建筑设计

基于ArcGIS Engine的矿山地质环境评价系统研究与开发

发布时间：2013-11-29 | 所属分类：建筑设计：论文发表 | 浏览： | 加入收藏

摘要：本文通过分析对比了目前矿山地质环境评价常用的几种方法，确定了对应研究区域的矿山地质环境评价指标体系，并利用ArcGIS Engine建立矿山地质环境评价系统。重点阐述了矿山地质环境指标的确立和利用层次分析法确定因素权重，介绍了系统开发的总体设计思路、系统的基本组成结构、系统的专业模块构成、系统的功能，并且通过实验区域数据对系统进行了应用。

关键词：评价指标体系 ArcGIS Engine 矿山地质环境层次分析法

Abstract： Through analysis and comparison of the current geological environment evaluation of several methods used to determine the study area corresponding to the mine geological environment evaluation system, and using ArcGIS Engine establish a mine geological environment evaluation system. Focuses on the geological environment indicators of the establishment and use of AHP to determine factor weights, introduced the system development the overall design concept, the system\'s basic composition and structure, the system of professional modules, system function, and on the experimental area data system was applied.

1 概述

在我国，虽然应用GIS技术开展矿山地质环境评价的研究起步较晚，但是近几年来取得了令人瞩目的成就。但是仍然存在不足：①对GIS的应用多为对评价数据的初级处理和统计分析，并没有将GIS功能集成为系统，操作复杂；②接触（利用）的GIS平台多，数据格式多，不易处理应用；③数据库管理功能较弱，研究时所使用数据库是GIS系统自带的数据库或者是单纯的属性库，在数据管理、共享和存储等多元化方面受到一定的限制，在总结以上经验的基础上本文研究并实现了基于ArcGIS Engine的矿山地质环境评价系统。

2 矿山地质环境评价方法及评价指标体系的确定

2.1评价指标体系的确定

矿山作为一个复杂的系统，其指标体系必须考虑几个原则即①区域特殊性原则；②系统协调原则；③综合性原则；④层次性原则；⑤可操作性原则。根据上述原则，结合研究区域的区域地质环境背景特点及调查统计情况，选取影响程度突出的指标进行评价，构建矿山地质环境评价体系。其包括两个层次：①要素层，即区域地质环境背景、资源损毁、地质灾害和环境污染4个要素；②指标层，即每一要素包括若干指标，其中矿山地质环境背景条件，指标层共选取了包括地貌条件、土地压占破坏、崩塌、水源污染等20项指标。

2.2要素指标加权分值综合评价模型

矿山地质环境的综合评价，需要将矿山种种地质问题的严重程度给予定量综合评定，本文采用要素指标加权分值综合评价法。要素指标加权分值综合评价模型为：

(式2-1)

其中，Fj--要素加权分值（j=Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）；Fi--每一要素中各指标评定分值；Wi--各指标权值；n--各要素指标个数（每一要素中n可能不同）。

地质环境等级综合评价：

(式2-2)

其中，F0--地质环境综合加权评价分值；Wj--各要素权值；j--环境地质问题所含要素，一般n′=1，2，3，对应于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ要素。

2.3 指标权值的确定

权值是反映不同评价因子间相对其某评价观点的重要性程度差异，具有明显的模糊性特征[2]。鉴于环境评价方法的现状和发展趋势，在环境质量评价时，根据不同层次评价因子的特点，兼顾分析权植问题在很多领域应用的特点，本次评价采用层次分析法（AHP法）确定因子权重值。根据层次分析法(AHP)原理,在咨询相关专家意见的基础上,构建判断矩阵,计算权向量,通过一致性判断检验, 层次分析法的基本步骤可按下面3步进行：

1)构造判断矩阵

设F={F1, F2, …, Fm}是一个由F层评价指标组成的指标集；对于i=1,2, …,m设Si={S1, S2, …, Sm}是对应于F={i=1,2, …,m}的评价因子S层组成的指标集。

判断矩阵为P（Fij）= 。其中，Fij表示Fi对Fj的相对重要性数值。同理可构造判断矩阵P（Sij），矩阵中各元素按1-9等比率标度法取值。

2)权值的计算

（1）计算判断矩阵每行元素的乘积Li：

（2）计算Li的N次方根：式中，n为N次方根。

（3）对向量进行归一化处理：式中P=（P1，P2，…，Pn，）T为特征向量。

（4）判断矩阵最大特征值：式中，（AP）i表示AP向量的第i个元素。

3)一致性检验

一致性检验采用 ,其中，n为判断矩阵的阶数。平均随机一致性指标(R.I.)是多次重复进行随机判断矩阵特征的计算之后取算术平均数而得到的。当n>2时，CR=(C.I./R.I.)<0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，此时权系数可求得，否则需重新调整判断矩阵。

2.4 评价标准及单元的划分

矿山环境综合指数是一个不断变化发展的指数,不同地区,同一地区的不同发展阶段可能表现出不同的水平[5]。将矿山环境评价指标体系分为3个等级，见表1。