一种模糊变权工程地质环境质量评价方法技术

本发明专利技术涉及一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，该方法包括如下步骤：建立工程地质环境质量评价分层结构模型；获取待评价区域内所有参评指标对应的工程地质数据；将待评价区域划分为m个基础评价单元；建立各个基础评价单元的评价指标矩阵以及变权权重矩阵；根据基础单元对应的评价指标矩阵和变权权重矩阵分别求取各个基础评价单元的变权综合评价值；根据各基础评价单元的变权综合评价值得到待评价区域内的各个基础评价单元的工程地质环境质量等级；采用聚类法将具有相同工程地质环境质量等级的基础评价单元进行聚类，得到工程地质环境质量综合评价分区图。与现有技术相比，本发明专利技术具有评价精度高、评价结果客观可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工程地质环境质量评价方法，尤其是涉及一种模糊变权工程地质环境质量评价方法。
技术介绍
城市是人类居住和经济活动高度集中的地域空间，也是工程建设最主要的领域。工程地质环境质量评价是城市总体规划中的一项重要工作，科学合理的工程地质环境质量评价，有利于规避地质环境中对工程建设的不利因素，合理利用土地资源，促进工程建设与地质环境的协调发展。工程地质环境质量影响因素繁杂，各因素相互间存在着一定的关联性，各因素的影响程度不同，而且评价因素具有指标数据模糊性和评价标准模糊性等特点，很难用经典数学加以统一度量。因此，模糊数学的理论和方法在工程地质环境质量评价中得到了最广泛的应用。目前，工程地质环境评价多以地理信息系统(GIS)为平台采用构建评价指标体系和模糊加权评判模型对工程地质环境质量进行评价。对评价结果有较大影响的权重赋值方法有：客观定权法和主观定权法。客观定权法主要有：熵值法、主成分分析法、均方差法等；主观定权法主要有：直接打分法、专家打分法、层次分析法、环比评分法、对比排序法等。由于工程地质环境的参评指标多为模糊概念没有准确数值，而客观定权法对数据的依懒性强，对数据的对比强度、冲突性及离散性要求较高且计算方法复杂，可参与性和通用性差。因此，客观定权法在地质环境评价中运用较少。主观定权中的层次分析法具有能将复杂问题层次化，定性问题定量化的特性，因此在地质环境评价中运用较广泛。但是层次分析法中每个评价指标只有一个权重，权重确定后无论参评指标值如何变化，指标权重值总是固定不变，最终得到的工程地质环境的质量评价在精度和质量上难以有效的服务于工程建设。因此，有必要采用新的技术和方法对其进行更加精确的定量化评价，才能为新时期土地规划利用和工程建设提供更加精确的科学依据。目前，地质环境评价的研究领域，尚无相关的评价方法来评价工程地质环境质量。现有的评价方法中权重的获取方法多采用专家打分法或层次分析法(AHP)，如西安科技大学的孙学阳等人的专利“一种煤矿区地质环境承载能力评价方法”(CN104881571A)、中国石油大学(华东)的宋冬梅等人的专利“一种海岸带的地质环境承载力计算方法”(CN104361225A)、北京科技大学的谢谟文等人的专利“一种水库区工程地质调查的解译与评价方法”(CN102707332A)、同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司郑涛等人专利技术的专利“一种基于灰关联—层次分析法的海绵城区潜力指数的评价方法”(CN105005690A)。此外，地质环境评价方法中还有多目标决策分析法、人工神经网络法、逻辑回归等方法。以上方法中对指标选取和综合评价方法上研究较多，而对评价结果有较大影响的权重赋值方法研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模糊变权工程地质环境质量评价方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，该方法包括如下步骤：(1)建立工程地质环境质量评价分层结构模型，包括总目标层、子目标层和评价指标层，所述的总目标层为该工程地质环境质量评价的总目标，所述的子目标层为与总目标对应的多个子目标，每个子目标包括多个参评指标，所有参评指标组成评价指标层；(2)获取待评价区域内工程地质环境质量评价分层结构模型中的所有参评指标对应的工程地质数据；(3)将步骤(2)获取的工程地质数据导入GIS软件，利用GIS软件建立待评价区域的空间数据库，并将待评价区域划分为m个基础评价单元；(4)根据各个基础评价单元的工程地质数据建立各个基础评价单元的评价指标矩阵；(5)分别求取各个基础评价单元对应的变权权重矩阵；(6)根据基础单元对应的评价指标矩阵以及变权权重矩阵分别求取各个基础评价单元的变权综合评价值；(7)将每个基础评价单元的变权综合评价值分别与设定的工程地质环境质量等级划分值进行比较，得到待评价区域内的各个基础评价单元的工程地质环境质量等级；(8)采用聚类法将具有相同工程地质环境质量等级的基础评价单元进行聚类，得到工程地质环境质量综合评价分区图。步骤(3)包括如下步骤：(301)将待评价区域的工程地质数据导入GIS软件，对待评价区域的各参评指标建立单项指标数据图层；(302)对单项指标数据图层进行标准化处理；(303)对待评价区域的各单项指标数据图层进行栅格化处理，将待评价区域划分为m个基础评价单元。步骤(4)具体为：根据参评指标划分等级标准，求取待评价区域评价指标矩阵X′： X ′ = X 1 ′ X 2 ′ ... X m ′ , ]]>矩阵X′中的元素记为X′i，X′i为第i个基础评价单元的评价指标矩阵，i＝1,2,……m，m为基础评价单元的总个数；具体地，第i个基础评价单元的评价指标矩阵X′i为：X′i＝[x′i1 x′i2 … x′in]，矩阵X′i中的元素记作x′ij，x′ij表示第i个基础评价单元中第j个参评指标的指标值，j＝1,2,…,n，n表示参评指标的总个数。步骤(5)具体为：(501)采用层次分析法分别求取各个基础评价单元中评价指标层对于总目标层的常权权重矩阵，常权权重矩阵中的元素为各参评指标的常权权重；(502)构建强惩罚-激励型状态变权函数，分别对各个基础评价单元的常权权重矩阵中的各常权权重进行重新分配，进而得到各个基础评价单元的变权权重矩阵，变权权重矩阵中的元素为各参评指标的变权权重。所述的步骤(501)中求取各个基础评价单元的常权权重矩阵具体通过下述方法求取：(501a)对第i个基础评价单元采用层次分析法中的1～9标度法建立子目标层对总目标层的判断矩阵B-A以及评价指标层对子目标层的判断矩阵C-B，其中i＝1,2,……m，m为基础评价单元的总个数；(501b)根据判断矩阵B-A和C-B求取常权权重矩阵其中常权权重矩阵中的元素记作表示第i个基础评价单元中第j个参评指标的常权权重，j＝1,2,……n，n表示参评指标的总个数。所述的步骤(502)具体为：(502a)根据工程地质环境评价特点及变权理论，构建强惩罚-激励型状态变权函数S(X)： S ( X ) = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)建立工程地质环境质量评价分层结构模型，包括总目标层、子目标层和评价指标层，所述的总目标层为该工程地质环境质量评价的总目标，所述的子目标层为与总目标对应的多个子目标，每个子目标包括多个参评指标，所有参评指标组成评价指标层；(2)获取待评价区域内工程地质环境质量评价分层结构模型中的所有参评指标对应的工程地质数据；(3)将步骤(2)获取的工程地质数据导入GIS软件，利用GIS软件建立待评价区域的空间数据库，并将待评价区域划分为m个基础评价单元；(4)根据各个基础评价单元的工程地质数据建立各个基础评价单元的评价指标矩阵；(5)分别求取各个基础评价单元对应的变权权重矩阵；(6)根据基础单元对应的评价指标矩阵以及变权权重矩阵分别求取各个基础评价单元的变权综合评价值；(7)将每个基础评价单元的变权综合评价值分别与设定的工程地质环境质量等级划分值进行比较，得到待评价区域内的各个基础评价单元的工程地质环境质量等级；(8)采用聚类法将具有相同工程地质环境质量等级的基础评价单元进行聚类，得到工程地质环境质量综合评价分区图。

【技术特征摘要】
1.一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)建立工程地质环境质量评价分层结构模型，包括总目标层、子目标层和评价指标层，所述的总目标层为该工程地质环境质量评价的总目标，所述的子目标层为与总目标对应的多个子目标，每个子目标包括多个参评指标，所有参评指标组成评价指标层；(2)获取待评价区域内工程地质环境质量评价分层结构模型中的所有参评指标对应的工程地质数据；(3)将步骤(2)获取的工程地质数据导入GIS软件，利用GIS软件建立待评价区域的空间数据库，并将待评价区域划分为m个基础评价单元；(4)根据各个基础评价单元的工程地质数据建立各个基础评价单元的评价指标矩阵；(5)分别求取各个基础评价单元对应的变权权重矩阵；(6)根据基础单元对应的评价指标矩阵以及变权权重矩阵分别求取各个基础评价单元的变权综合评价值；(7)将每个基础评价单元的变权综合评价值分别与设定的工程地质环境质量等级划分值进行比较，得到待评价区域内的各个基础评价单元的工程地质环境质量等级；(8)采用聚类法将具有相同工程地质环境质量等级的基础评价单元进行聚类，得到工程地质环境质量综合评价分区图。2.根据权利要求1所述的一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，其特征在于，步骤(3)包括如下步骤：(301)将待评价区域的工程地质数据导入GIS软件，对待评价区域的各参评指标建立单项指标数据图层；(302)对单项指标数据图层进行标准化处理；(303)对待评价区域的各单项指标数据图层进行栅格化处理，将待评价区域划分为m个基础评价单元。3.根据权利要求1所述的一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，其特征在于，步骤(4)具体为：根据参评指标划分等级标准，求取待评价区域评价指标矩阵X′： X ′ = X 1 ′ X 2 ′ ... X m ′ , ]]>矩阵X′中的元素记为X′i，X′i为第i个基础评价单元的评价指标矩阵，i＝1,2,……m，m为基础评价单元的总个数；具体地，第i个基础评价单元的评价指标矩阵Xi′为：X′i＝[x′i1 x′i2 … x′in]，矩阵X′i中的元素记作x′ij，x′ij表示第i个基础评价单元中第j个参评指标的指标值，j＝1,2,…,n，n表示参评指标的总个数。4.根据权利要求1所述的一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，其特征在于，步骤(5)具体为：(501)采用层次分析法分别求取各个基础评价单元中评价指标层对于总目标层的常权权重矩阵，常权权重矩阵中的元素为各参评指标的常权权重；(502)构建强惩罚-激励型状态变权函数，分别对各个基础评价单元的常权权重矩阵中的各常权权重进行重新分配，进而得到各个基础评价单元的变权权重矩阵，变权权重矩阵中的元素为各参评指标的变权权重。5.根据权利要求4所述的一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，其特征在于，所述的步骤(501)中求取各个基础评价单元的常权权重矩阵具体通过下述方法求取：(501a)对第i个基础评价单元采用层次分析法中的1～9标度法建立子目标层对总目标层的判断矩阵B-A以及评价指标层对子目标层的判断矩阵C-B，其中i＝1,2,……m，m为基础评价单元的总个数；(501b)根据判断矩阵B-A和C-B求取常权权重矩阵其中常权权重矩阵Wi0中的元素记作表示第i个基础评价单元中第j个参评指标的常权权重，j＝1,2,……n，n表示参评指标的总个数。6.根据权利要求5所述的一种模糊变权工程地质环境质量评价方法，其特征在于，所述的步骤(502)具体为：(502a)根据工程地质环境评价特点及变权理论，构建强惩罚-激励型状态变权函数S(X)： S ( X ) = a - b λ - μ μ ln μ x j + a , x j ∈ ( 0 , μ ] b - a λ - μ x j + a λ - b μ λ - μ , x j ∈ ( μ , λ ] a - b 2 ( λ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英平，唐益群，石亚朝，徐杰，杨奇，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31