CN107767063A - 地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，属于地质生态环境评价技术领域。其在模糊综合评判法的基础上，提出了地质生态环境质量损益度的新评价参数，运用该参数与评价方法可分析和确定城市地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系。本发明包括如下步骤：地质生态环境质量评价指标体系的确定、地质生态环境质量评价指标分级标准的确定、地质生态环境质量评价指标权重的确定、地质生态环境质量评价指标隶属度函数的确定、地质生态环境质量隶属度的确定、城市地质生态环境质量的分级与评价、地质生态环境质量优良级与较差级隶属度的确定、城市地质生态环境质量损益度的确定和地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系的评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，属于地质生态环境评价 技术领域。
背景技术
地质资源是经济社会发展的基础，而地质生态环境则是保证经济社会可持续发展的条件。 自18世纪末人类进入工业化时代起，人类又进入了一个被成为“人类世”的新时期。在这个 时期，人类逐渐从大自然手中夺过了“船舵”，成为了影响和控制自然环境的主导力量。可以 讲就人类的生存和可持续发展而言，人类的经济活动对地质生态系统的影响程度更高、更持 久、更巨大。这种影响程度在经济快速发展期显得更为突出和尖锐。我国已进入城市化和经 济快速发展时期，由于经济快速发展，人口急剧增加，使不断对经济发展的需求与地质生态 环境保护的矛盾日益突出。
城市群虽然具有优越的发展条件和广阔的发展空间，但其在发展的过程中，地质生态环 境与社会经济发展之间的矛盾也是不容忽视的，尤其是“发展、资源、环境”之间相互协调 的关系问题。因为，实践经验证明，在经济发展和利用自然的过程中，不能单纯考虑经济目 标和社会经济系统的运行规律，还要遵循自然生态环境规律，考虑地质生态环境系统对经济 社会发展的承载能力；不但要把地质生态环境保护和自然资源科学利用作为现代经济社会发 展的基本原则，还应对社会经济系统和生态环境系统进行科学的调整，使之相互协调。只有 这样才能真正实现人类社会可持续发展。因此，为了实现城市群地质生态环境与社会经济系 统协调持续的发展，有必要对其进行系统分析和研究，为合理调整城市地质生态环境和社会 经济系统的互动关系提供科学的理论依据。
国内外专家学者对城市地质生态环境评价方法的研究取得了许多成果，也提出了很多行 之有效的评价模型和方法。当前城市地质生态环境评价方法可归纳主要有以下几种：一、德 尔菲法(专家打分法)，该方法主要是根据不同专家对各因素对环境质量的“贡献”打分，而 后根据总分大小确定质量的好坏，其评价受人为因素影响较大，也缺乏数学依据；二、多因 素加权法，该法同专家打分法一样，受人为影响很大，且难以确定权系数三、回归分析 法，但无论是一次回归还是逐步回归，都涉及到给单元的综合评价指标赋初值的问题，赋初 值的过程和专家打分法一样，人为因素较大，赋值不当，回归的效果就不显著；四、判别分 析法，其实质上可以说是一种类比法，但与传统地质学中所用类比法不同，其区别在于前者 是定量的，综合考虑多种因素或标志，以某种最优化准则作为分类标志，但如果参加判别分 析的变量很多，则除了计算时间加长外，同时还由于变量间不是独立的，可能导致计算协方 差矩阵的逆矩阵时精度降低或出现困难，以至于最后建立的判别函数可能不稳定，判别效果 差；五、聚类分析法，是一种考虑了多因素的数学分类方法，并且是在不知道可分几类和这 几类内容的情况下，研究对象之间的相似性，从而确定其聚合对象能够聚合成多少类型，利 用聚类分析进行分类，不曾事先进行人为定性分级，但这种不经定性分类，直接用聚类成果 分类，其结果往往缺乏可比性，可能出现定量分析所划的等级与定性分类的等级不一致的情 况等等。因此，大多数情况下上述地质生态环境质量评价结果还是不太理想。
发明内容
针对上述地质生态环境质量评价方法的不足，本发明提出了一种地质生态环境质量损益 度的概念，在模糊综合评判法的基础上，特提出了地质生态环境质量损益度的新评价参数， 运用该参数与评价方法可分析和确定城市地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系。
本发明是采用以下的技术方案实现的：地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法， 包括如下步骤:
步骤一：地质生态环境质量评价指标体系的确定:确立以地质生态环境为总目标层，以 区域地壳稳定性、水资源与水环境、土地资源环境、矿产资源环境、生态环境、地质灾害， 各影响因素为评价因素层，建立生态地质环境质量评价指标体系；
步骤二：地质生态环境质量评价指标分级标准的确定:将评判等级分为四级，即地质生态 环境质量等级集{优Ⅰ，良Ⅱ，中Ⅲ，差Ⅳ}；
步骤三：地质生态环境质量评价指标权重的确定:采用层次分析法AHP确定指标的权重；
步骤四：地质生态环境质量评价指标隶属度函数的确定，分为两种情况：
情况一：对于实数型的定量因素，采用直线型隶属函数来确定评价因素对地质生态环境 质量等级的隶属度，见公式1-4：
直线性隶属函数：
式中：AⅠ(x)、AⅡ(x)、AⅢ(x)、AⅣ(x)为评价因子对Ⅰ-Ⅳ级质量标准隶属度；a1，a2，a3，a4为评价因子的四级标准值；x为i评价因子的实际值；
情况二：对于定量评价指标，分为正指标和逆指标两类，用下式计算其隶属度rij，从而 求得隶属度矩阵R，见公式5-7：
对于定性评价指标，其隶属度取值如下：
当定性指标为Ⅰ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(1,0,0,0)；
当定性指标为Ⅱ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,1,0,0)；
当定性指标为Ⅲ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,1,0)；
当定性指标为Ⅳ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,0,1)；
步骤五：地质生态环境质量隶属度的确定，包括如下小步：
S1：构造模糊矩阵R(见公式8)，设U＝{u1,u2,…,um}为评价因素集，V＝{v1,v2,…,vn}为 质量等级集；
式中，rij表示就因素ui而言被评为vj的隶属度；矩阵R中第i行Ri＝(ri1,ri2,…,rim)为第 i个评价因素ui的单因素评判，它是V上的模糊子集；
S2：列出权重矩阵A(见公式9)。
A＝(a1,a2,…,am)(9)
a1,a2,…,am分别是u1,u2,…,um的权重，且满足a1+a2+…+am＝1；
S3：计算一级指标的隶属度值。
根据B＝A·R，计算综合隶属度B，求出模糊集B＝(b1,b2,…,bn)(0≤bj≤1)；
步骤六：城市地质生态环境质量的分级与评价：参照城市地质生态环境质量分级标准， 根据最大隶属度原则，由前面计算出的隶属度值，取判断各年份各 个城市地质生态环境的质量等级{优Ⅰ、良Ⅱ、一般Ⅲ、差Ⅳ}，即为其地质生态环境质量最 后评价结果；
步骤七：地质生态环境质量优良级与较差级隶属度的确定：
在上述地质生态环境质量等级为4级评价基础上，将地质生态环境质量等级划分为2个 质量等级，分别为地质生态环境优良级和地质生态环境较差级，即优Ⅰ、良Ⅱ合并为优良级， 一般Ⅲ、差Ⅳ合并为较差级，以便于确定地质生态环境质量和GDP的发展关系以及各大城市 的地质生态环境质量等级隶属度值：
优良级隶属度值＝Ⅰ级隶属度值+Ⅱ级隶属度值(10)
较差级隶属度值＝Ⅲ级隶属度值+Ⅳ级隶属度值(11)
步骤八：城市地质生态环境质量损益度的确定：根据地质生态环境隶属度评价结果和地
质生态环境质量损益度的定义，地质生态环境质量损益度是地质生态环境质量最大隶属
度和人均GDP关系变化曲线的斜率；
步骤九：地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系的评价：依据各城市地质生态环 境质量最大隶属度与GDP关系曲线变化图及地质生态环境质量损益度变化规律，确定地质生 态环境质量及其与可持续发展协调关系判据参数，并依据地质生态环境质量损益度判据准则 对各个城市地质生态环境质量与GDP发展关系进行分析与评价。
优选地，所述步骤一中，选取评价指标时应遵循客观科学性原则、主导性原则、区域性 原则、可操作性原则、整体完备性原则，遵循上述评价指标的选取原则，结合实际情况，在 资料收集和理论分析的基础上，从影响生态地质环境质量的因素出发，分析各因素之间的关 系。
优选地，所述步骤一中，影响城市地质生态环境质量的因素分6类25种，用以表征城市 地区地质生态环境质量。
优选地，所述步骤二中，正确选择评价指标是真实地揭示生态地质环境优劣的前提和基 础，评价指标体系是由若干个单项评价指标组成的层次分明的有机整体，地质生态环境质量 评价分级标准根据相关标准规定及经验丰富的专家综合决定。
优选地，所述步骤三中，层次分析法AHP确定指标的权重，具体步骤如下：
S1：选定专家组对地质生态环境质量影响因素的相对重要性进行评估；
S2：构造判断矩阵；
S3：计算特征向量；
S4：进行一致性检验；通过一致性检验，可用其归一化特征向量作为权向量，否则要重 新构造调整成对比较矩阵，进行计算和确定。
优选地，所述层次分析法AHP据原理一计算指标权重，其中，
S1：选定专家组：请一些对地质生态环境质量评价有一定研究和认识的专家，组成专家 组开展调查。调查的目的是应用专家们集体智慧，对地质生态环境质量影响因素的相对重要 性进行评估；
S2：构造判断矩阵：uij表示评价因素ui对评价因素uj的相对重要性数值；
判断矩阵A：
S3：计算特征向量：
①计算判断矩阵每一行的乘积：
②计算Mi的m次方根：得到特征向量W＝(W1,W2,…,Wn)；
③对特征向量W＝(W1,W2,…,Wn)作归一化处理，即通过得到权向量： w＝(w1,w2,…,wn)T；
S4：利用公式进行一致性检验：
上式中：CR——判断矩阵的随机一致性比率；
CI——判断矩阵的一致性指标，由确定；
RI——判断矩阵平均随机一致性指标；
其中，最大特征根λmax，由公式求得；
一般地，当一致性比率时，认为A的不一致程度在允许范围之内，有满意 的一致性，通过一致性检验，可用其归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较 矩阵A，对uij加以调整；
根据以上步骤，首先计算单一准则下元素的相对权重；然后计算各层因素的组合权重； 最终求得最低层次元素的相对权重。
本发明的有益效果是：采用本发明所述的地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法 为了评价生态环境质量动态变化规律及其与可持续发展协调关系，提出和确定了地质生态环 境质量损益度评价参数，即定义地质生态环境质量损益度是描述和评价地质生态环境质量在 某一段的时间内的人均GDP发展的变化量；地质生态环境质量损益度是地质生态环境质量最 大隶属度和人均GDP关系变化曲线的斜率。
附图说明
图1是本发明的步骤流程图。
图2是地质生态环境最大隶属度变化曲线图。
图3是地质生态环境质量最大隶属度与GDP关系变化曲线图。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步详细 说明。
本发明旨在提供一种运用模糊综合评判法对城市的地质生态环境进行评价。具体发明思 路是在模糊综合评判法的基础上，特提出了地质生态环境质量损益度的新评价参数，运用该 参数与评价方法可分析和确定城市地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系。
为了评价生态环境质量动态变化规律及其与可持续发展协调关系，本发明特提出和确定 了地质生态环境质量损益度评价参数，即定义地质生态环境质量损益度是描述和评价地质生 态环境质量在某一段的时间内的人均GDP发展的变化量。地质生态环境质量损益度是地质生 态环境质量最大隶属度和人均GDP关系变化曲线的斜率。
本发明是通过下述步骤实现的：
步骤一、地质生态环境质量评价指标体系的确定
在选取评价指标时应遵循以下几个原则：
(1)客观科学性原则：指标体系的建立必须在科学的基础上，客观真实地反映城市自然 资源环境、经济发展及相互之间的协调发展关系，并且能够凸显城市地质生态环境特征以及 质量变化状况。
(2)主导性原则：影响地质生态环境质量的因素很多，利用单一因素不可能对其作出科 学合理的评价，若一一概况也不现实，应该选择具有代表性的、能直接反映其主要特征的主 导性因素作为评价指标。
(3)区域性原则：不同区域的评价指标体系的构建必然有不同的侧重，尽管总体目标可 能相同，但具体内容却不可能完全一致，即使是在特定区域的评价指标体系中，具体指标也 有重点与非重点之分。因此，需要因地制宜地进行指标体系的构建工作。
(4)可操作性原则：指标的选取，要以现实统计数据为基础，要易于获取、计算、比较 和分析；同时，选取的指标要有效、实用，使理论与实践紧密结合。
(5)整体完备性原则：指标体系作为一个有机整体，不仅应该从各个不同的角度反映出 被评价系统的主要特征和状况，而且还要能体现出系统的发展趋势。
遵循上述评价指标的选取原则，结合实际情况，在资料收集和理论分析的基础上，从影 响生态地质环境质量的因素出发，分析各因素之间的关系，确立了以地质生态环境为总目标 层，以区域地壳稳定性、水资源与水环境、土地资源环境、矿产资源环境、生态环境、地质 灾害，各影响因素为评价因素层，建立了生态地质环境质量评价指标体系，将影响城市地质 生态环境质量的因素分6类25种，用以表征城市地区地质生态环境质量。见表1：
表1城市地区地质生态环境质量指标体系
步骤二、地质生态环境质量评价指标分级标准的确定
正确选择评价指标是真实地揭示生态地质环境优劣的前提和基础，评价指标体系是由若 干个单项评价指标组成的层次分明的有机整体，本发明地质生态环境质量评价分级标准根据 相关标准规定及经验丰富的专家综合决定。
根据相关标准以及专家经验，本发明将评判等级分为四级，即地质生态环境质量等级集 {优(Ⅰ)，良(Ⅱ)，中(Ⅲ)，差(Ⅳ)}。见表2：
表2城市地质生态环境质量发展趋势指标分级标准
步骤三、地质生态环境质量评价指标权重的确定
为保证确定指标权重的科学性，本发明采用层次分析法(AHP)确定指标的权重，其具体 步骤如下：(1)选定专家组对地质生态环境质量影响因素的相对重要性进行评估；(2)构造判断矩阵；(3)计算特征向量；(4)进行一致性检验；通过一致性检验，可用其归一化 特征向量作为权向量，否则要重新构造调整成对比较矩阵，进行计算和确定。具体步骤见原 理一。
步骤四、地质生态环境质量评价指标隶属度函数的确定
地质生态环境质量评价指标隶属度的确定实际上是单因素评判问题。对于实数型的定量 因素，本发明采用直线型隶属函数(见公式1-4)来确定评价因素对地质生态环境质量等级 的隶属度；对于特征状态的定性因素，采用专家经验法、德尔菲法等方法确定评价因素对地 质生态环境质量等级的隶属度。
线性隶属函数：
式中：AⅠ(x)、AⅡ(x)、AⅢ(x)、AⅣ(x)为评价因子对Ⅰ-Ⅳ级质量标准隶属度；a1，a2，a3，a4为评价因子的四级标准值；x为i评价因子的实际值。
对于定量评价指标，又分为正指标和逆指标两类，可用下式计算其隶属度rij，从而求得 隶属度矩阵R(见公式5-7)。
对于定性评价指标，其隶属度取值如下：
当定性指标为Ⅰ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(1,0,0,0)；
当定性指标为Ⅱ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,1,0,0)；
当定性指标为Ⅲ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,1,0)；
当定性指标为Ⅳ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,0,1)。
步骤五、地质生态环境质量隶属度的确定
(1)构造模糊矩阵R(见公式8)，设U＝{u1,u2,…,um}为评价因素集，V＝{v1,v2,…,vn} 为质量等级集。
式中，rij表示就因素ui而言被评为vj的隶属度；矩阵R中第i行Ri＝(ri1,ri2,…,rim)为第 i个评价因素ui的单因素评判，它是V上的模糊子集。
(2)列出权重矩阵A(见公式9)。
A＝(a1,a2,…,am) (9)
a1,a2,…,am分别是u1,u2,…,um的权重，且满足a1+a2+…+am＝1。
(3)计算一级指标的隶属度值。
根据B＝A·R，计算综合隶属度B，求出模糊集B＝(b1,b2,…,bn)(0≤bj≤1)。
步骤六、城市地质生态环境质量的分级与评价
参照城市地质生态环境质量分级标准，根据最大隶属度原则，由前面计算出的隶属度值， 取判断各年份各个城市地质生态环境的质量等级{优(Ⅰ)、良(Ⅱ)、 一般(Ⅲ)、差(Ⅳ)}，即为其地质生态环境质量最后评价结果。
步骤七、地质生态环境质量优良级与较差级隶属度的确定
在上述地质生态环境质量等级为4级评价基础上，将地质生态环境质量等级划分为2个 质量等级，分别为地质生态环境优良级和地质生态环境较差级，即优(Ⅰ)、良(Ⅱ)合并 为优良级，一般(Ⅲ)、差(Ⅳ)合并为较差级，以便于确定地质生态环境质量和GDP的发展关系以及各大城市的地质生态环境质量等级隶属度值：
优良级隶属度值＝Ⅰ级隶属度值+Ⅱ级隶属度值 (10)
较差级隶属度值＝Ⅲ级隶属度值+Ⅳ级隶属度值 (11)
步骤八、城市地质生态环境质量损益度的确定
根据地质生态环境隶属度评价结果和地质生态环境质量损益度的定义，地质生态环境质 量损益度是地质生态环境质量最大隶属度和人均GDP关系变化曲线的斜率。计算出各大城市地 质生态环境质量损益度，并确定地质生态环境最大隶属度曲线图和地质生态环境质量损益度 图。
步骤九、地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系的评价
依据各城市地质生态环境质量最大隶属度与GDP关系曲线变化图及地质生态环境质量损 益度变化规律，可确定地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系判据参数(表3)，并依 据地质生态环境质量损益度判据准则对各个城市地质生态环境质量与GDP发展关系进行分析 与评价。
表3城市地质生态环境质量变化规律评价判据标准
原理一：
(1)选定专家组：请一些对地质生态环境质量评价有一定研究和认识的专家，组成专家 组开展调查。调查的目的是应用专家们集体智慧，对地质生态环境质量影响因素的相对重要 性进行评估。
(2)构造判断矩阵：uij表示评价因素ui对评价因素uj的相对重要性数值，uij的取值按 表4进行。
表4评价指标重要性比较标度表
| 标度值 | 含义 |
| 1 | 表示因素ui与uj比较，具有同等重要性 |
| 3 | 表示因素ui与uj比较，ui比uj稍微重要 |
| 5 | 表示因素ui与uj比较，ui比uj明显重要 |
| 7 | 表示因素ui与uj比较，ui比uj强烈重要 |
| 9 | 表示因素ui与uj比较，ui比uj极端重要 |
| 2，4，6，8 | 2，4，6，8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4得到判断矩阵A：
(3)计算特征向量。
①计算判断矩阵每一行的乘积：
②计算Mi的m次方根：得到特征向量W＝(W1,W2,…,Wn)；
③对特征向量W＝(W1,W2,…,Wn)作归一化处理，即通过得到权向量： w＝(w1,w2,…,wn)T。
(4)利用公式进行一致性检验。
上式中：CR——判断矩阵的随机一致性比率；
CI——判断矩阵的一致性指标，由确定；
RI——判断矩阵平均随机一致性指标(见表5)。
其中，最大特征根λmax，由公式求得。
表5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 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| RI | 0.00 | 0.00 | 0.58 | 0.90 | 1.12 | 1.24 | 1.32 | 1.41 | 1.45 | 1.49 | 1.51 | 1.54 | 1.56 | 1.58 | 1.59 |
一般地，当一致性比率时，认为A的不一致程度在允许范围之内，有满意 的一致性，通过一致性检验，可用其归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较 矩阵A，对uij加以调整。
根据以上步骤，首先计算单一准则下元素的相对权重；然后计算各层因素的组合权重； 最终求得最低层次元素的相对权重。
下面通过实施例对本发明作进一步解释：
选取某A城市作为评价单元，某A城市经济发展指标以人均GDP(元)最为代表，A城市 2001-2005年人均GDP值可以从统计年鉴中获得，具体数值见表6：
表6 A城市2001-2005年人均GDP值
步骤一、地质生态环境质量评价指标体系的确定
遵循上述评价指标的选取原则，结合实际情况，在资料收集和理论分析的基础上，从影 响地质生态环境质量的因素出发，分析各因素之间的关系，确立了以地质生态环境为总目标 层，以区域地壳稳定性、水资源与水环境、土地资源环境、矿产资源环境、生态环境、地质 灾害，各影响因素为评价因素层，建立了生态地质环境质量评价指标体系，将影响A城市地 质生态环境质量的因素分6类25种。用以表征A城市地区地质生态环境质量。列出A城市地 区地质生态环境质量评价指标体系，如表1所示。
步骤二、地质生态环境质量评价指标分级标准的确定
根据相关标准以及专家经验，将评判等级分为四级，即地质生态环境质量等级集{优(Ⅰ)， 良(Ⅱ)，中(Ⅲ)，差(Ⅳ)}。见表2。
步骤三、地质生态环境质量评价指标权重的确定
采用层次分析法根据原理一计算指标权重，A城市地区地质生态环境指标权重体系见表 7：
表7 A城市地区地质生态环境质量指标权重
步骤四、地质生态环境质量评价指标隶属度函数的确定
对于实数型的定量因素，本发明采用直线型隶属函数来确定评价因素对地质生态环境质 量等级的隶属度，而对于定量评价指标，又分为正指标和逆指标两类，可用下式计算其隶属 度rij，从而求得隶属度矩阵R。
对于特征状态的定性因素，采用专家经验法、德尔菲法等方法确定评价因素对地质生态 环境质量等级的隶属度。
对于定性评价指标，其隶属度取值如下：
当定性指标为Ⅰ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(1,0,0,0)；
当定性指标为Ⅱ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,1,0,0)；
当定性指标为Ⅲ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,1,0)；
当定性指标为Ⅳ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,0,1)；
步骤五、地质生态环境质量隶属度的确定
以A城市2001年为例进行具体的计算：
(1)列出权重矩阵A。
(0.0196,0.0394,0.0949,0.0627,0.0105,0.0159,0.0398,0.0252,0.0405,0.0155, 0.0095,0.0060,0.0255,0.0319,0.0175,0.0096,0.1330,0.0913,0.0118,0.0171, 0.0606,0.0394,0.0258,0.0523,0.1047)
(2)根据隶属函数计算出各个三级指标的隶属度值，确定模糊矩阵R。
(3)根据B＝A·R，得出一级指标的隶属度值。
B＝(0.16,0.46,0.15,0.23)
从上面计算结果可以看出，这四个数值中0.46最大，属于Ⅱ级，根据最大隶属度原则， 2001年A城市地质生态环境质量属于Ⅱ级，即质量为良。
与上面计算过程相同，可以得出A城市2002～2005地质生态环境质量评价结果。本发明将A 城市地区八大城市作为独立单元进行计算，最后得出2001～2005年期间的地质生态环境质量隶 属度值见表8。
表8 2001-2005年A城市地区地质生态环境质量隶属度值
步骤六、城市地质生态环境质量的分级与评价
参照A城市地区地质生态环境质量分级标准，根据最大隶属度原则，由前面计算出的隶 属度值，可以判断出2001～2005年A城市隶属的质量等级，即最后评价结果(见表9)。
表9 A城市地质生态环境隶属度变化表
步骤七、地质生态环境质量优良级与较差级隶属度的确定
在上述地质生态环境质量等级为4级评价基础上，对地质生态环境质量等级进行简化为两 个质量等级，分为地质生态环境优良级和地质生态环境较差级，以便于探讨地质生态环境质 量和GDP发展关系。为此，计算得出A城市的地质生态环境质量等级隶属度值如下表(表10)：
表10 A城市生地质态环境隶属度变化表
步骤八、城市地质生态环境质量损益度的确定
根据表10评价结果和地质生态环境质量损益度的定义，可计算出A城市“十五”期间地 质生态环境质量损益度(见表11)及地质生态环境最大隶属度曲线图和地质生态环境质量最 大隶属度与GDP关系变化曲线图(图2-3)。
表11 A城市“十五”期间地质生态环境质量损益度
步骤九、地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系的评价
依据A城市地质生态环境质量最大隶属度与GDP关系曲线变化图及地质生态环境质量损 益度变化规律，并根据表3城市地质生态环境质量变化规律评价判据标准对A城市地质生态 环境质量及其可持续发展协调关系分析，分析结果如下表(表12)：
表12 A城市地质生态环境质量及其可持续发展协调关系评价一览表
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原 则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的发明涵盖范围内。
Claims (7)
1.一种地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一：地质生态环境质量评价指标体系的确定:确立以地质生态环境为总目标层，以区域地壳稳定性、水资源与水环境、土地资源环境、矿产资源环境、生态环境、地质灾害，各影响因素为评价因素层，建立生态地质环境质量评价指标体系；
步骤二：地质生态环境质量评价指标分级标准的确定:将评判等级分为四级，即地质生态环境质量等级集{优Ⅰ，良Ⅱ，中Ⅲ，差Ⅳ}；
步骤三：地质生态环境质量评价指标权重的确定:采用层次分析法AHP确定指标的权重；
步骤四：地质生态环境质量评价指标隶属度函数的确定，分为两种情况：
情况一：对于实数型的定量因素，采用直线型隶属函数来确定评价因素对地质生态环境质量等级的隶属度，见公式1-4：
直线性隶属函数：
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式中：AⅠ(x)、AⅡ(x)、AⅢ(x)、AⅣ(x)为评价因子对Ⅰ-Ⅳ级质量标准隶属度；a1，a2，a3，a4为评价因子的四级标准值；x为i评价因子的实际值；
情况二：对于定量评价指标，分为正指标和逆指标两类，用下式计算其隶属度rij，从而求得隶属度矩阵R，见公式5-7：
对于定性评价指标，其隶属度取值如下：
当定性指标为Ⅰ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(1,0,0,0)；
当定性指标为Ⅱ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,1,0,0)；
当定性指标为Ⅲ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,1,0)；
当定性指标为Ⅳ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,0,1)；
步骤五：地质生态环境质量隶属度的确定，包括如下小步：
S1：构造模糊矩阵R(见公式8)，设U＝{u1,u2,…,um}为评价因素集，V＝{v1,v2,…,vn}为质量等级集；
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式中，rij表示就因素ui而言被评为vj的隶属度；矩阵R中第i行Ri＝(ri1,ri2,…,rim)为第i个评价因素ui的单因素评判，它是V上的模糊子集；
S2：列出权重矩阵A(见公式9)；
A＝(a1,a2,…,am) (9)
a1,a2,…,am分别是u1,u2,…,um的权重，且满足a1+a2+…+am＝1；
S3：计算一级指标的隶属度值；
根据B＝A·R，计算综合隶属度B，求出模糊集B＝(b1,b2,…,bn)(0≤bj≤1)；
步骤六：城市地质生态环境质量的分级与评价：参照城市地质生态环境质量分级标准，根据最大隶属度原则，由前面计算出的隶属度值，取判断各年份各个城市地质生态环境的质量等级{优Ⅰ、良Ⅱ、一般Ⅲ、差Ⅳ}，即为其地质生态环境质量最后评价结果；
步骤七：地质生态环境质量优良级与较差级隶属度的确定：
在上述地质生态环境质量等级为4级评价基础上，将地质生态环境质量等级划分为2个质量等级，分别为地质生态环境优良级和地质生态环境较差级，即优Ⅰ、良Ⅱ合并为优良级，一般Ⅲ、差Ⅳ合并为较差级，以便于确定地质生态环境质量和GDP的发展关系以及各大城市的地质生态环境质量等级隶属度值：
优良级隶属度值＝Ⅰ级隶属度值+Ⅱ级隶属度值 (10)
较差级隶属度值＝Ⅲ级隶属度值+Ⅳ级隶属度值 (11)
步骤八：城市地质生态环境质量损益度的确定：根据地质生态环境隶属度评价结果和地质生态环境质量损益度的定义，地质生态环境质量损益度是地质生态环境质量最大隶属度和人均GDP关系变化曲线的斜率；
步骤九：地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系的评价：依据各城市地质生态环境质量最大隶属度与GDP关系曲线变化图及地质生态环境质量损益度变化规律，确定地质生态环境质量及其与可持续发展协调关系判据参数，并依据地质生态环境质量损益度判据准则对各个城市地质生态环境质量与GDP发展关系进行分析与评价。
2.根据权利要求1所述的地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，其特征在于，所述步骤一中，选取评价指标时应遵循客观科学性原则、主导性原则、区域性原则、可操作性原则、整体完备性原则，遵循上述评价指标的选取原则，结合实际情况，在资料收集和理论分析的基础上，从影响生态地质环境质量的因素出发，分析各因素之间的关系。
3.根据权利要求1或2所述的地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，其特征在于，所述步骤一中，影响城市地质生态环境质量的因素分6类25种，用以表征城市地区地质生态环境质量。
4.根据权利要求1所述的地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，其特征在于，所述步骤二中，正确选择评价指标是真实地揭示生态地质环境优劣的前提和基础，评价指标体系是由若干个单项评价指标组成的层次分明的有机整体，地质生态环境质量评价分级标准根据相关标准规定及经验丰富的专家综合决定。
5.根据权利要求1所述的地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，其特征在于，所述步骤三中，层次分析法AHP确定指标的权重，具体步骤如下：
S1：选定专家组对地质生态环境质量影响因素的相对重要性进行评估；
S2：构造判断矩阵；
S3：计算特征向量；
S4：进行一致性检验；通过一致性检验，可用其归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造调整成对比较矩阵，进行计算和确定。
6.根据权利要求5所述的地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，其特征在于，所述步骤三中，层次分析法AHP据原理一计算指标权重，其中，
S1：选定专家组：请一些对地质生态环境质量评价有一定研究和认识的专家，组成专家组开展调查；调查的目的是应用专家们集体智慧，对地质生态环境质量影响因素的相对重要性进行评估；
S2：构造判断矩阵：uij表示评价因素ui对评价因素uj的相对重要性数值；
判断矩阵A：
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S3：计算特征向量：
①计算判断矩阵每一行的乘积：
②计算Mi的m次方根：得到特征向量W＝(W1,W2,…,Wn)；
③对特征向量W＝(W1,W2,…,Wn)作归一化处理，即通过得到权向量：w＝(w1,w2,…,wn)T；
S4：利用公式进行一致性检验：
上式中：CR——判断矩阵的随机一致性比率；
CI——判断矩阵的一致性指标，由确定；
RI——判断矩阵平均随机一致性指标；
其中，最大特征根λmax，由公式求得；
一般地，当一致性比率时，认为A的不一致程度在允许范围之内，有满意的一致性，通过一致性检验，可用其归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较矩阵A，对uij加以调整；
根据以上步骤，首先计算单一准则下元素的相对权重；然后计算各层因素的组合权重；最终求得最低层次元素的相对权重。
7.根据权利要求1所述的地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法，其特征在于，所述步骤九中，所述城市地质生态环境质量变化规律评价判据标准为：当损益度＞0.05时，则表明协调度处于协调状态；当0.02≤损益度≤0.05时，则表明协调度处于较协调状态；当损益度＜0.02时，则表明协调度处于一般协调状态。
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| CN201711021233.XA CN107767063A (zh) | 2017-10-27 | 2017-10-27 | 地质生态环境质量的定量评价参数与测定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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