海南島基于模糊數(shù)學(xué)的旅游地質(zhì)資源評價

張東強，李有光

(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)

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海南島基于模糊數(shù)學(xué)的旅游地質(zhì)資源評價

張東強1，李有光2

(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)

海南島區(qū)域內(nèi)擁有種類齊全的旅游地質(zhì)資源，獨具一格，品種豐富，其旅游價值和科學(xué)考查價值比較高，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、野外實地調(diào)查等技術(shù)手段來查明海南旅游地質(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)觀賞價值、科學(xué)文化價值、完整性、規(guī)模及豐度等12個因子所構(gòu)成的模糊數(shù)學(xué)層次分析模型來綜合評價分布于全島主要景區(qū)的景點價值。基于模型得出的結(jié)果全島主要景區(qū)評價級分別為“優(yōu)秀”的共7處，約占46.7%，評價級別為“良好”的共8處，約占53.3%，無“中等”及”差”級。

海南；旅游地質(zhì)資源；模糊數(shù)學(xué)；評價

海南島是我國最大的熱帶島嶼，四周環(huán)海，氣候宜人，旅游地質(zhì)資源豐富。近年來，尤其是隨著國際旅游島建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略以來，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)查評價，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，評價海南旅游地質(zhì)資源的開發(fā)利用價值，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)，對海南國際旅游島建設(shè)具有十分重大的意義[1-5]。

目前國內(nèi)外學(xué)者對旅游地質(zhì)資源評價方法有也多次將指標全分值法、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)資源評價之中，尤其是模糊數(shù)學(xué)理論和層次分析理論在旅游地質(zhì)資源綜合評價中廣泛應(yīng)用并取得較好的效果[6-10]。隨著地質(zhì)資源評價結(jié)果要求的準確性提高，為了更準確、更科學(xué)的對旅游地質(zhì)資源做出評價，研究者們對單一模型進行分析改進，或者多種模型進行組合，形成組合旅游地質(zhì)地質(zhì)資源評價模型。

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

1 研究區(qū)概況

海南島是我國第二大島，陸域面積(不包含島嶼)33 920 km2并且是全國最大的熱帶島嶼，四周環(huán)海，氣候宜人，旅游地質(zhì)資源豐富。近年來，尤其是隨著國際旅游島建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略以來，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1:50萬區(qū)域旅游地質(zhì)資源調(diào)查、1:25萬區(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，對全島旅游地質(zhì)資源單體進行評價，對海南旅游地質(zhì)資源的分布、集中程度和重點旅游地質(zhì)景區(qū)(點)開發(fā)利用條件和開發(fā)利用前景進行分析，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1:5萬調(diào)查區(qū)：1:50萬調(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、樂東、萬寧、三亞等18個市縣及周邊島嶼(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。對其他不具備登島條件的島嶼暫未布置工作量)。1:50萬調(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、樂東、萬寧、三亞等18個市縣及周邊島嶼(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；1:5萬調(diào)查區(qū)為文昌、瓊海、萬寧、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 評價方法-模糊數(shù)學(xué)法

美國運籌學(xué)家T.1.Satty，于1973年提出層次分析法(Analytical Hierar-chy Process，簡稱AHP方法)。AHP模型以模糊聚類分析和模式識別為理論基礎(chǔ)，運用了系統(tǒng)學(xué)觀點，把復(fù)雜問題系統(tǒng)化和模型化，是一種綜合評價模型方法，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)利用價值評價級別為P級，共有n評價單元參加評價，每個評價單體要考慮的一級因素有m個，每個一級因素又有Ki(i=1，2，…，m)個二級因素?；谝陨霞僭O(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，將同層次中成對因素進行分析比較，構(gòu)造出兩兩因素的比較判斷矩陣。以ui(i=1，2，…，m)表示一級評價因素，uij(i，j=1，2，…，m)表示一級評價因素ui對uj的相對重要性數(shù)值，uij取值參考文獻《層次分析法》。得一級評價因素的A-C判斷矩陣：

(1)

設(shè)wi表示一級評價因素，則同理可得二級評價因素Ci-Cij(i，j=1，2，…，Ki)判斷矩陣：

(2)

式中：wij(i，j=1，2，…，Ki)表示二級評價因素wi對wj的相對重要性數(shù)值。

2.3 確定各評價因素的權(quán)重

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

1)計算判斷矩陣每一行元素的乘積Mi：

(3)

(4)

3)對向量做正規(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個元素。

(7)

5)一致性檢驗

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

(8)

(9)

式中：CI為層次總排序一致性指標；RI為層次總排序隨機一致性指標；CR為層次總排序隨機一致性比例，當(dāng)CR<0.10時，即可認為判斷矩陣具有滿意的一致性，說明評價權(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)過上述步驟，可以得到一級評價因素的權(quán)重集：Ac=(W1，W2，…，Wm)。

同理，可得二級評價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)利用價值評價分級標準

確定二級評價因素權(quán)重集：Aci= Wi·Wci=(Wi1，Wi2，…，WiKi)。

3 基于AHP的模糊綜合評價

3.1 建立單因子隸屬度矩陣R

建立對各評價級別的隸屬度矩陣R。

式中：rαi，i是第i個因素下第αi個二級因素對第j個評價級別的隸屬度。

根據(jù)所建立的分級標準(表1)，構(gòu)造出單因素對各評價級別的隸屬度函數(shù)。應(yīng)用“梯形分布法”確定隸屬度函數(shù)。以各評價單元調(diào)查數(shù)據(jù)作為各指標的實測數(shù)值，建立各單項指標對各評價等級的隸屬度，構(gòu)成隸屬度矩陣R[15-16]。

3.2 確定評價因素的權(quán)重集A

利用AHP模型確定評價因素的權(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)利用價值評價10因素的權(quán)重集為：

3.3 模糊綜合評價

為了充分利用實際數(shù)據(jù)所包含的各種信息，提高評價準確性，采用矩陣相乘的方法進行綜合評價，得評價結(jié)果矩陣B。

(12)

根據(jù)各單體評價結(jié)果矩陣確定其開發(fā)利用價值等級。

表2 海南旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價值評價結(jié)果對比表

4 旅游資源定量評價

4.1 游地質(zhì)資源開發(fā)利用價值評價分級標準

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

4.2 游地質(zhì)資源開發(fā)利用價值評結(jié)果

由式(1)評價因子確定權(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)代入進行計算，計算出的結(jié)果就是評價因子隸屬于每個評價單元所有評價的隸屬關(guān)系。其評價因子是模糊評價模型每個子集的隸屬關(guān)系，形成只是一個模糊向量而不是確定的一個數(shù)值。本文著重將評價因子形成的每個單元劃分成子單元進行綜合評定，把模糊數(shù)學(xué)綜合評價出來的結(jié)果向量做進一步單值化處理，結(jié)果見表2。基于模糊數(shù)學(xué)模型得出：全島主要旅游區(qū)等級劃分別為評“優(yōu)秀”的共7處，約占46.7%，評價級別為“良好”的共8處，約占53.3%，無“中等”及”差”級。

評價過程中對旅游地質(zhì)景觀區(qū)逐個進行統(tǒng)計計算，確定評價指標值和權(quán)重，采用C語言編程進行模糊運算。調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)缺少開發(fā)利用價值差區(qū)，只有優(yōu)、良、中三級分區(qū)，即旅游地質(zhì)景觀開發(fā)利用價值優(yōu)等區(qū)、良好區(qū)、中等區(qū)。具體如下：(1)價值優(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)。以上評價結(jié)果與參觀各景點的旅游人數(shù)的大體吻合，說明評價結(jié)果基本符合實際。

5 結(jié)語

(1)選取珍稀奇特程度、規(guī)律特征、美學(xué)觀賞價值、科學(xué)文化價值、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、市場條件、投資環(huán)境作為評價因子，利用模糊綜合評價對旅游地質(zhì)景觀區(qū)進行評價。評價級別為“優(yōu)秀”的共7處，約占46.7%，評價級別為“良好”的共8處，約占53.3%，無“中等”及”差”級。

(2)從模糊綜合評價所得結(jié)果分析，這種評價方法對旅游地質(zhì)景觀區(qū)評價結(jié)果較符合實際，說明評價法選取科學(xué)、合理，適用于旅游地質(zhì)資源開發(fā)利用價值評價。

(3)建議開展遙感解譯主要針對旅游地質(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，針對每個單體進行定點描述。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。

[1]劉建華. 騰沖縣旅游地質(zhì)資源研究與開發(fā)[D]. 昆明理工大學(xué).2006.

[2]黃艷華. 云南公路沿線地質(zhì)旅游資源開發(fā)與露營地建設(shè)研究[D]. 昆明理工大學(xué).2006.

[3]朱濟成. 旅游地質(zhì)學(xué)[J]. 北京地質(zhì).1995(2):31-31.

[4]梁詩經(jīng). 福建旅游地學(xué)學(xué)科發(fā)展研究報告[J].海峽科學(xué).2012(1):44-53.

[5]旅游地理學(xué)[J]. 地球.2012(1-2):114-114.

[6]李孫雄, 陳沐龍, 周進波,等. 海南島中部古生代沉積盆地格局及其演化特征[J]. 華南地質(zhì)與礦產(chǎn).2007(2):41-46.

[7]張忠偉. 基于RS與GIS海南島臺風(fēng)災(zāi)害對橡膠影響的風(fēng)險性評價研究[D]. 海南師范大學(xué).2011.

[8]李波. 云南旅游地質(zhì)景觀類型與區(qū)劃研究[D]. 昆明理工大學(xué).2009.

[9]駱華松. 旅游地質(zhì)資源與人地關(guān)系耦合研究[D]. 昆明理工大學(xué).2005.

[10]譚松松. 普洱市旅游地質(zhì)景觀特征及開發(fā)[D]. 昆明理工大學(xué).2014.

[11]康宏達. 中國旅游地質(zhì)資源的成因分類[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì).2000(1):5-6.

[12]李艷菊. 龍門山中北段區(qū)域地學(xué)景觀及傳統(tǒng)聚落適宜性研究[D]. 成都理工大學(xué).2013.

[13]楊世瑜. 旅游地質(zhì)資源：發(fā)展特色旅游的新領(lǐng)域[N]. 云南日報.2002.

[14]郭福生, 張國慶, 姜伏偉,等. 我國旅游地學(xué)及其學(xué)科專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J]. 資源與產(chǎn)業(yè).2011, 13(6):94-100.

[15]陳南祥, 董貴明, 賀新春. 基于AHP的地下水環(huán)境脆弱性模糊綜合評價[J]. 華北水利水電學(xué)院學(xué)報.2005, 26(3):63-66.

[16]劉海茹. AHP-模糊綜合評價法在露天磷礦山企業(yè)效能評價中的應(yīng)用[J].非金屬礦.2014(2):22-24.

P964

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1004-1184(2016)06-0109-04

2016-05-18

張東強(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。