蔡佳君

（中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，四川 成都 611734）

近些年來，在環(huán)境破壞程度不斷加劇的背景下，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率不斷增加[1-2]。同時，由于施工項(xiàng)目的實(shí)施范圍逐漸擴(kuò)大，其對于地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響也越來越明顯，不同類型的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度都呈現(xiàn)出明顯的加劇趨勢。在此背景下，對其分布特征進(jìn)行有效分析，對于減小災(zāi)害帶來的損失，甚至是規(guī)避其帶來的傷害都是極為重要的[3-4]。針對此，文獻(xiàn)[5]提出結(jié)合遙感技術(shù)的地質(zhì)特征分析方法，其將遙感采集到的信息作為對地質(zhì)分析的依據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)對災(zāi)害的研究，但分析結(jié)果的精度有待提升，文獻(xiàn)[6]提出以GIS 技術(shù)為基礎(chǔ)的地質(zhì)災(zāi)害地貌分析，其分析結(jié)果具有較高的精度，但是以地表地貌為基礎(chǔ)的分析，為結(jié)合更多的因素，因此，其分析結(jié)果的可靠性有待提高。從已有的研究中可知，對于地質(zhì)災(zāi)害的分布特征研究仍有進(jìn)一步探索的空間。AHP-Logistic 熵權(quán)模型作為一種更加綜合化的數(shù)據(jù)分析模型，其可以對多維的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加全面的度量，因此，對于其分析結(jié)果具有更高的可靠性。基于此，本文提出基于AHP-Logistic 熵權(quán)模型的地質(zhì)災(zāi)害分布特征研究，通過AHP-Logistic 熵權(quán)模型對地址數(shù)據(jù)中的指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，以此提高數(shù)據(jù)分類結(jié)果的可靠性。并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。通過該研究，以期為地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測與防控工作提供有價值的參考。

1 基于AHP-Logistic 熵權(quán)模型的地質(zhì)數(shù)據(jù)分析

1.1 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化評價矩陣。在對地質(zhì)災(zāi)害分布特征進(jìn)行識別之前，首先采用AHP-Logistic 熵權(quán)模型對地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為了確保分析結(jié)果的可靠性，本文建立了地質(zhì)災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)化評價矩陣，將其作為AHP-Logistic 熵權(quán)模型分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)。假設(shè)研究區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境的評價指標(biāo)矩陣為:

其中，E 表示評價區(qū)域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境的評價標(biāo)準(zhǔn)，emn表示不同維度的數(shù)據(jù)指標(biāo)結(jié)果。以此為基礎(chǔ)，要得到標(biāo)準(zhǔn)化評價矩陣，本文采用歸一化方法，對區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中，對于隱患指標(biāo)的處理方法為

1.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)分析

在上述基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害分布特征進(jìn)行有效識別，首先要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對于此，本文采用AHP-Logistic 熵權(quán)模型對上文構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣中的指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。AHP-Logistic 熵權(quán)模型可以有效兼顧指標(biāo)在動態(tài)環(huán)境中的變異程度，因此，其對客觀事實(shí)的反饋更具代表性。本文對指標(biāo)的熵權(quán)計(jì)算結(jié)果方式為:

其中，wij表示eij對應(yīng)的權(quán)重，H 表示信息熵，其反映了指標(biāo)特征比重。根據(jù)指標(biāo)的賦權(quán)結(jié)果，對數(shù)據(jù)的特征擬近參量進(jìn)行計(jì)算。針對此，本文主要是采用歐氏公式進(jìn)行計(jì)算的。通過第j 個數(shù)據(jù)的為第i 個指標(biāo)與對應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害特征指標(biāo)的距離，實(shí)現(xiàn)對其數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的災(zāi)害特征擬近參量分析。其可表示為：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷與數(shù)據(jù)特征擬近度最高地質(zhì)災(zāi)害類型作為該數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。通過這樣的方式，得到整個區(qū)域數(shù)據(jù)中所有數(shù)據(jù)指標(biāo)對應(yīng)的分析結(jié)果，以此作為地質(zhì)災(zāi)害分布特征為能夠的依據(jù)。

2 地質(zhì)災(zāi)害分布特征計(jì)算

通過這樣的方式，計(jì)算出分布狀態(tài)呈離散狀態(tài)的數(shù)據(jù)，將其進(jìn)行過濾，減小最終輸出結(jié)果的差異化程度，實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害分布特征的精確分析。

3 試驗(yàn)分析

為了測試本文提出的分析方法的有效性，進(jìn)行了試驗(yàn)測試，同時，為了提高測試結(jié)果的可靠性，分別采用文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]提出的方法作為對照組，通過對比三種方法的測試結(jié)果，對本文方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行客觀分析。

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

本文以某區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)信息采集結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)對象，區(qū)內(nèi)地層主要是從震旦系到第四系，包括缺失石炭系和泥盆系上統(tǒng)，并且各系均有一定程度的出露，巖性包括礫巖、砂巖，構(gòu)造上包括兩條主要斷裂，并局部相交。區(qū)內(nèi)水系交錯，支流發(fā)育明顯，沖溝數(shù)量較多。為了確保對試驗(yàn)結(jié)果判斷的準(zhǔn)確性，通過人為的方式設(shè)置了滑坡地質(zhì)災(zāi)害特征，其分布按照y=0.8199x-0.2925 方式呈現(xiàn)，共分為大、中、小三種規(guī)模。同時設(shè)置L =0 為實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)條件，對應(yīng)的提取標(biāo)準(zhǔn)p =0.5，其對特征的正則化進(jìn)行約束。通過高斯核函數(shù)G對計(jì)算結(jié)果與設(shè)置數(shù)據(jù)分布的關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行判斷，其可以表示為

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別采用三種方法計(jì)算數(shù)據(jù)中包含的地質(zhì)災(zāi)害分布，本文采用高斯核函數(shù)對三種方法的計(jì)算進(jìn)行分析，如表1 所示。

表1 不同方法的災(zāi)害特征計(jì)算結(jié)果

從表1 中看出，在文獻(xiàn)[5]方法的計(jì)算結(jié)果中，其計(jì)算出的特征分布結(jié)果相關(guān)系數(shù)基本在0.90-0.940 之間，同樣地，文獻(xiàn)[6]方法的計(jì)算結(jié)果中相關(guān)系數(shù)基本穩(wěn)定與文獻(xiàn)[5]方法較為接近，但略低于文獻(xiàn)[5]方法，相比之下，本文方法的計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確，關(guān)聯(lián)系數(shù)始終在0.95 以上，表明本文方法能夠?qū)?zāi)害特征的范圍位置進(jìn)行準(zhǔn)確識別。這主要是因?yàn)楸疚姆椒ú捎肁HP-Logistic 熵權(quán)模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，提高了對數(shù)據(jù)中表征性參量分析的全面性。

以此為基礎(chǔ)，對不同方法計(jì)算出的災(zāi)害分布特征進(jìn)行分析，其結(jié)果如圖1 所示。

圖1 不同方法的災(zāi)害分布計(jì)算結(jié)果

從圖1 中可以看出，在三種特征提取方法中，文獻(xiàn)[5]方法的計(jì)算出的災(zāi)害特征分布結(jié)果明顯高于設(shè)置值，其分布函數(shù)為y=0.8099x-0.3125，文獻(xiàn)[6]的計(jì)算結(jié)果中，其分布情況明顯低于設(shè)置值，分布函數(shù)的表達(dá)式為y=0.8179x-0.0018，本文方法計(jì)算出的分布結(jié)果為y=0.8199x-0.2915，與設(shè)置結(jié)果具有較高的擬合度。

結(jié)束語

隨著環(huán)境破壞程度的不斷加劇，加之惡劣天氣的不斷出現(xiàn)，對于地質(zhì)的影響是極為明顯的。同時，由于地質(zhì)災(zāi)害具有較強(qiáng)的隱蔽性，一般難以在發(fā)生前期發(fā)現(xiàn)較為直觀的跡象，因此，對其的預(yù)警一直是一項(xiàng)難題。本文提出基于AHP-Logistic 熵權(quán)模型的地質(zhì)災(zāi)害分布特征研究，從預(yù)警的角度對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析，并結(jié)合對中影響災(zāi)害分布的因素，對其分布特點(diǎn)進(jìn)行判斷，并具有較高的計(jì)算精度。通過該研究，以期為地質(zhì)災(zāi)害防治以及管理工作提供有價值的參考，為人民人身及財(cái)產(chǎn)安全提供保障。