張世姣

（山東省臨朐縣山旺國家級自然保護區(qū)管護中心，山東 濰坊 262600）

0 引言

山旺化石種類繁多，門類齊全，保存完整。已發(fā)現(xiàn)10多個門類，400多種屬，1萬余件，其中絕大多數(shù)為化石絕滅種，近三分之一為化石絕滅屬，19個為首次發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)代生存種化石[1]。山旺化石的研究，為探索我國華東北部中新世生物群、古地理、古氣候以及地層對比等提供了重要依據(jù)，對我國黃河、東海大陸架礦產(chǎn)資源的開發(fā)，也將有一定意義[2]。但是受到人類活動和自然營力的強烈影響，區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)剖面不可避免地出現(xiàn)風(fēng)化和破壞現(xiàn)象。為了更好地保護、開發(fā)、研究和利用山旺古生物地質(zhì)遺跡，有必要對古生物地質(zhì)遺跡資源價值及資源開發(fā)利用價值進行評估，同時提出可為地質(zhì)公園管理部門參考的保護對策。

1 工程概況

山東省山旺國家地質(zhì)公園位于臨朐縣城東22 km，面積約13 km2。地質(zhì)公園地處魯中隆起區(qū)中的臨朐凹陷，最高峰堯山，海拔405.5 m，公園內(nèi)總體由兩個次級小盆地組成，即解家河盆地和包家河盆地，其外圍均為由玄武巖組成的低山丘陵，地形起伏較大。地質(zhì)公園以聞名世界的山旺古生物化石及反映其形成環(huán)境的火山地貌為特色[3]。公園核心區(qū)面積1.2 km2，1980年被國務(wù)院批準(zhǔn)為國家級自然保護區(qū)，1999年被公布為國家級地質(zhì)遺跡保護區(qū)，2001年成為國家地質(zhì)公園，2009年被評為國家AAA級旅游景區(qū)，2011年被命名為野外科學(xué)觀測基地。

公園核心區(qū)主要由山東山旺地質(zhì)公園博物館和山旺地層層型剖面組成。為了更好地保護、開發(fā)、研究和利用山旺化石，2005年建成了山東山旺地質(zhì)公園博物館，建筑面積3600 m2，展出面積1080m2，一樓是綜合廳，二樓有兩個展廳，西廳為水生廳，東廳為陸生廳，展出陳列各類山旺動植物化石標(biāo)本218件。山旺古生物化石種類繁多，所屬的地質(zhì)年代是新生代新近紀(jì)中新世中期，時間大約為距今2000萬年左右。目前經(jīng)研究定名的已達到700余種，其中2/3是已滅絕的屬種[4-5]。

2 基于熵權(quán)法的古生物地質(zhì)遺跡評價

熵原本是物理熱力學(xué)理論概念，隨后推廣應(yīng)用于信息論中，用于度量不確定性時間的概率或者信息量的尺度（也稱作信息熵）。熵權(quán)法是基于信息熵的概念建立起來的決策工具，它能夠利用數(shù)據(jù)自身具有的不均勻程度或者重要程度進行權(quán)重，然后實現(xiàn)多屬性目標(biāo)的預(yù)測、決策，本質(zhì)上屬于信息的傳遞，具有較前的可操作性，無須層次分析法中專家組成員對權(quán)重進行賦值，避免了人為因素的干擾，因此，熵權(quán)法在工程管理科學(xué)、決策學(xué)中成為最重要的技術(shù)手段之一[6]。熵權(quán)法通過對評估體系建立評價矩陣，并對矩陣進行規(guī)范化處理以利于對評價指標(biāo)的賦權(quán)重，假設(shè)矩陣中含有的評價對象有n個，評價指標(biāo)b有p個，那么可以建立評價矩陣A如公式（1）所示[7]。

式中：A為古生物地質(zhì)遺跡評價矩陣，b為評價指標(biāo)，n為評價對象個數(shù)，p為評價指標(biāo)個數(shù)。

根據(jù)熵權(quán)法理論，確定第i個評價指標(biāo)的熵Hi如公式（2）所示[7]。

式中：Hi為評價指標(biāo)的熵。

熵權(quán)是衡量每個評價指標(biāo)對有用信息的提供程度，因此，對每個評價指標(biāo)的熵進行賦權(quán)重wi，如公式（3）所示[8]。

式中：wi為第i個評價指標(biāo)的熵權(quán)重。

將各個評價方案的評價指標(biāo)與熵權(quán)重進行線形加權(quán)，得到方案的評分值，如公式（4）所示。

式中：p為各個評價方案的評價分值。根據(jù)評分值的大小進行排序，按照實際工程需求，確定評分最大值或者最小值對應(yīng)的方案為最優(yōu)選方案。

在利用熵權(quán)法對古生物遺跡資源評價目標(biāo)進行評價時，其具體的評價步驟為先確定評價對象和確定評價目標(biāo)，按照一定的規(guī)則建立指標(biāo)體系，并選擇合適的評價方法，建立熵權(quán)法評價模型，如圖1所示，按公式（1）～公式（4）的計算方法得到綜合評價結(jié)果，分析計算結(jié)果是否符合實際情況，最后根據(jù)評分值的大小進行排序，按照實際工程需求，確定評分最大值或者最小值對應(yīng)的方案為最優(yōu)選方案。具體的評價過程如圖2所示。

圖2 基于熵權(quán)法的古生物地質(zhì)遺跡資源保護方案評價過程

3 古生物地質(zhì)遺跡評價效果分析

基于熵權(quán)法理論和圖1的古生物地質(zhì)遺跡資源評價模型，計算得到每個評價指標(biāo)的權(quán)重見表1。

表1 基于熵權(quán)法的古生物地質(zhì)遺跡資源保護方案評價指標(biāo)權(quán)重

圖1 基于熵權(quán)法的古生物地質(zhì)遺跡資源評價模型

根據(jù)公式（1）可以建立評價矩陣如公式（5）所示。

根據(jù)熵權(quán)法對各個指標(biāo)進行賦權(quán)重，具體的計算方法如公式（3）所示。因此可以得到熵權(quán)值線形疊加函數(shù)，如公式（6）所示。

式中：α為景觀價值與功能的熵權(quán)重系數(shù)；β為自然屬性特征的熵權(quán)重系數(shù)；γ為地理環(huán)境條件的熵權(quán)重系數(shù)；χ為客源區(qū)域條件的熵權(quán)重系數(shù)。

由于各個評價指標(biāo)的熵權(quán)重線性組合會產(chǎn)生不同的影響，古生物遺跡資源評價得分產(chǎn)生變化。為了分析避免熵權(quán)重能夠反映各評價指標(biāo)參數(shù)的客觀性，避免主觀因素，對各個熵權(quán)重系數(shù)進行敏感性分析。敏感性分析計算方法采用MATLAB軟件內(nèi)嵌程序，將各個評價指標(biāo)的因素值導(dǎo)入程序中，程序根據(jù)評價指標(biāo)熵的重要性等級進行參數(shù)敏感性分析，并輸出函數(shù)曲線，結(jié)果如圖3和表2所示。從表2可以看出，景觀價值與功能的熵權(quán)重系數(shù)α的最大值為0.796，最小值為0.592；自然屬性特征的熵權(quán)重系數(shù)β的最大值為0.622，最小值為0.411；地理環(huán)境條件的熵權(quán)重系數(shù)γ的最大值為0.492，最小值為0.362；客源區(qū)域條件的熵權(quán)重系數(shù)χ的最大值為0.484，最小值為0.284。

表2 MATLAB軟件計算得到的各熵權(quán)重系數(shù)的敏感性系數(shù)結(jié)果

圖3 熵權(quán)重系數(shù)敏感性分析

以100分為滿分劃分4個等級分值：在90分以上列為最優(yōu)級（Ⅰ級）；80分～90分為較優(yōu)級（Ⅱ級）；60分～80分為普通級（Ⅲ級）；小于60分為較差級（IV）。按公式（4）計算得到，山旺國家地質(zhì)公園古生物地質(zhì)遺跡評分值為83.7分，判定為最優(yōu)級（I級），具有較高的古生物地質(zhì)遺跡資源價值和開發(fā)利用價值。

4 古生物地質(zhì)遺跡保護對策

針對山東省山旺國家地質(zhì)公園古生物地質(zhì)遺跡資源特殊性以及基于熵權(quán)法理論得到的評價結(jié)論，提出以下幾個方面的古生物地質(zhì)遺跡保護對策。

4.1 做好完善的古生物地質(zhì)遺跡資源規(guī)劃

三旺國家地質(zhì)公園古的生物化石是在瑪珥湖中形成的，湖內(nèi)因火山運動而含有大量硅，并產(chǎn)生一種特殊植物——硅藻，大量動植物死亡掉入湖內(nèi)，被湖內(nèi)的硅藻包圍密封，沒與氧氣接觸而保存下來，歷盡滄桑形成了大量古生物化石。與其他地質(zhì)體相比，古生物地質(zhì)遺跡的抗風(fēng)化能力較弱，因此在長期暴露與自然條件下，受到自然營力作用影響極易遭受風(fēng)化侵蝕，為了盡快推動古生物地質(zhì)遺跡的保護工作，應(yīng)做好相應(yīng)的專項研究工作，并做好古生物地質(zhì)遺跡保護規(guī)劃工作。

4.2 統(tǒng)籌做好古生物地質(zhì)化石的科普展覽

以三旺國家地質(zhì)公園為依托，建立和開發(fā)地質(zhì)公園內(nèi)的科普研學(xué)路線、完善展覽廳內(nèi)的標(biāo)本展示、編制印發(fā)相應(yīng)的科普宣傳材料，以提升社會的關(guān)注度和保護意識。目前三旺國家地質(zhì)公園已建立了以古生物化石展覽為重點的綜合廳、以水生動植物化石展覽為重點的水生廳、以陸生動植物展覽為重點的陸生廳以及位于山旺和解家河的地層剖面。

4.3 加強古生物地質(zhì)化石資源保護研究

對山旺國家地質(zhì)公園古生物地質(zhì)化石資源進行詳細(xì)地調(diào)查，摸清其分布范圍，以便于劃分保護范圍，同時可以與高校、科研院所等機構(gòu)開展合作，對古生物化石保護進行長期監(jiān)測和研究，并提出相應(yīng)的古生物化石保育措施。通過網(wǎng)絡(luò)手段、國際會議等向國際社會進行古生物化石資源的推介，與國際組織展開研究和保護的務(wù)實合作，爭取相應(yīng)的捐款和政策性的保護資金。

5 結(jié)論

以山旺國家地質(zhì)公園為研究對象，基于熵權(quán)法理論建立古生物化石遺跡資源保護評價體系，從景觀價值、自然屬特性、地理條件和區(qū)域條件4個方面進行定量評價，將古生物化石遺跡資源保護價值分為4個等級，得到以下3個結(jié)論：1）熵權(quán)法通過對評估體系建立評價矩陣，并對矩陣進行規(guī)范化處理以利于對評價指標(biāo)的賦權(quán)重，其計算的關(guān)鍵是將各個指標(biāo)的熵值轉(zhuǎn)換為熵權(quán)重，以熵權(quán)重的定量分析評價指標(biāo)的重要性程度。2）結(jié)合實際工程案例，采用熵權(quán)法建立的古生物地質(zhì)遺跡資源評價體系，并求得了各個評價指標(biāo)的熵權(quán)重系數(shù)的敏感性系數(shù)，有效克服了主觀因素對評價結(jié)果的影響。3）基于熵權(quán)法理論得到山旺國家地質(zhì)公園古生物地質(zhì)遺跡評分值為83.7分，判定為最優(yōu)級（I級），具有較高的古生物地質(zhì)遺跡資源價值和開發(fā)利用價值，并提出3條相應(yīng)的保護對策。