技术领域
[0001] 本
发明涉及一种海岸带地质环境承载力的评价方法，特别涉及了一种非结构三
角模糊数定权法的海岸带地质环境承载力的评价方法。
背景技术
[0002] 近年来国内一些主要的海岸河口区诸如黄河口、莱州湾区域以及三峡库区发生的滑坡
变形，坍塌等地质环境问题一度引起国内环保机构和专家学者的关注，这些海岸及河口区域一般都有诸如围填海造地工程、重要港口和大型的
水利
水电设施，一旦出现地质灾害，后果不堪设想。工业化和城市化
进程的推进以及人类活动影响的日益加剧导致区域生态压力增大，地表塌陷、
海水入侵和海岸侵蚀等问题的加剧；及时对这些地区的地质条件进行现状和潜力评价对区域经济发展规划的制定与产业布局调整都具有重要参考价值；因此对河口海岸带的地质环境承载潜力进行评价是十分必要的。
[0003] 以往，大多数海岸地质环境评价多侧重于对海岸地质灾害的评估、对海岸地质现状脆弱性的评价以及对海岸工程适宜性的评价等，而对地质环境承载潜力进行评价方法的研究较少；生态评价过程中指标权重的确定至关重要，权重方法的研究历来是多数学者重点研究的问题；指标权重的误判是制约生态评价的关键因素；因此专
门针对生态环境评价中指标权重的确定进行研究对实际的环境保护，资源开发利用现状及潜力评估都很重要。
[0004] 目前，生态评级过程中定权方法有多种，有从决策者偏好出发的主客观定权法，还有从局部到整体的单一、综合赋权法。其中主观定权法主要包常规的AHP(层次分析法)、专家调查法(德尔菲法)、环比评分法、直接打分法、对比排序法及关联矩阵(古林法)等，由于常规主观评价方法中AHP法具有能将复杂问题层次化，定性问题定量化的特性，使其更符合实际巨系统评价，因此该方法应用最多；客观定权法主要包括熵值法、主成分分析法、均方差法(离差法)、变异系数法及CRITIC法等；但由于客观赋权法通用性和可参与性差，计算方法复杂，并且客观赋权法对数据的依懒性强，对数据的对比强度、冲突性及离散性要求较高；因此，目前尚未形成很完善的客观定权评价体系；生态环境评价过程中由于指标的多样化、定性化及数据获取的难度，直接导致了客观赋权法在生态环境评价过程中使用效果不佳；以上主观赋权评价方法存在决策者态度单一，并未实现从整体到局部考虑的缺点。
发明内容
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种海岸带地质环境承载力的评价方法，利用该方法将非结构性模糊定权与三角模糊数定权法有效融合起来，并在海岸带地质环境承载力的评价中达到了主观判断由宏观到微观与先整体后局部的目的。
[0006] 本发明提供一种海岸带地质环境承载力的评价方法，包括：
[0007] 建立海岸带地质环境承载力评价指标体系的步骤；
[0008] 利用非结构三角模糊数定权法及所述评价指标获得指标权重的步骤；
[0009] 根据所述评价指标及所述指标权重获得地质环境承载力并输出的步骤。
[0010] 进一步的，所述海岸带地质环境承载力评价指标体系包括：压力层、状态层及响应层；
[0011] 所述压力层包括有海岸侵蚀指标、海水入侵指标、地面沉降指标及油气压力指标；
[0012] 所述状态层包括有地质
地貌与地形条件指标、海岸条件指标及基底构造指标；
[0013] 所述响应层包括有自然人为响应指标。
[0014] 进一步的，所述压力层中：
[0015] 所述海岸侵蚀指标包括有海平面上升指标、最大波高指标及平均潮差指标；
[0016] 所述海水入侵指标包括有
风暴潮指标、海
冰指标、咸水指标及矿化度指标；
[0017] 所述地面沉降指标包括有
地震峰值
加速度指标、地质断裂危险性指标、活动断裂指标、滨海区烈度指标、地表沉降指标及
地壳稳定性指标；
[0018] 所述油气压力指标包括有浅层气指标。
[0019] 进一步的，所述状态层中：
[0020] 所述地质地貌与地形条件指标包括有古河道指标、地质环境
质量指标、第一海相层地基质量指标、
环境工程分区指标及微地貌三角洲地貌指标；
[0021] 所述海岸条件指标包括有海岸类型指标、离岸距离指标、土地类型指标、
地下水位指标及高程指标；
[0022] 所述基底构造指标包括有第四纪地质情况指标。
[0023] 进一步的，所述响应层中的所述自然人为响应指标包括有海岸防护工程指标、地下水补给指标及泥沙保持量指标。
[0024] 进一步的，所述利用非结构三角模糊数定权法及所述指标体系获得指标权重的步骤包括：
[0025] 根据所述评价指数分层构建指标属性值重要性排序矩阵的步骤；
[0026] 根据所述重要性排序矩阵并依据非结构语气算子构建三角模糊判断矩阵的步骤；
[0027] 对所述三角模糊判断矩阵进行一致性检验的步骤；
[0028] 根据满足一致性检验的所述三角模糊判断矩阵获得指标权重的步骤。
[0029] 进一步的，所述对所述三角模糊判断矩阵进行一致性检验的步骤包括：
[0030] 根据所述三角模糊矩阵获得期望矩阵及期望权重的步骤；
[0031] 构造所述期望矩阵的模糊互反判断矩阵的步骤；
[0032] 通过所述模糊互反判断矩阵的特征根确定所述模糊互反判断矩阵的一致性比率的步骤；
[0033] 根据所述一致性比率检验所述模糊互反判断矩阵的一致性的步骤；
[0034] 输出满足一致性检验的所述三角模糊矩阵的步骤。
[0035] 进一步的，所述指标权重包括悲观权重、中立权重、乐观权重及所述期望权重。
[0036] 进一步的，所述根据所述三角模糊矩阵获得期望矩阵及期望权重的步骤中获得期望权重的公式为：
[0037] 已知三角模糊数a＝(al，am，au)，则称
[0038] E(a)＝((1-λ)al+am+λau)/2
[0039] 式中，E(a)为三角模糊数a的期望值，其中0≤E(a)≤1，0≤λ≤1，λ值为风险态度值。
[0040] 进一步的，在所述根据所述评价指标及所述指标权重获得地质环境承载力并输出的步骤中，使用的公式为地质环境承载力评价公式，所述公式如下：
[0041]
[0042] 式中，Zi是地质环境承载力，wj是第j个所述指标权重，rij是所述评价指标。
[0043] 本发明的有益效果在于，提供一种海岸带地质环境承载力的评价方法，该方法中的非结构三角模糊数定权法在指标权重确定的过程中，从整体方面充分考虑到各个指标重要性程度，然后依据二元语气算子，从悲观，中立，乐观三种态度出发建立评价判断矩阵，两种方法的有效融合，既符合专家认识的逻辑，又综合考察决策者在悲观，中立，乐观三种不同态度下对微观指标重要性判断，可以有效避免原有的单一态度评价结果的误判性。
附图说明
[0044] 图1是本发明
实施例海岸带地质环境承载力的评价方法的
流程图；
[0045] 图2是本发明实施例海岸带地质环境承载力评价指标体系的示意图；
[0046] 图3是本发明实施例利用非结构三角模糊数定权法及评价指标获得指标权重的步骤的流程图；
[0047] 图4是本发明实施例对三角模糊判断矩阵进行一致性检验的步骤的流程图；
[0048] 图5是本发明实施例海岸带地质环境承载力评价指标体系的指标量化等级的示意图；
[0049] 图6是本发明实施例悲观权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图；
[0050] 图7是本发明实施例中立权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图；
[0051] 图8是本发明实施例乐观权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图；
[0052] 图9是本发明实施例期望权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图。
具体实施方式
[0053] 下文将结合附图详细描述本发明的实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合和相互结合从而达到更好的技术效果。
[0054] 图1是本发明实施例海岸带地质环境承载力的评价方法的流程图。
[0055] 本发明实施例提供一种海岸带地质环境承载力的评价方法，包括：
[0056] 步骤100：建立海岸带地质环境承载力评价指标体系的步骤；
[0057] 步骤200：利用非结构三角模糊数定权法及所述评价指标获得指标权重的步骤；
[0058] 步骤300：根据所述评价指标及所述指标权重获得地质环境承载力并输出的步骤。
[0059] 图2是本发明实施例海岸带地质环境承载力评价指标体系的示意图。
[0060] 本发明实施例中，所述海岸带地质环境承载力评价指标体系100包括：压力层110、状态层120及响应层130；
[0061] 所述压力层110包括有海岸侵蚀指标111、海水入侵指标112、地面沉降指标113及油气压力指标114；
[0062] 所述状态层120包括有地质地貌与地形条件指标121、海岸条件指标122及基底构造指标123；
[0063] 所述响应层130包括有自然人为响应指标131。
[0064] 本发明实施例，所述压力层110中：
[0065] 所述海岸侵蚀指标111包括有海平面上升指标1111、最大波高指标1112及平均潮差指标1113；
[0066] 所述海水入侵指标112包括有
风暴潮指标1121、
海冰指标1122、咸水指标1123及矿化度指标1124；
[0067] 所述地面沉降指标113包括有地震峰值加速度指标1131、地质断裂危险性指标1132、活动断裂指标1133、滨海区烈度指标1134、地表沉降指标1135及地壳稳定性指标
1136；
[0068] 所述油气压力指标114包括有浅层气指标1141。
[0069] 本发明实施例中，所述状态层120中：
[0070] 所述地质地貌与地形条件指标121包括有古河道指标1211、地质环境质量指标1212、第一海相层地基质量指标1213、环境工程分区指标1214及微地貌三角洲地貌指标
1215；
[0071] 所述海岸条件指标122包括有海岸类型指标1221、离岸距离指标1222、土地类型指标1223、地下水位指标1224及高程指标1225；
[0072] 所述基底构造指标123包括有第四纪地质情况指标1231。
[0073] 本发明实施例，所述响应层130中的所述自然人为响应指标131包括有海岸防护工程指标1311、地下水补给指标1312及泥沙保持量指标1313。
[0074] 图3是本发明实施例利用非结构三角模糊数定权法及评价指标获得指标权重的步骤的流程图。
[0075] 本发明实施例中，步骤200：所述利用非结构三角模糊数定权法及所述指标体系获得指标权重的步骤包括：
[0076] 步骤210：根据所述评价指数分层构建指标属性值重要性排序矩阵的步骤；
[0077] 步骤220：根据所述重要性排序矩阵并依据非结构语气算子构建三角模糊判断矩阵的步骤；
[0078] 步骤230：对所述三角模糊判断矩阵进行一致性检验的步骤；
[0079] 步骤240：根据满足一致性检验的所述三角模糊判断矩阵获得指标权重的步骤。
[0080] 图4是本发明实施例对三角模糊判断矩阵进行一致性检验的步骤的流程图。
[0081] 本发明实施例中，步骤230：所述对所述三角模糊判断矩阵进行一致性检验的步骤包括：
[0082] 步骤231：根据所述三角模糊矩阵获得期望矩阵及期望权重的步骤；
[0083] 步骤232：构造所述期望矩阵的模糊互反判断矩阵的步骤；
[0084] 步骤233：通过所述模糊互反判断矩阵的特征根确定所述模糊互反判断矩阵的一致性比率的步骤；
[0085] 步骤234：根据所述一致性比率检验所述模糊互反判断矩阵的一致性的步骤；
[0086] 步骤235：输出满足一致性检验的所述三角模糊矩阵的步骤。
[0087] 本发明实施例中，以下将详细说明本发明海岸带地质环境承载力的评价方法用于评价莱州湾各地区的海岸带地质环境承载力的过程：
[0088] 建立莱州湾海岸带地质环境承载力评价指标体系。
[0089] 步骤200：利用非结构三角模糊数定权法及所述评价指标获得指标权重的步骤流程如下，以评价指标压力层为例详细介绍本方法：
[0090] 分层构建指标属性值重要性排序—F矩阵。
[0091] 设存在属性集A＝(a1，a2，…，ak)，在am和an之间做重要性比较，以fmn表示重要性程度。若am比an重要，则fmn＝1，fnm＝0；若an比am重要，则fmn＝0，fnm＝1；若am和an同样重要，则fmn＝fnm＝0.5；且fmm＝fnn＝0.5。则可构造属性值重要性排序矩阵—F矩阵：
[0092]
[0093] 将F矩阵各行和由大到小排列，确定出属性集的重要性定性排序。
[0094] 依据非结构性模糊数构建重要性指标排序矩阵—F矩阵
[0095] 表1 压力层指标重要性排序矩阵
[0096]
[0097] 构建基于语气算子的三角模糊判断矩阵—G矩阵。
[0098] 表2 非结构二元语气算子
[0099]
[0100] 根据重要性排序F矩阵评价出的属性值重要性，参照非结构二元语义语气算子(表2)，利用三角模糊数的悲观，中立，乐观三种态度依次给出属性值之间的相对重要性判断值—G矩阵：
[0101]
[0102] 式中： 为三角模糊数， 和 分别表示属性am和an进行比较时，决策者给出的属性am相对于an重要性的最悲观、最可能和最乐观估计。依据非结构语气算子构建三角模糊判断矩阵—G矩阵。
[0103] 表3 三角模糊判断矩阵
[0104]
[0105] 判断矩阵G一致性检验。
[0106] 对构造的三角模糊判断矩阵-G阵，为避免指标A比B重要，指标B比C重要，指标C又比A重要的混沌现象出现，因此需要对判断矩阵的一致性进行检验。
[0107] 已知三角模糊数a＝(al，am，au)，则称
[0108] E(a)＝((1-λ)al+am+λau)/2
[0109] (3)
[0110] E(a)为三角模糊数a的期望值，其中0≤E(a)≤1，0≤λ≤1，λ值取决于决策者的风险态度，当λ≥0.5时说明决策者是追求风险的，当λ≤0.5时说明决策者是厌恶风险的，但我们在生态评价过程中各个决策者风险态度和偏好程度如果不一致或者是严重分歧时，采用折中原则比较科学，因此一般的决策评价过程中取λ＝0.5。针对构建的三角模糊G矩阵，先求解λ＝0.5时期望矩阵-E矩阵。
[0111]
[0112] 求解E矩阵的模糊互反判断矩阵-H矩阵。
[0113]
[0114] 当λ＝0.5时，求解G矩阵的期望矩阵—E矩阵和E矩阵的模糊互反判断矩阵—H矩阵
[0115] 表4 期望矩阵和模糊互反判断矩阵
[0116]
[0117] 通过将模糊互补判断矩阵H矩阵的最大特征根λ与n确定出H一致性范围与大小：
[0118]
[0119] CI＝0，有完全的一致性；如果CI接近于0，有较好的一致性；CI越大，不一致越严重。为衡量CI的大小，引入随机一致性指标RI。
[0120] 表5 随机一致性指标值
[0121]
[0122] 定义一致性比率：
[0123]
[0124] 一般，CR<0.1时，认为合格，通过检验，否则要重新构造矩阵H，对hij加以调整。
[0125] 求H矩阵最大特征根，并进行一致性检验，E矩阵的模糊互反判断矩阵—H矩阵的最大特征根λ＝3.004，由公式(6)，公式(7)求解CI＝0.0045<0.1，通过一致性检验，构造的三角模糊判断矩阵满足一致性检验。
[0126] 利用三角模糊权重公式计算指标权重。
[0127] 设 为主观模糊权重向量，其中 为指标权重，由三角模糊判断矩阵求得。
[0128]
[0129] 其中海岸侵蚀111，海水入侵112，油气压力114，地面沉降113四项指标的悲观，中立，乐观三态度下权重为：
[0130] W＝ ((0.2879,0.3063,0.3258),(0.2364,0.2500,0.2645),(0.1788,0.1938,0.2097),(0.2364,0.2500,0.2645))
[0131] 同理，对其他各层指标进行模糊矩阵构建，一致性检验，保证全部CI<0.1。最终指标权重如表6示。
[0132] 表6.指标权重
[0133]
[0134]
[0135] 注：期望权重见公式(3)
[0136] 图5是本发明实施例海岸带地质环境承载力评价指标体系的指标量化等级的示意图。
[0137] 根据所述评价指标及所述指标权重获得地质环境承载力并输出的步骤中地质环境承载力计算，地质环境承载力评价公式：
[0138]
[0139] 式中：Zi是地质环境承载力，wj是第j个指标权重，rij是评价指标。
[0140] 根据所述地质环境承载力评价公式得出各项指标对应的承载力，输出本发明实施例海岸带地质环境承载力评价指标体系的指标量化等级的示意图。
[0141] 图6是本发明实施例悲观权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图。
[0142] 图7是本发明实施例中立权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图。
[0143] 图8是本发明实施例乐观权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图。
[0144] 图9是本发明实施例期望权重下莱州湾海岸带地质的承载力示意图。
[0145] 本发明实施例中，根据图6、图7、图8及图9可得出，在悲观、中立、乐观及期望四种情况下评价结果呈现高度一致性，都表现为黄河口，莱州湾沿岸县市中烟台的招远和淄博的高青的地质环境条件最好，其未来的承载潜力也较大，而潍坊的寿光市和昌邑市地质环境条件较差，承载潜力较小，而滨州，东营等大部分区县地质环境承载力中等。主要是因为烟台大部分地市是山地，海拔相对较高，而莱州湾和黄河口的其他地区是冲积平原，地势平坦，地貌简单；滨州大部分县市距离海岸较远，海岸压力较小；东营地处黄河入海口，油气资源丰富，近年来开发力度较大，势必造成一系列诸如地下水超采，地面沉降，海岸侵蚀的问题；而潍坊由于地处大
断裂带上面，沿岸县市海拔较低，海水入侵时有发生，地质环境
基础并不稳定。由此也可以说明地质环境承载力与当地的地形地貌等地质基底和人类活动影响有很大关系。
[0146] 本发明提供一种海岸带地质环境承载力的评价方法，该方法中的非结构三角模糊数定权法在指标权重确定的过程中，从整体方面充分考虑到各个指标重要性程度，然后依据二元语气算子，从悲观，中立，乐观三种态度出发建立评价判断矩阵，两种方法的有效融合，既符合专家认识的逻辑，又综合考察决策者在悲观，中立，乐观三种不同态度下对微观指标重要性判断，可以有效避免原有的单一态度评价结果的误判性。本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
