地质环境评价的基本方法

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T.L.Saaty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u1u2……unu1u2……un2.2构造判断矩阵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。muuuU,,,21muuuU,,,21表2判断矩阵标度及其含义表标度值含义1表示因素ui与uj比较，具有同等的重要性。3表示因素ui与uj比较，ui比uj稍微的重要。5表示因素ui与uj比较，ui比uj明显的重要。7表示因素ui与uj比较，ui比uj强烈的重要。9表示因素ui与uj比较，ui比uj极端的重要。2，4，6，82，4，6，8分别表示相邻判断1～3，3～5，5～7，7～9的中值。倒数表示因素ui与uj比较得判断uij，则uj与ui比较得判断uji=1/uij根据表1—2得到判断矩阵T：mmmmmmuuuuuuuuuT212222111211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）mjijiiuWW1,mjijiiuWW1,mjijiuW1（2）计算Wi的m次方根（3）对向量作归一化或正规化处理，即miWiWmiWiWmiWiW),,,(21m)/(1mjjiiWWa则，A=（α1,α2,…αm）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：),2,1,(1mjiuuumkkjijij（2）每一列经正规化的判断矩阵按行相加：mjimjiuWij1),2,1,(Tm),,,(21miWWamjjii,2,11TmaaaA),,,(21（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：RICICR/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：)(11maxmmCImax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。maxmiiiaTAm1max)(1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mmmmmmmmaaauuuuuuuuuTATATATA2121222211121121)()()(RI由大量试验给出，对于低阶判断矩阵，RI取值列于表E1—3。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1maxmmCR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M1234567891011RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.451.491.51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②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