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1、地质环境评价的基本地质环境评价的基本方法方法一、地质环境评价一、地质环境评价n n1、地质环境评价的基本概念n n是环境评价的重要组成部分。n n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。n n就是对环境质量优劣的描述，说明、评定和预测。n n2 2、地质环境评价的分类、地质环境评价的分类n n（1 1）按照评价范围分：）按照评价范围分：n n区域地质环境评价、流域地质环境评价、城市地质环区域地质环境评价、流域地质环境评价、城市地质环境评价、矿山地质环境评价境评价、矿山地质环
2、境评价n n（2 2）按人类活动与地质环境的关系分：）按人类活动与地质环境的关系分：n n地质环境质量评价、地质环境容量评价、地质环境承地质环境质量评价、地质环境容量评价、地质环境承载力评价载力评价n n（3 3）按照评价对象不同分：）按照评价对象不同分：n n土壤环境评价、地下水环境质量评价、生态环境评价土壤环境评价、地下水环境质量评价、生态环境评价n n（4 4）按照人类对环境的要求分：）按照人类对环境的要求分：n n地质环境适宜性评价、地质环境危险性评价、地质环地质环境适宜性评价、地质环境危险性评价、地质环境风险评价境风险评价二、地质环境评价的基本方法二、地质环境评价的基本方法n n（一
3、）地质环境评价的一般程序n n（二）评价单元划分n n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。n n三角形划分法n n正方形划分法n n不规则多边形划分法n n（三）地质环境评价指标体系（表（三）地质环境评价指标体系（表2626）n n1 1、基本指标、基本指标n n气象气象n n水文水文n n地形地貌地形地貌n n地层岩性地层岩性n n地质构造地质构造n n地震地震n n地下水地下水n n工程地质工程地质n n地质灾害地质灾害n n其它其它n n2、指标数据的提取n n测试分析结果n n从各种地质图件中提取n n经验数据n n3、数据的标准化处理n n（1）初值化变换n n分别
4、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。n nx(k)=x(k)/x(1),k=1,2,3,.,nn n（2）均值化变换n n用均值去除以对应系列中的每个数据。n n（3）极值化变换n n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。n n（4）标准差变换n n用序列中的每个数据与均值之差除以标准差。n n（四）地质环境评价指标权重的确定n n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。n n1、专家打分法n n2、层次分析法（AHP法）n n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（
5、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。n n层次分析法确定权重的工作程序如下：n n2.1 选定专家组n n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 表标标度度值值u u1 1u u2 2u un nu u1 1u u2 2u un nn n2.2 构造判断矩阵n n设 U=u1,u2,um 为评价因素集，A表示目标，V=v1,v2,vn为地质环境质量等级集合。uij表示ui对uj的相对重要性数值。表2 判断矩阵标度及其含义表标标 度度 值值含含
6、义义1 1表示因素表示因素u ui i与与u uj j比比较较，具有同等的重要性。，具有同等的重要性。3 3表示因素表示因素u ui i与与u uj j比比较较，u ui i比比u uj j稍微的重要。稍微的重要。5 5表示因素表示因素u ui i与与u uj j比比较较，u ui i比比u uj j明明显显的重要。的重要。7 7表示因素表示因素u ui i与与u uj j比比较较，u ui i比比u uj j强强烈的重要。烈的重要。9 9表示因素表示因素u ui i与与u uj j比比较较，u ui i比比u uj j极端的重要。极端的重要。2 2，4 4，6 6，8 82 2，4 4，6
7、6，8 8分分别别表示相表示相邻邻判断判断1 13 3，3 35 5，5 57 7，7 79 9的的中中值值。倒倒 数数表示因素表示因素u ui i与与u uj j比比较较得判断得判断u uij ij，则则u uj j与与u ui i比比较较得判断得判断u uji ji=1/=1/u uij ij根据表12得到判断矩阵T：实例：实例：n n2.3 计算重要性排序n n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。n n2.3.1 方根法n n（
8、1）计算判断矩阵每一行元素的乘积，n n n n（i.j=1,2,m）n n（2）计算Wi 的m次方根n n（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
9、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CR0.1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MM1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111RIRI0.000.000.000.000.580.580.900.901.121.121.241.241.
10、321.321.411.411.451.451.491.491.511.51n n实例：基于地形因素的区域黄土滑坡评价（博士论文）P91n n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实例：用层次分析法确定权重实例：用层次分析法确定权重实例：用层次分析法确定权重1 1、建立评价系统层次分析结果模型、建立评价系统层次分析结果模型、建立评价系统层次分析结果模型、建立评价系统层次分析结果模型n n构造判断矩阵n n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
11、性检验，其结果如下:n n（五）地质环境评价的数学模型n n指数评价模型n n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n n模糊数学评价模型n n灰色系统模型模糊数学评价模型模糊数学评价模型n n影响地质环境质量的因子具有层次性特征。一般说，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、区域地壳稳定性等稳
12、定性等;而第二层次因子中又可能包含几个第三层次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，一般进行评价结果失真，一般进行2 2个层次评价。二级评价是对个层次评价。二级评价是对2 2个层次进行综合评价，即先对第二层次因子进行综合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
13、不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。分的缺点，使评价结果更合理。n n（1）确定评价因子集。n n（2）给出地质环境质量等级集n n（3）隶属函数的确定n n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。n n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。n n实例1：四川绵阳市环境评价n n实例2：基于地形因素的区域黄土滑坡评价（博士论文）n n（4）构造模糊关系矩阵n n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。n n（5）确定权重n n（6）矩阵合成实例实例