблемы агрегирования информации и есть все основания надеяться на прорыв в этой области.

Агрегированный индикатор в общем случае - это "сумма" приоритетных показателей для конкретного исследуемого объекта в каждом из классов в одной отдельно взятой составляющей.

Интегральным индикатором назовем сформированную по согласованным правилам сумму всех возможных индикаторов одинакового происхождения и размерности в данном классе.

Комплексным индикатором назовем сформированную по согласованным правилам сумму индикаторов, взятых из разных классов или разных составляющих, либо из разных классов и разных составляющих одновременно.

Назовем эту степень отклонения от уровня, отвечающего естественному ходу событий, индексом, что соответствует его точному смысловому содержанию. Действительно, в переводе с латинского "index" - показатель, характеризующий изменение чего-либо относительно уровня, принятого за основу для сравнения. Иначе говоря, индекс - это мера отклонения от уровня, принятого за базовый.

Индекс - это величина, построенная из индикаторов. Иначе говоря, индикаторы являются теми "элементарными" кирпичиками, из которых формируются индексы, и в частности индексы экодинамики. Хорошим примером сказанному является известный экономический индекс Доу-Джонса, построенный на основе более чем тысячи семисот показателей экономической активности ведущих фирм мира. Эти показатели могут рассматриваться как индикаторы. Собственно, именно поэтому «индекс Доу-Джонса» и называется индексом.

Простой индекс качества определяется следующим образом:

c_ij = m_ij / n_ij , (1)

в котором n_ij - число полных признаков качества, m_ij - число совпавших при сопоставлении признаков.

Выражение «число совпавших» требует пояснения. Число совпавших означает, что при сопоставлении, например, численного значения концентрации конкретного вещества, измеренной на контролируемой территории и на территории, принятой за чистую, значение концентрации на контролируемой территории оказалось не выше аналогичного значения на чистой территории.

При определении индекса качества по формуле (1) его числовые значения заключены в диапазоне ноль - единица, (0 - 1).

Аналогичным способом можно ввести индексы качества в любой из составляющих для всех классов, так как предложенный принцип построения индекса качества является универсальным.

Предложенный способ формирования индексов качества частично снимает неопределенность по следующим двум вопросам.

Первый из них относится к размерности индикаторов и индексов качества. Понятно, что в предложенном методе формирования индексов качества они всегда будут безразмерными величинами, что существенно облегчает их интерпретацию при их применении в системах принятия решений, а также упрощает проблему сопоставления между разными странами и обмена протоколами данных.

Второй немаловажный вопрос - это вопрос выбора шкалы для измерения индексов качества.

Известно, что шкала - это совокупность системы объектов, системы чисел (или знаков) и правил, позволяющих адекватно отобразить систему объектов в систему чисел (знаков). В соответствии с данным определением шкалу можно образно представить себе как своего рода словарь, делающий возможным перевод с «языка вещей» на язык знаков (и обратно) при выполнении познавательных процедур. Адекватность отображения понимается в том смысле, что правила присваивания чисел (знаков) объектам обеспечивают соответствие определенных, свойственных рассматриваемой шкале отношений в системе объектов отношениям, принятым для системы чисел или знаков. Это означает, что для системы принятия решений необходимо разрабатывать такие типы шкал, которые были бы наиболее информативны и в то же время просты для понимания. Не вдаваясь в детали этого вопроса, отметим, что наиболее приемлемыми шкалами для количественного измерения индикаторов и индексов являются так называемые реальные физические шкалы.

Психологически наиболее комфортно и адекватно человеческим мозгом отображаются цифровые шкалы, имеющие диапазоны 0 - 1, 0 - 10 и 0 - 100. Именно эти диапазоны естественным образом получаются в предлагаемом подходе. Достаточно перевести шкалу 0 - 1 в хорошо известные и всюду применяемые проценты, как мы получим шкалу 0 - 100 %. Более того, такая шкала позволяет легко перейти к сопоставлению индекса качества с такой распространенной величиной, как экологический риск. Кроме того, эта шкала весьма удобна для проведения сопоставлений и обмена протоколами данных на любом уровне. Наконец, что немаловажно, введенные шкалы являются линейными, то есть пропорциональными.

Нетрудно видеть, что величина (1 - m_ij / n_ij) = (1 - c_ij) является мерой отклонения от качества и может рассматриваться как величина, пропорциональная соответствующей составляющей экологического риска Rij по данному показателю, то есть:

R_ij = k (1 - c_ij). (2)

В формуле (2) k – корректирующий коэффициент и из нее же следует, что диапазон численного изменения R_ij также заключен в интервале (0 - 1) и с ростом качества риск падает и наоборот.

Аналогично следует поступить при введении индексов качества для воды и для почвы.

Объединяя простые индексы качества внутри одного класса, можно построить обобщенные, интегральные и комплексные индексы качества, пользуясь рекомендациями квалиметрии. Например:

X_ij = S p_ij c_ijl . (3)

В выражении (3) суммирование ведется по l , p_ij – коэффициенты значимости каждого конкретного индекса качества, определяемые, например, экспертной оценкой, причем S p_ij = 1. Эти коэффициенты значимости не следует путать с известными весовыми множителями, так как, как отмечено выше, мы придерживаемся в настоящей работе идеологии синергетики, в которой коэффициенты значимости и весовые множители не совпадают.

ИНДЕКС КАЧЕСТВА - мера качества исследуемого объекта выраженная через индикаторы и коррелирующая с мерой риска.