黃 勛,羅 培,況明生,王冬生

(1.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,重慶 北碚 400715;2.西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院,四川 南充637002)

基于AHP-模糊綜合法的地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃定量評價研究

黃 勛1,羅 培2,況明生1,王冬生1

(1.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,重慶 北碚 400715;2.西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院,四川 南充637002)

以四川省地質(zhì)遺跡為研究對象,構(gòu)建了以地質(zhì)構(gòu)造單元、深大斷裂、地貌特征為主要因子的地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃格局系統(tǒng),將境內(nèi)地質(zhì)遺跡劃分為 3個地質(zhì)遺跡大區(qū)、8個地質(zhì)遺跡亞區(qū)以及 26個地質(zhì)遺跡小區(qū),并在此基礎(chǔ)上選取了 20個具體評價因子,運用AHP法、模糊綜合法及 SPSS軟件對該區(qū)劃系統(tǒng)進行了定量評價。結(jié)果表明,龍門山、峨眉山—老君山 2個小區(qū)為“好”級;茂汶—丹巴、貢嘎山、盆中、摩天嶺、成都平原、德格—稻城、攀枝花、盆東、大涼山、川東南 10個小區(qū)為“較好”級;盆南、米倉山、鹽源、瀘定—米易、理塘、馬爾康、義墩、若爾蓋、爐霍 9個小區(qū)為“一般”級;雅江、大巴山、會東、盆北、降扎 5個小區(qū)為“較差”級。

地質(zhì)遺跡;空間區(qū)劃;定量評價;四川

1 四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃系統(tǒng)研究

1.1 地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃依據(jù)

目前,四川境內(nèi)主要地質(zhì)遺跡包括地質(zhì) (體、層)剖面、地質(zhì)構(gòu)造、古生物、礦物與礦床、地貌景觀、水體景觀和環(huán)境地質(zhì)遺跡 7個大類,并進一步分為 22個類和55個亞類,其中地貌類地質(zhì)遺跡比重最大。地質(zhì)遺跡是復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造過程和外營力作用的外在物質(zhì)形態(tài)表現(xiàn),地質(zhì)構(gòu)造背景和新構(gòu)造運動是地質(zhì)遺跡形成的主要控制性因子,地貌是地質(zhì)遺跡最直接的外在表現(xiàn),因此,四川地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃將以深斷裂帶、大斷裂或基底斷裂為界限,以對應(yīng)的構(gòu)造單元和地貌為背景,在綜合分析地層露頭分布、巖漿巖露頭分布、變質(zhì)巖露頭分布以及外營力作用區(qū)域差異性基礎(chǔ)上進行。

1.2 地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃結(jié)構(gòu)

四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃分為以下 3級。

①一級區(qū)劃單元為地質(zhì)遺跡大區(qū),參照一級大地構(gòu)造單元、一級地貌單元來劃分,以深斷裂帶 (邊緣)為劃分邊界,以對應(yīng)地貌單元命名。

②二級區(qū)劃單元為地質(zhì)遺跡亞區(qū),參照二級大地構(gòu)造單元、二級地貌單元來劃分,一般以大斷裂為邊界,以地理位置結(jié)合二級地貌單元位置命名。

③三級區(qū)劃單元為地質(zhì)遺跡小區(qū),參照三級大地構(gòu)造單元、三級地貌單元來劃分,以一般斷裂或大斷裂為邊界,以縣級行政區(qū)劃名稱結(jié)合三級地貌單元名稱命名。

1.3 地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃建立

根據(jù)地質(zhì)遺跡景觀空間分異特征、區(qū)劃結(jié)構(gòu),將四川省地質(zhì)遺跡景觀劃分為 3個大區(qū)、8個亞區(qū)、26個小區(qū),共計 218個地質(zhì)遺跡點 (表 1、圖 1)。

2 四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃定量評價

地質(zhì)遺跡景觀的定量研究,是在近十幾年地質(zhì)公園建設(shè)和地質(zhì)遺跡保護的大背景下才開始受到重視的,起初的研究方法多借鑒于一般旅游資源的定量評價,難以體現(xiàn)地質(zhì)遺跡的獨特性質(zhì)。前人針對地質(zhì)遺跡的定量評價已做了大量有益的研究,如龐淑英等于 2003年對三江并流帶旅游地質(zhì)資源評價模型進行了系統(tǒng)研究;劉傳華等于 2008年討論了層次分析法和綜合模糊數(shù)學(xué)方法在巖溶洞穴旅游資源綜合評判中的應(yīng)用;方世明等于 2008年和張國慶等于 2009年都針對地質(zhì)遺跡資源評價體系作了深入研究。但上述成果都是針對地質(zhì)遺跡景觀的自身特征,而對于地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃的定量研究幾乎是空白,僅有黃松等于 2007年構(gòu)建了新疆地質(zhì)遺跡空間格局區(qū)劃系統(tǒng),并定量表征其區(qū)劃特征。

筆者試圖在把握四川省各區(qū)劃單元內(nèi)地質(zhì)遺跡特征的基礎(chǔ)上,構(gòu)建地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃定量評價指標體系,然后運用 AHP法確立指標權(quán)重,再利用模糊綜合法對各地質(zhì)遺跡區(qū)劃單元進行定等分級。

表1 四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃格局系統(tǒng)

2.1 評價指標體系的構(gòu)建

地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃評價指標的構(gòu)建,應(yīng)從地質(zhì)遺跡屬性特征及地質(zhì)公園開發(fā)建設(shè)兩方面入手,兼顧保護與開發(fā)的雙重意義。該評價體系由 4個層次組成,即總目標層、評價綜合層、評價項目層、評價因子層 (圖 3)。

2.2 評價指標權(quán)重的確立

地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃系統(tǒng)由多層次、多方面的多個因子構(gòu)成,且各因子僅反映該區(qū)劃系統(tǒng)某一方面的特征,只有綜合考慮各方面影響因子,才能達到準確、全面評價地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃的目的。然而在整個評價體系中,各評價因子對于評價目標的相對重要性是不同的。因此,必須先確定評價指標的權(quán)重。筆者采用層次分析法 (AHP法)。

AFP法的基本原理是將系統(tǒng)分解成多個層次的若干因子,然后確定因子之間的有序?qū)哟?由專家比較同一層次各因子相對于上一層因子的相對重要性而逐層判斷評分,在此基礎(chǔ)之上建立數(shù)學(xué)模型,計算出每個層次全部因子的影響權(quán)重,其計算方法有和集法、方根法等,這里采用和集法。

①建立評價指標集

評價指標是由多層次評價因子有序組成的。設(shè)F={F1F1… Fm}是一個由 F層評價指標構(gòu)成的指標集 (i=1,2,…,m),設(shè) Ri={Ri1Ri2…Rim}是對應(yīng)于 Fi(i=1,2,…,m)的評價因子 R層構(gòu)成的指標集。

②構(gòu)造判斷矩陣

其中,Fij表示 Fi對于 Fj的相對重要性數(shù)值,Rij表示 Ri對于 Rj的相對重要性數(shù)值,其取值依據(jù)見表 2。

表2 判斷矩陣標度及其含義

③計算權(quán)重

圖1 四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃圖

圖2 四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃評價模型樹

將每一列經(jīng)正規(guī)化的判斷矩陣按行相加,即Wi

將向量W={W1W1… Wm}作歸一化處理 ,即從而得到指標權(quán)重向量

判斷矩陣的一致性檢驗,依據(jù)如下公式：式 (1)、(2)、(3)、(4)中,CR為判斷矩陣的隨機一致性比率;CI為判斷矩陣的一般一致性指標;R I為判斷矩陣的平均隨機一致性指標;λmax為最大特征根;(AW)i為向量 AW的第 i個分量。

若相對一致性指標 CR＜0.1,即認為判斷矩陣的一致性是能夠接受的,否則判斷矩陣需要調(diào)整。

依據(jù)上述計算,得出四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃評價指標的權(quán)重值 (表 3)。

2.3 地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃綜合評價

2.3.1 計算評價指標的隸屬度向量 在完成評價指標權(quán)重之后,需按一定分級方法對各評價因子進行定等分級,采用模糊綜合法,將評價因子劃分為“好 ”、“較好 ”、“一般 ”、“較差 ”和“差 ”5個等級。對于評價指標體系中的定量因子和定性因子將采用不同的計算方法。

①定量因子隸屬度向量的計算

通過參照四川省地質(zhì)遺跡景觀調(diào)查評價項目及五批國家地質(zhì)公園評選成果,可以得到“國家級以上地質(zhì)遺跡數(shù)量”和“地質(zhì)遺跡總量”這兩個定量因子的數(shù)值,在此基礎(chǔ)上,利用 SPSS軟件對其進行頻數(shù)統(tǒng)計,根據(jù)各個因子頻數(shù)的分布特征,運用模糊決策理論確定各個因子的“好 ”、“較好 ”、“一般 ”、“較差 ”和“差 ”5個等級。以“地質(zhì)遺跡總量”為例,5個等級的分界點數(shù)值分別為 1、3、5、9、13,根據(jù)這 5個數(shù)值確定“地質(zhì)遺跡總量”的 5個等級計算公式,對“好”級的隸屬度采用“升半梯形 ”分布,對“較好 ”、“一般 ”、“較差 ”級采用“金子塔形”分布,對“差”級采用“降半梯形”分布。“地質(zhì)遺跡總量”等級隸屬度值的計算公式為：

表3 地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃評價指標權(quán)重分配(層次單排序)

同理可得“國家級以上地質(zhì)遺跡數(shù)量”的隸屬度值。

②定性因子隸屬度向量的計算

定性因子隸屬度值的確定,采用專家征詢法,即邀請 10位地質(zhì)遺跡保護方面的專家,在相關(guān)資料的輔助下,按照既定的取分標準,獨立地對各因子進行評價。以地質(zhì)遺跡“典型性”為例,8位專家認為是“好 ”級 ,2位認為是“較好 ”級 ,“一般 ”級、“較差 ”級和“差”級缺失,則隸屬度值為：r1=8/10,r2=2/10,r3=0,r4=0,r5=0。同理可確定其他定性因子的隸屬度值。以成都平原小區(qū)為例,各評價因子的隸屬度值計算如表 4。

2.3.2 構(gòu)建評價指標的隸屬度矩陣 以成都平原小區(qū)為例,據(jù)上述表 3和表 4,分別建立評價指標的權(quán)重值矩陣 A、隸屬度矩陣 V以及兩者的乘積矩陣R,可得到該區(qū)劃的“地質(zhì)遺跡價值屬性”和“保護開發(fā)條件”兩個維度上的隸屬度矩陣,進而計算出評價指標綜合隸屬度矩陣,為全面綜合評價地質(zhì)遺跡區(qū)劃提供依據(jù)。

表4 成都小區(qū)評價因子的隸屬度表

根據(jù)上述方法,計算得到以下隸屬度矩陣：

2.3.3 地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃綜合評價 確定各評語等級是構(gòu)建評語集的前提。評語等級范圍進行這樣的規(guī)定：≥90分為“好”級,80分～89分為“較好”級,70分 ～79分為“一般 ”級,60分 ～69分為“較差”級,≤59分為“差”級。通過評語等級的確定,進一步對評語等級進行賦值,從而構(gòu)建評語集。將“好 ”級賦值為 95分,“較好 ”級為 85分,“一般 ”級為 75分,“較差 ”級為 65分,“差 ”級為 55分。最終建立地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃評語集M,則：

以成都平原小區(qū)為例,“地質(zhì)遺跡價值屬性”最終得分為 Z價值屬性,“保護開發(fā)條件 ”最終得分為Z保護開發(fā),以及空間區(qū)劃綜合評價得分為 Z綜合,則 ：

從而得到四川省地質(zhì)遺跡各個空間區(qū)劃的評價分值。

據(jù)表 5中各地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃的評分值,生成基于地質(zhì)遺跡價值屬性與保護開發(fā)條件 2個評價指標的評分散點圖 (圖 3)。

通過上述一系列計算成果,筆者發(fā)現(xiàn)省內(nèi) 26個地質(zhì)遺跡小區(qū)的分值相差很大,既體現(xiàn)在地質(zhì)遺跡品位級別上,也反映在保護開發(fā)質(zhì)量上。從地質(zhì)遺跡價值屬性、保護開發(fā)條件及綜合評價 3個方面入手,深入分析四川地質(zhì)遺跡的空間區(qū)劃特征。

①據(jù)圖 4,各地質(zhì)遺跡小區(qū)的價值屬性、保護開發(fā)條件、綜合評價隸屬均于“好”、“較好”、“一般”和“較差”級,缺失“差”級,位于 4×4區(qū)間內(nèi)。

②據(jù)表 5,地質(zhì)遺跡價值屬性隸屬度為“好”級的小區(qū) 3個,占小區(qū)總數(shù)的 11.54%;“較好”級 10個 ,占 38.46%;“一般 ”級 8個 ,占 30.77%;“較差 ”級 5個,占 19.23%。得分最高的是龍門山小區(qū)(93.287分)。反之,最低的是盆北小區(qū) (63.179分),相差 30.108分,這表明四川地質(zhì)遺跡區(qū)劃中地質(zhì)遺跡價值屬性梯度大,旅游開發(fā)潛能大,在實際工作中應(yīng)突出重點,有的放矢。

表5 四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃格局系統(tǒng)評價分數(shù)表

圖3 四川省地質(zhì)遺跡空間區(qū)劃價值屬性及保護開發(fā)條件等級分布圖

在地質(zhì)構(gòu)造單位上看,高品位地質(zhì)遺跡小區(qū)主要分布于龍門山陷褶斷束、峨眉山斷拱以及茂汶丹巴地背斜等處;低品位小區(qū)位置較為分散。

③在各地質(zhì)遺跡小區(qū)中,保護開發(fā)條件隸屬度為“好”級的只有 1個 (龍門山小區(qū)),占小區(qū)總數(shù)的3.85%;“較好 ”級 7個 ,占 26.92%;“一般 ”級 9個 ,占 34.62%;“較差”級 9個,占 34.62%。與價值屬性隸屬度對比發(fā)現(xiàn),保護開發(fā)條件“好”、“較好”的小區(qū)數(shù)量少于高品位、高價值的小區(qū)數(shù)量,而保護開發(fā)條件“一般”、“較差”級的小區(qū)則較多,說明保護開發(fā)條件不夠,嚴重制約著地質(zhì)遺跡小區(qū)的綜合評價,亦不利于區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡保護和地學(xué)旅游開發(fā)。

同時,鑒于價值屬性與保護開發(fā)條件的差異性,在地質(zhì)公園建設(shè)模式上應(yīng)區(qū)別對待。對于價值屬性品位高,保護開發(fā)條件優(yōu)越的小區(qū),可建設(shè)帶狀、多核模式的大型地質(zhì)公園,如龍門山國家地質(zhì)公園。對于品位較高、開發(fā)條件不足、景點互通性較差的小區(qū),則應(yīng)考慮建設(shè)團塊式的小型地質(zhì)公園或地質(zhì)遺跡保護區(qū),而價值屬性與開發(fā)條件都較差的小區(qū),應(yīng)暫時不考慮地質(zhì)公園的建設(shè)。

④在綜合評價方面,高分地質(zhì)遺跡小區(qū)集中分布于四川中西部,即為價值屬性高、區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡總量大、國家級以上地質(zhì)遺跡點多、開發(fā)時間較早、市場條件優(yōu)越、地質(zhì)公園建設(shè)成熟的小區(qū),如龍門山小區(qū) (92.368分)、峨眉山—老君山小區(qū) (91.529分)等。

3 結(jié) 語

在先前許多地質(zhì)遺跡研究專家的帶動下,地質(zhì)遺跡的研究已開始從單一地質(zhì)遺跡點研究向大尺度宏觀研究發(fā)展。以四川省為例,在參考前人研究成果的基礎(chǔ)上,對地質(zhì)遺跡空間格局的區(qū)劃依據(jù)和評價方法展開進一步探討,確立了以地質(zhì)構(gòu)造單元、深大斷裂為主要依據(jù)的地質(zhì)遺跡區(qū)劃依據(jù),將境內(nèi)地質(zhì)遺跡劃分為 26個區(qū)劃單元。根據(jù)研究區(qū)實際情況,選取了 20個具體指標因子,采用 AHP法和模糊數(shù)學(xué)法對地質(zhì)遺跡區(qū)劃進行了定量評價,結(jié)果表明：“好”級區(qū)劃有 2個、“較好”級區(qū)劃有 10個、“一般”級區(qū)劃有 9個、“較差”級區(qū)劃有 5個。

地質(zhì)遺跡空間格局區(qū)劃和等級評價突出了區(qū)域地質(zhì)遺跡特點和差異性,為地學(xué)研究的典型區(qū)域選擇提供了依據(jù),也為區(qū)內(nèi)地學(xué)旅游開發(fā)指明了方向,對地質(zhì)遺跡保護與開發(fā)具有重大意義,既能突出規(guī)劃與投資重點,又能兼顧不同類型地質(zhì)遺跡;既能保證高品位區(qū)域優(yōu)先發(fā)展,又能使具有單一優(yōu)勢要素的區(qū)域得到小規(guī)模開發(fā)和設(shè)點保護。

研究結(jié)果為四川地質(zhì)遺跡保護與開發(fā)的空間布局奠定了基礎(chǔ),但由于地質(zhì)遺跡成因復(fù)雜,劃分依據(jù)難以確定,表征地質(zhì)遺跡的指標因子的選擇難度大,地質(zhì)遺跡空間格局區(qū)劃和等級劃分的科學(xué)性和合理性還需要進一步探討和研究。

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Quantitative evaluation on spatial pattern planning of geoheritages based on AHP and fuzzy synthesis

HUANG Xun1,LUO Pei2,KUANGM ing-sheng1,WANG Dong-sheng1

(1.School of Geographical Sciences,SouthwestUniversity,Beibei 400715,Chongqing;2.School ofLand and Resources,ChinaWest NormalUniversity,Nanchong 637002,Sichuan)

Based on geoheritagesof Sichuan as the studyobject,the authors built the spatialpattern system of geoheritages taking geostructure unit,deep fractures and landform as itsmain elements,and divided geo-sitesof the study area into three geo-site areas,eight geo-site sub-areas and twenty-six s mall geo-site units.Based on the above division, twenty specific evaluation factorswere selected.The spatial pattern system was quantitatively conducted by exertingAHP,fuzzy synthesis and SPSS sof tware.Itwas concluded that Longmenshan and Emeishan-laojunshanwere identified to be the best units;whileMaowen-Danba,Gonggashan,MiddleBasin,Motianling,Chengdu Plain,Dege-Daocheng,Panzhihua,East Basin,Daliangshan and Southeast Sichuan belonged to good units;In addition,South Basin,Micangshan,Yanyuan,Luding-Miyi,Litang,Maerkang,Yidun,Ruoergai and Luhuo were regarded to be normal units;Finally,Yajiang,Dabashan,Huidong,North Basin and Jiangzha were regarded to be poor units.

Geological heritages;Spatial pattern;Quantitative evaluation;Sichuan

P931;F590.3

A

1674-3636(2010)04-0436-08

2010-09-13;編輯：蔣艷

黃勛 (1986—),男,碩士研究生,主要研究方向為景觀地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì).

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.04.436