張東強(qiáng)，李有光

(1.海南省地質(zhì)調(diào)查院，海南 海口 570206；2.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

?

海南島基于模糊數(shù)學(xué)的旅游地質(zhì)資源評(píng)價(jià)

張東強(qiáng)1，李有光2

(1.海南省地質(zhì)調(diào)查院，海南 ?？?570206；2.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

海南島區(qū)域內(nèi)擁有種類齊全的旅游地質(zhì)資源，獨(dú)具一格，品種豐富，其旅游價(jià)值和科學(xué)考查價(jià)值比較高，使海南島具有“天然地質(zhì)博物館”的美稱。在搜集、分析前人資料的基礎(chǔ)上，開展遙感地質(zhì)調(diào)查、野外實(shí)地調(diào)查等技術(shù)手段來(lái)查明海南旅游地質(zhì)資源的類型、分布、數(shù)量及開發(fā)利用現(xiàn)狀，采用以珍稀奇特程度、規(guī)律特征、美學(xué)觀賞價(jià)值、科學(xué)文化價(jià)值、完整性、規(guī)模及豐度等12個(gè)因子所構(gòu)成的模糊數(shù)學(xué)層次分析模型來(lái)綜合評(píng)價(jià)分布于全島主要景區(qū)的景點(diǎn)價(jià)值?；谀Ｐ偷贸龅慕Y(jié)果全島主要景區(qū)評(píng)價(jià)級(jí)分別為“優(yōu)秀”的共7處，約占46.7%，評(píng)價(jià)級(jí)別為“良好”的共8處，約占53.3%，無(wú)“中等”及”差”級(jí)。

海南；旅游地質(zhì)資源；模糊數(shù)學(xué)；評(píng)價(jià)

海南島是我國(guó)最大的熱帶島嶼，四周環(huán)海，氣候宜人，旅游地質(zhì)資源豐富。近年來(lái)，尤其是隨著國(guó)際旅游島建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略以來(lái)，海南省大力發(fā)展旅游業(yè)。海南旅游業(yè)的發(fā)展需要豐富的旅游資源作為支撐，旅游地質(zhì)資源是旅游資源中的重要組成部分。因此，開展海南旅游地質(zhì)資源調(diào)查評(píng)價(jià)，查明海南旅游地質(zhì)資源的種類、分布、數(shù)量、質(zhì)量、開發(fā)利用情況，評(píng)價(jià)海南旅游地質(zhì)資源的開發(fā)利用價(jià)值，為海南旅游地質(zhì)資源的開發(fā)利用、規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)海南國(guó)際旅游島建設(shè)具有十分重大的意義[1-5]。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)旅游地質(zhì)資源評(píng)價(jià)方法有也多次將指標(biāo)全分值法、概率積分法、粗糙集、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、模糊數(shù)學(xué)、層次分析理論等應(yīng)用于旅游地質(zhì)地質(zhì)資源評(píng)價(jià)之中，尤其是模糊數(shù)學(xué)理論和層次分析理論在旅游地質(zhì)資源綜合評(píng)價(jià)中廣泛應(yīng)用并取得較好的效果[6-10]。隨著地質(zhì)資源評(píng)價(jià)結(jié)果要求的準(zhǔn)確性提高，為了更準(zhǔn)確、更科學(xué)的對(duì)旅游地質(zhì)資源做出評(píng)價(jià)，研究者們對(duì)單一模型進(jìn)行分析改進(jìn)，或者多種模型進(jìn)行組合，形成組合旅游地質(zhì)地質(zhì)資源評(píng)價(jià)模型。

旅游資源評(píng)價(jià)方法較多，例如多層次模糊綜合評(píng)判模型、基于層次分析的模糊綜合評(píng)判模型、，其優(yōu)點(diǎn)是評(píng)價(jià)旅游資源易于分類，缺點(diǎn)是人為賦值和經(jīng)驗(yàn)公式在應(yīng)用到評(píng)價(jià)旅游景區(qū)開發(fā)價(jià)值存在不確定因素。旅游地質(zhì)資源類比時(shí)具有“模糊”特性，模糊數(shù)學(xué)是解決旅游資源評(píng)價(jià)“模糊”性比較理想的方法，其能夠給出各個(gè)景區(qū)旅游資源等級(jí)(優(yōu)、良、差)，因此在評(píng)價(jià)旅游資源中應(yīng)用比較廣泛。

1 研究區(qū)概況

海南島是我國(guó)第二大島，陸域面積(不包含島嶼)33 920 km2并且是全國(guó)最大的熱帶島嶼，四周環(huán)海，氣候宜人，旅游地質(zhì)資源豐富。近年來(lái)，尤其是隨著國(guó)際旅游島建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略以來(lái)，海南省大力發(fā)展旅游業(yè)。海南旅游業(yè)的發(fā)展需要豐富的旅游資源作為支撐，旅游地質(zhì)資源是旅游資源中的重要組成部分[11-14]。本研究區(qū)工作在收集資料和野外踏勘的基礎(chǔ)上，部署全島1:50萬(wàn)區(qū)域旅游地質(zhì)資源調(diào)查、1:25萬(wàn)區(qū)域旅游地質(zhì)資源遙感解譯。根據(jù)野外踏勘和收集資料的成果，對(duì)全島旅游地質(zhì)資源單體進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)海南旅游地質(zhì)資源的分布、集中程度和重點(diǎn)旅游地質(zhì)景區(qū)(點(diǎn))開發(fā)利用條件和開發(fā)利用前景進(jìn)行分析，這些景區(qū)分別是瓊北火山口旅游地質(zhì)景區(qū)、紅樹林/地震遺跡旅游地質(zhì)景觀、銅鼓嶺旅游地質(zhì)景觀區(qū)、白石嶺旅游地質(zhì)景觀區(qū)、博鰲三江匯流帶旅游地質(zhì)景觀區(qū)、神州半島旅游地質(zhì)景觀區(qū)、吊羅山旅游地質(zhì)景觀區(qū)、五指山旅游地質(zhì)景觀區(qū)、七仙嶺旅游地質(zhì)景觀區(qū)、仙安石林旅游地質(zhì)景觀區(qū)、三亞灣旅游地質(zhì)景觀區(qū)、亞龍灣旅游地質(zhì)景觀區(qū)、南灣旅游地質(zhì)景觀區(qū)、石花水洞旅游地質(zhì)景觀區(qū)、石祿鐵礦旅游地質(zhì)景觀區(qū)。最終選定1:5萬(wàn)調(diào)查區(qū)：1:50萬(wàn)調(diào)查區(qū)為海南島及周邊島嶼，包括?？?、文昌、瓊海、澄邁、臨高、儋州、昌江、東方、樂(lè)東、萬(wàn)寧、三亞等18個(gè)市縣及周邊島嶼(包括陵水縣南灣猴島、分界洲島、蜈支洲島、西瑁洲島、澄邁縣盈濱半島。對(duì)其他不具備登島條件的島嶼暫未布置工作量)。1:50萬(wàn)調(diào)查區(qū)為海南島及周邊島嶼，包括?？凇⑽牟?、瓊海、澄邁、臨高、儋州、昌江、東方、樂(lè)東、萬(wàn)寧、三亞等18個(gè)市縣及周邊島嶼(包括陵水縣南灣猴島、分界洲島、蜈支洲島、西瑁洲島、澄邁縣盈濱半島。對(duì)其他不具備登島條件的島嶼暫未布置工作量)。陸域面積(不包含島嶼)33 920 km2；1:5萬(wàn)調(diào)查區(qū)為文昌、瓊海、萬(wàn)寧、陵水四市(縣)沿海地區(qū)及周邊島嶼。陸域面積(不包含島嶼)1 000 km2。

2 評(píng)價(jià)方法-模糊數(shù)學(xué)法

美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.1.Satty，于1973年提出層次分析法(Analytical Hierar-chy Process，簡(jiǎn)稱AHP方法)。AHP模型以模糊聚類分析和模式識(shí)別為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用了系統(tǒng)學(xué)觀點(diǎn)，把復(fù)雜問(wèn)題系統(tǒng)化和模型化，是一種綜合評(píng)價(jià)模型方法，可用于解決相互聯(lián)系、相互制約的多因素復(fù)雜問(wèn)題。

2.1 模型建立

設(shè)海南省旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值評(píng)價(jià)級(jí)別為P級(jí)，共有n評(píng)價(jià)單元參加評(píng)價(jià)，每個(gè)評(píng)價(jià)單體要考慮的一級(jí)因素有m個(gè)，每個(gè)一級(jí)因素又有Ki(i=1，2，…，m)個(gè)二級(jí)因素。基于以上假設(shè)，可構(gòu)建3層層次結(jié)構(gòu)模型。

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

在層次結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，將同層次中成對(duì)因素進(jìn)行分析比較，構(gòu)造出兩兩因素的比較判斷矩陣。以u(píng)i(i=1，2，…，m)表示一級(jí)評(píng)價(jià)因素，uij(i，j=1，2，…，m)表示一級(jí)評(píng)價(jià)因素ui對(duì)uj的相對(duì)重要性數(shù)值，uij取值參考文獻(xiàn)《層次分析法》。得一級(jí)評(píng)價(jià)因素的A-C判斷矩陣：

(1)

設(shè)wi表示一級(jí)評(píng)價(jià)因素，則同理可得二級(jí)評(píng)價(jià)因素Ci-Cij(i，j=1，2，…，Ki)判斷矩陣：

(2)

式中：wij(i，j=1，2，…，Ki)表示二級(jí)評(píng)價(jià)因素wi對(duì)wj的相對(duì)重要性數(shù)值。

2.3 確定各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重

通過(guò)判斷矩陣計(jì)算出最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量，該特征向量即為本層次因素相對(duì)于上一層次中某因素的相對(duì)重要性特征值。

1)計(jì)算判斷矩陣每一行元素的乘積Mi：

(3)

(4)

3)對(duì)向量做正規(guī)化處理：

(5)

則W=(W1，W2，…，Wm)T即為所求特征向量。

4)計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax：

(6)

式中：(PW)i為向量PW的第i個(gè)元素。

(7)

5)一致性檢驗(yàn)

以上得到的特征向量是所求的權(quán)重，為了檢驗(yàn)其合理性，需要對(duì)判別矩陣一致性進(jìn)行檢驗(yàn)。計(jì)算其C.R值。

(8)

(9)

式中：CI為層次總排序一致性指標(biāo)；RI為層次總排序隨機(jī)一致性指標(biāo)；CR為層次總排序隨機(jī)一致性比例，當(dāng)CR<0.10時(shí)，即可認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，說(shuō)明評(píng)價(jià)權(quán)重分配是合理的；否則，調(diào)整判斷矩陣，直到得到滿意的一致性為止。

經(jīng)過(guò)上述步驟，可以得到一級(jí)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集：Ac=(W1，W2，…，Wm)。

同理，可得二級(jí)評(píng)價(jià)因素判斷矩陣的特征向量：Wci=(Wi1，Wi2，…，Wim)T，然后根據(jù)公式：

WCij=Wi·Wij(i=1，2，…，m；j=1，2，…，Ki)

(10)

表1 旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

確定二級(jí)評(píng)價(jià)因素權(quán)重集：Aci= Wi·Wci=(Wi1，Wi2，…，WiKi)。

3 基于AHP的模糊綜合評(píng)價(jià)

3.1 建立單因子隸屬度矩陣R

建立對(duì)各評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬度矩陣R。

式中：rαi，i是第i個(gè)因素下第αi個(gè)二級(jí)因素對(duì)第j個(gè)評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬度。

根據(jù)所建立的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，構(gòu)造出單因素對(duì)各評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬度函數(shù)。應(yīng)用“梯形分布法”確定隸屬度函數(shù)。以各評(píng)價(jià)單元調(diào)查數(shù)據(jù)作為各指標(biāo)的實(shí)測(cè)數(shù)值，建立各單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)各評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，構(gòu)成隸屬度矩陣R[15-16]。

3.2 確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集A

利用AHP模型確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集：A=(Ac1，Ac2，…，A cm)。

由公式(10)可得，海南省旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值評(píng)價(jià)10因素的權(quán)重集為：

3.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

為了充分利用實(shí)際數(shù)據(jù)所包含的各種信息，提高評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性，采用矩陣相乘的方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣B。

(12)

根據(jù)各單體評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣確定其開發(fā)利用價(jià)值等級(jí)。

表2 海南旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比表

4 旅游資源定量評(píng)價(jià)

4.1 游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

因評(píng)價(jià)每一種因子有不同要素組成，其影響每個(gè)要素的量綱可能不盡相同，并且每個(gè)要素的數(shù)據(jù)存在數(shù)量級(jí)上的差別，形成圖形的集合曲線不盡相同。保證進(jìn)行對(duì)比計(jì)算的結(jié)果具參照性其結(jié)果誤差較小。上文確立的評(píng)價(jià)指標(biāo)，有些具有確定數(shù)值，屬定量指標(biāo)；有些沒有確定數(shù)值，屬定性指標(biāo)。綜合上述考慮旅游地質(zhì)資源特點(diǎn)，根據(jù)不同評(píng)價(jià)因子對(duì)開發(fā)利用價(jià)值影響程度的分析、研究結(jié)果，將各評(píng)價(jià)因子劃分為優(yōu)、良、中、差四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。各評(píng)價(jià)因子對(duì)旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值的正面影響越大為優(yōu)，反之則為差，中間為良、中二個(gè)等級(jí)。綜合參考旅游部門、地質(zhì)部門等各部門對(duì)各評(píng)價(jià)因子的定量規(guī)定，確定優(yōu)、良、中、差的分級(jí)界限；定性指標(biāo)根據(jù)海南省實(shí)際情況，結(jié)合野外實(shí)測(cè)地質(zhì)資源特征分析的相關(guān)結(jié)論和專家咨詢結(jié)果來(lái)確定定性指標(biāo)的質(zhì)量分級(jí)(如表1)。

4.2 游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值評(píng)結(jié)果

由式(1)評(píng)價(jià)因子確定權(quán)重向量結(jié)合式(3)其隸屬度之間模糊數(shù)學(xué)矩陣式(12)代入進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出的結(jié)果就是評(píng)價(jià)因子隸屬于每個(gè)評(píng)價(jià)單元所有評(píng)價(jià)的隸屬關(guān)系。其評(píng)價(jià)因子是模糊評(píng)價(jià)模型每個(gè)子集的隸屬關(guān)系，形成只是一個(gè)模糊向量而不是確定的一個(gè)數(shù)值。本文著重將評(píng)價(jià)因子形成的每個(gè)單元?jiǎng)澐殖勺訂卧M(jìn)行綜合評(píng)定，把模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)出來(lái)的結(jié)果向量做進(jìn)一步單值化處理，結(jié)果見表2?；谀：龜?shù)學(xué)模型得出：全島主要旅游區(qū)等級(jí)劃分別為評(píng)“優(yōu)秀”的共7處，約占46.7%，評(píng)價(jià)級(jí)別為“良好”的共8處，約占53.3%，無(wú)“中等”及”差”級(jí)。

評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)旅游地質(zhì)景觀區(qū)逐個(gè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)值和權(quán)重，采用C語(yǔ)言編程進(jìn)行模糊運(yùn)算。調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)缺少開發(fā)利用價(jià)值差區(qū)，只有優(yōu)、良、中三級(jí)分區(qū)，即旅游地質(zhì)景觀開發(fā)利用價(jià)值優(yōu)等區(qū)、良好區(qū)、中等區(qū)。具體如下：(1)價(jià)值優(yōu)秀景觀區(qū)有瓊北火山口旅游地質(zhì)景觀區(qū)、紅樹林/地震遺跡旅游地質(zhì)景觀、銅鼓嶺旅游地質(zhì)景觀區(qū)、博鰲三江匯流帶旅游地質(zhì)景觀區(qū)、三亞灣旅游地質(zhì)景觀區(qū)、亞龍灣旅游地質(zhì)景觀區(qū)、南灣旅游地質(zhì)景觀區(qū)；(2)開發(fā)利用價(jià)值良好有白石嶺旅游地質(zhì)景觀區(qū)、吊羅山旅游地質(zhì)景觀區(qū)、五指山旅游地質(zhì)景觀區(qū)、七仙嶺旅游地質(zhì)景觀區(qū)、仙安石林旅游地質(zhì)景觀區(qū)、石祿鐵礦旅游地質(zhì)景觀區(qū)；(3)價(jià)值中等的旅游地質(zhì)景觀區(qū)有神州半島旅游地質(zhì)景觀區(qū)、石花水洞旅游地質(zhì)景觀區(qū)。以上評(píng)價(jià)結(jié)果與參觀各景點(diǎn)的旅游人數(shù)的大體吻合，說(shuō)明評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合實(shí)際。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)選取珍稀奇特程度、規(guī)律特征、美學(xué)觀賞價(jià)值、科學(xué)文化價(jià)值、完整性、規(guī)模及豐度、資源類型組合、旅游空間容量、區(qū)位條件、自然環(huán)境條件、市場(chǎng)條件、投資環(huán)境作為評(píng)價(jià)因子，利用模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)旅游地質(zhì)景觀區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)級(jí)別為“優(yōu)秀”的共7處，約占46.7%，評(píng)價(jià)級(jí)別為“良好”的共8處，約占53.3%，無(wú)“中等”及”差”級(jí)。

(2)從模糊綜合評(píng)價(jià)所得結(jié)果分析，這種評(píng)價(jià)方法對(duì)旅游地質(zhì)景觀區(qū)評(píng)價(jià)結(jié)果較符合實(shí)際，說(shuō)明評(píng)價(jià)法選取科學(xué)、合理，適用于旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價(jià)值評(píng)價(jià)。

(3)建議開展遙感解譯主要針對(duì)旅游地質(zhì)景觀區(qū)(或單體)開展大比例尺、高精度影像解譯，地?zé)豳Y源熱紅外遙感調(diào)查。在旅游地質(zhì)資源調(diào)查過(guò)程中注重旅游地質(zhì)資源單體的調(diào)查，如景觀的位置、景觀的最佳觀賞位置，針對(duì)每個(gè)單體進(jìn)行定點(diǎn)描述。建議旅游地質(zhì)主管部門與地質(zhì)災(zāi)害部門合作做好地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和治理工作。

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P964

B

1004-1184(2016)06-0109-04

2016-05-18

張東強(qiáng)(1983-)，男，河北藁城人，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)勘察方面工作。