邱俊秀

（山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，山東 濟(jì)寧 272000）

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

門(mén)源回族自治縣位于青海省海北藏族自治州東部，所處地理位置海拔高、生態(tài)脆弱、礦產(chǎn)資源豐富，由此衍生出的自然災(zāi)害、礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響較大。

1.2 研究區(qū)數(shù)據(jù)源

研 究 區(qū) 工 作 底 圖 是2017 年9 月12 日 的Landsat8 遙感影像圖，通過(guò)使用ENVI 的圖像增強(qiáng)、大氣校正等預(yù)處理工作，在ArcGIS 中選用波段4、3、2 合成自然真彩色影像，得到研究區(qū)的遙感影像。其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還包括：研究區(qū)GDEMDEM 數(shù)據(jù)、研究區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒等。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 層次分析法

層次分析法是將所分析目標(biāo)分解至可量化的層次，通過(guò)目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三個(gè)層次的不斷推進(jìn)，直至在指標(biāo)層構(gòu)建判斷矩陣量化出指標(biāo)層中各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，作為目標(biāo)層評(píng)價(jià)的系統(tǒng)性決策方法。其中本文的評(píng)價(jià)目標(biāo)就是礦山地質(zhì)環(huán)境，通過(guò)層層挖掘影響地質(zhì)環(huán)境優(yōu)劣的多個(gè)能夠量化的指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步指導(dǎo)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境優(yōu)劣的評(píng)價(jià)。

2.2 評(píng)價(jià)因子的選擇

本文選取了門(mén)源回族自治縣地貌因子、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害作為層次分析法的準(zhǔn)則層。選取了地貌因子下的地形坡度、植被覆蓋度，礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)下的地面塌陷、壓占土地，地質(zhì)災(zāi)害下的滑坡、泥石流作為指標(biāo)層。通過(guò)對(duì)這些指標(biāo)的權(quán)重確定以及定量分析，得到方案層礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的結(jié)果，即完成礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)的目標(biāo)。

2.3 根據(jù)層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

2.3.1 構(gòu)建判斷矩陣

層次分析法對(duì)于評(píng)價(jià)因子權(quán)重的判斷就是通過(guò)平行因子之間的兩兩比較的方式，回答平行因子中任意兩個(gè)元素誰(shuí)更重要的問(wèn)題，從而得到判斷矩陣。參照比例標(biāo)度（如表1 所示），通過(guò)專(zhuān)家打分法得出評(píng)價(jià)因子的判斷矩陣A（如表2 所示）。

表1 比例標(biāo)度

表2 判斷矩陣A

2.3.2 檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性比率

判斷矩陣的一致性比率是用來(lái)檢驗(yàn)所構(gòu)建的判斷矩陣是否合理的依據(jù)。矩陣一致性比率為CR，其公式為CR=CI/RI。只有CR≤0.1 時(shí)表明矩陣通過(guò)了一致性檢驗(yàn)，即判斷矩陣的構(gòu)建是合理的，否則構(gòu)建的判斷矩陣需要進(jìn)行調(diào)整，直至構(gòu)建出合理的判斷矩陣。求解CR所涉及到的公式見(jiàn)公式（1）、公式（2），其中λmax是判斷矩陣的最大特征根，n為判斷矩陣的階數(shù)。RI根據(jù)所建立矩陣階數(shù)的不同有其相對(duì)應(yīng)的值（如表3 所示)。

表3 判斷矩陣階數(shù)對(duì)應(yīng)的RI 值

通 過(guò) 計(jì) 算λmax=6.0304，CI=0.0061，CR=0.0049，即CR＜0.1，矩陣通過(guò)了一次性檢驗(yàn)。其重要性依次是泥石流、滑坡、地面塌陷、壓占土地、植被覆蓋度、地形坡度。

3 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

3.1 評(píng)價(jià)因子賦值

本文選擇了影響礦山地質(zhì)環(huán)境的六個(gè)影響因子，對(duì)六個(gè)影響因子進(jìn)行等級(jí)劃分并通過(guò)賦值的方式進(jìn)行量化（如表4 所示）。

表4 影響因子等級(jí)劃分及賦值

3.2 評(píng)價(jià)因子提取

3.2.1 地形坡度提取

本文下載了覆蓋研究區(qū)的三幅空間分辨率為30m 的GDEMDEM 影像，通過(guò)ArcGIS 進(jìn)行了合并及裁剪得到研究區(qū)DEM 工作底圖，并在ArcGIS 中提取了坡度數(shù)據(jù)（如圖1 所示）。

圖1 研究區(qū)地形坡度圖

結(jié)果表明：該研究區(qū)最大坡度為72.31°，最小坡度為0°。

3.2.2 植被覆蓋度提取

本文以遙感影像圖為底圖，通過(guò)計(jì)算歸一化植被指數(shù)得到了研究區(qū)植被覆蓋度信息（如圖2所示）。

圖2 研究區(qū)植被覆蓋度

結(jié)果表明：該研究區(qū)植被覆蓋度最小為0，最大為0.62。

3.2.3 泥石流、滑坡、地面塌陷等因子提取

地質(zhì)災(zāi)害下的泥石流、滑坡，礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)下的地面塌陷、壓占土地等評(píng)價(jià)因子以遙感影像為工作底圖，采用人機(jī)交互法，根據(jù)對(duì)應(yīng)的要素解譯標(biāo)志進(jìn)行結(jié)果的提取。泥石流遙感影像特征：影像色調(diào)與周?chē)忻黠@變化，呈現(xiàn)出帶狀分布特點(diǎn)，顏色較暗；滑坡遙感影像特征：顏色呈灰白色，形狀呈帶狀扇形，多發(fā)生在植被較少、坡度較大處；地面塌陷遙感影像特征：分布在礦區(qū)周?chē)?，顏色較深，形狀趨向于橢圓；壓占土地遙感影像特征：分布在研究區(qū)礦點(diǎn)周?chē)?，由于礦種類(lèi)的不同堆積物呈現(xiàn)出或深或淺的顏色，并且周邊還有比較亮的規(guī)則的礦區(qū)建筑物。研究區(qū)相應(yīng)評(píng)價(jià)因子的解譯結(jié)果如圖3 所示。

圖3 滑坡、泥石流、地面塌陷、壓占土地提取結(jié)果圖

根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)信息提取結(jié)果表明：地面塌陷破壞土地面積0.84km2，占研究區(qū)面積的0.01%；壓占土地面積34.63km2，占研究區(qū)面積的0.5%；泥石流破壞土地面積2.2km2，占研究區(qū)面積的0.03%；滑坡破壞土地面積2.1km2，占研究區(qū)面積的0.03%。

4 評(píng)價(jià)結(jié)果

4.1 評(píng)價(jià)網(wǎng)格劃分

本文的評(píng)價(jià)模型是基于對(duì)研究區(qū)劃分1km×1km 評(píng)價(jià)網(wǎng)格單元的基礎(chǔ)上，對(duì)參與的評(píng)價(jià)因子進(jìn)行得分及權(quán)重的綜合運(yùn)算，得到評(píng)價(jià)單元總分結(jié)果。其具體公式見(jiàn)公式（3）。

式中：

F-礦山地質(zhì)環(huán)境得分；

Fi-各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值；

Wi-各評(píng)價(jià)因子的評(píng)分量化值。

4.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)研究區(qū)已經(jīng)劃分好的網(wǎng)格在ArcGIS 中進(jìn)行條件賦值與空間分析得出礦山地質(zhì)環(huán)境得分，并根據(jù)分值的不同劃分出不同的區(qū)域（如圖4所示）。

圖4 礦山地質(zhì)環(huán)境分區(qū)圖

F≥8 礦山地質(zhì)環(huán)境優(yōu)質(zhì)區(qū)：該區(qū)植被覆蓋率高，坡度相對(duì)較小，無(wú)地質(zhì)災(zāi)害，無(wú)礦山開(kāi)發(fā)活動(dòng)。

8＞F≥6 礦山地質(zhì)環(huán)境良好區(qū)：該區(qū)植被覆蓋率較高，坡度較小，地質(zhì)災(zāi)害破壞性小，礦山開(kāi)發(fā)活動(dòng)帶來(lái)的危害較小。

6＞F≥3 礦山地質(zhì)環(huán)境一般區(qū)；該區(qū)主要分布在地質(zhì)災(zāi)害及礦業(yè)活動(dòng)頻繁區(qū)域周邊，植被覆蓋相對(duì)較小。

F＜3 礦山地質(zhì)環(huán)境較差區(qū)：該區(qū)主要位于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)及礦業(yè)活動(dòng)頻繁的區(qū)域，并且該區(qū)域植被覆蓋率很低。

5 結(jié)論與展望

本文運(yùn)用層次分析法，基于遙感影像、DEM影像及相關(guān)的年鑒資料等，利用ArcGIS 平臺(tái)得出了研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)分區(qū)圖。該分區(qū)圖對(duì)了解礦山地質(zhì)環(huán)境存在的問(wèn)題，繼而為今后的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理，促進(jìn)礦山開(kāi)發(fā)的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。