地质环境评价的基本方法

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,地质环境评价的基本方法,一、地质环境评价,1、地质环境评价的基本概念,是环境评价的重要组成部分。,是对地质环境形成条件、结构、状态、功能的现状进行分析，在自然条件和人类活动影响下对可能发生的变化趋势进行预测，对其与社会经济发展活动的协调性进行定性或定量的评估。,就是对环境质量优劣的描述，说明、评定和预测。,2、地质环境评价的分类,（1）按照评价范围分：,区域地质环境评价、流域地质环境评价、城市地质环境评价、矿山地质环境评价,（2）按人类活动与地质环境的关系分：,地质环境质量评价、地质环境容量评价、地质环境承载力评价,（3）按照评价对象不同分：,土壤环境评价、地下水环境质量评价、生态环境评价,（4）按照人类对环境的要求分：,地质环境适宜性评价、地质环境危险性评价、地质环境风险评价,二、地质环境评价的基本方法,（一）地质环境评价的一般程序,（二）评价单元划分,是具有相同特性的最小地域单元。地质环境条件具有一致性。,三角形划分法,正方形划分法,不规则多边形划分法,（三）地质环境评价指标体系（表26）,1、基本指标,气象,水文,地形地貌,地层岩性,地质构造,地震,地下水,工程地质,地质灾害,其它,2、指标数据的提取,测试分析结果,从各种地质图件中提取,经验数据,3、数据的标准化处理,（1）初值化变换,分别用原始序列的第一个原始数据去除以后面的各个数据，得到其倍数数列，即初值化序列。,x(k)=x(k)/x(1),k=1,2,3,.,n,（2）均值化变换,用均值去除以对应系列中的每个数据。,（3）极值化变换,用序列中的每个数据与极小值之差除以极大值和极小值之差。,（4）标准差变换,用序列中的每个数据与均值之差除以标准差。,（四）地质环境评价指标权重的确定,确定权重有多种方法，如专家直接经验法、调查统计法、数理统计法、层次分析法等。,1、专家打分法,2、层次分析法（AHP法）,层次分析是美国运筹学专家匹兹堡大学教授于二十世纪70年代提出的层次排序法（AHP法），原理简单，有较严格的数学依据，广泛应用于复杂系统的分析与决策。,层次分析法确定权重的工作程序如下：,2.1 选定专家组,调查专家组的组成应是经验丰富的专家。调查的目的是集中专家的群体智慧，对各因素的相对重要性进行评估打分。根据打分表，综合构造判断矩阵。,表1 专 家 打 分 表,标度值,u,1,u,2,u,n,u,1,u,2,u,n,2.2 构造判断矩阵,设 U=u,1,u,2,u,m,为评价因素集，A表示目标，V=v,1,v,2,v,n,为地质环境质量等级集合。,u,i,j,表示,u,i,对,u,j,的相对重要性数值。,表2 判断矩阵标度及其含义表,标 度 值,含 义,1,表示因素,u,i,与,u,j,比较，具有同等的重要性。,3,表示因素,u,i,与,u,j,比较，,u,i,比,u,j,稍微的重要。,5,表示因素,u,i,与,u,j,比较，,u,i,比,u,j,明显的重要。,7,表示因素,u,i,与,u,j,比较，,u,i,比,u,j,强烈的重要。,9,表示因素,u,i,与,u,j,比较，,u,i,比,u,j,极端的重要。,2，4，6，8,2，4，6，8分别表示相邻判断1,3，3,5，57，79的中值。,倒 数,表示因素,u,i,与,u,j,比较得判断,u,ij,，则,u,j,与,u,i,比较得判断,u,ji,=1/,u,ij,根据表12得到判断矩阵T：,实例：,2.3 计算重要性排序,根据判断矩阵，利用线性代数知识，精确地求出,T,的,最大特征根,所对应的特征向量。,所求特征向量即为各评价因素的重要性排序，归一化后，也就是权数分配。,一般情况下，阶数较高，可以用下面介绍的近似解法。,2.3.1 方根法,（1）计算判断矩阵每一行元素的乘积，,（,i.j,=1,2,m）,（2）计算,Wi,的m次方根,（3）对向量 作归一化或正规化处理，即,则，,A,=（,1,2,m,）,T,即为所求特征向量,即为各指标的权重值。,2.3.2 和积法,（1）将判断矩阵每一列归一化：,（2）每一列经正规化的判断矩阵按行相加：,（3）,对向量,作正规化处理：,依次所得到的,即为所求特征向量。,实例,2.4 检验,由于客观事物的复杂性或对事物认识的片面性，通过所构造的判断矩阵求出的特征向量（权值）是否合理，需要对判断矩阵进行一致性和随机性检验，检验公式为：,式中，,CR,为判断矩阵的随机一致性比率；,CI,为判断矩阵一致性指标；它由下式计算：,为最大特征根；,m为判断矩阵阶数；,RI,为判断矩阵的平均随机一致性指标。,计算判断矩阵的最大特征根,式中，（,TA,）,i,表示向量,TA,的第,i,个元,RI,由大量试验给出，对于低阶判断矩阵，,RI,取值列于表E13。对于高于12阶的判断矩阵，需要进一步查资料或采用近似方法。即令,当,CR,0.1时，即认为判断矩阵具有满意的一致性，说明权数分配是合理的；否则，就需要调整判断矩阵，直到取得满意的一致性为止。,表E3 层次分析法的平均随机一致性指标值,M,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,RI,0.00,0.00,0.58,0.90,1.12,1.24,1.32,1.41,1.45,1.49,1.51,实例：基于地形因素的区域黄土滑坡评价（博士论文）P91,基于GIS的昆明市地质灾害危险性评价（硕士论文）,实例：用层次分析法确定权重1、建立评价系统层次分析结果模型,构造判断矩阵,采用1一9标度法对各层中的因子对上一层次目标的相对重要性进行两两比较，构造判断矩阵。并且计算出最大特征根、对应的特征向量、各层次的单排序以及进行判断矩阵一致性检验，其结果如下:,（五）地质环境评价的数学模型,指数评价模型,数理统计模型：定性判别分析模型、聚类分析模型、主成分和因子分析模型,模糊数学评价模型,灰色系统模型,模糊数学评价模型,影响地质环境质量的因子具有层次性特征。一般说，地质环境背景条件、区域环境地质问题和人类工程活动是第一层次的因子，它们又包含有几个第二层次的因子，如地质环境背景条件包含地形坡度、区域地壳稳定性等;而第二层次因子中又可能包含几个第三层次甚至更低层次因子。为避免参评因子过多，致使各因子的权重分配过小，主要因子作用不突出，进而造成评价结果失真，一般进行2个层次评价。二级评价是对2个层次进行综合评价，即先对第二层次因子进行综合评价，在此基础上再对第一层次因子进行评价，它克服了以往一级模糊质量评价中评价因子单一，主次不分的缺点，使评价结果更合理。,（1）确定评价因子集。,（2）给出地质环境质量等级集,（3）隶属函数的确定,由于影响地质环境质量因素的相互作用、影响及地质环境本身的复杂性和模糊性特点，目前在环境质量评价研究中，一般对离散型因素按照专家经验给出隶属度;对于连续性变化的定量指标采用线性隶属函数、正态分布函数等。,线性隶属函数法，即针对地质环境质量影响因素特征，构造半梯形分布隶属函数。,实例1：四川绵阳市环境评价,实例2：基于地形因素的区域黄土滑坡评价（博士论文）,（4）构造模糊关系矩阵,利用隶属函数求评价因子对质量分级的隶属度，构成模糊关系矩阵。,（5）确定权重,（6）矩阵合成,实例,