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模糊多属性决策是运筹学和现代决策科学的一个重要研究领域,其理论和方法在经济管理、金融投资、项目评价和军事决策等诸多领域中有着广泛的应用,模糊多属性决策的实质是利用己有的模糊决策信息,通过一定的模糊化方式对一组有限个备选方案进行综合排序。
地质环境评价其实就是一种决策问题,如作为工程建筑用地时地质环境适宜程度的确定,不同高度建筑推荐用地的选择。由于地质环境本身的复杂性和不确定性,所以这些决策问题有决策因素复杂化、不确定因素增加和决策主体多元化等特点,需要结合多方面因素进行综合评判决策。模糊多属性决策模型是解决这类问题的有效工具。
本文尝试将模糊多属性决策的有关理论和方法应用于地面建筑用地地质环境评价中。主要研究内容如下:
(1)对模糊多属性决策理论及方法进行系统分析,认识模糊多属性决策模型的涵义及求解过程。
求解过程包括四个方面内容(属性集的确定、决策矩阵的规范化、属性权重的确定、方案的综合排序),这与一般的地质环境评价过程是一致的。本文在描述模糊决策信息时通常采用了三角模糊数,比起准确数更符合人类的模糊思维。
目前普遍采用的灰色关联决策法、灰色局势决策法、模糊综合评判法、模糊层次分析法等模糊多属性决策方法,可更好地解决模糊性、不确定性的复杂问题。本文主要探讨后两者在地面建筑地质环境评价中的应用。其中模糊综合评判法已用于了地质环境评价中。
(2)探讨地面建筑用地地质环境评价的概念及评价方法,综合研究评价指标体系的建立、属性权重的确定及数学模型的建立。
地面建筑用地地质环境评价是指基于城市土地作为地面建筑工程开发建设目的,对城市地质环境优劣程度的分析评定。包括地面建筑用地地质环境适宜性评价,及在此基础上进行的地面建筑用地地质环境优化利用评价。其中适宜性评价主要是从地形地貌、地基条件、区域稳定性、地质安全性角度考虑城市土地作为地面建筑用地时地质环境的适宜程度,并确定宜建区;另外,由于不同高度、不同结构的地面建筑(分为重型高层建筑、普通民用及工业建筑)对地质环境条件的要求有很大差异,故有必要选取相应的地质环境要素和因子,如地基承载力、基岩埋深、岩性组合、地基土均匀性、场地土卓越周期、特殊土厚度等等,在宜建区内进行地面建筑用地地质环境优化利用评价,圈定各类建筑用地的推荐区域。
层次分析法采用的是定性判断定量表达的方式,这突出了人为经验的主观判断,故为了更好地反映人类模糊思维,本文对传统的AHP法进行了改进,提出一种确定权重的新方法——基于三角模糊数的Delphi-AHP法,即采用三角模糊比较数来代替以往的精确数比例,如“九标度”法。
通过对不同模糊多属性决策模型的计算方法及特点进行比较,综合分析后提出合适的评价模型进行地质环境评价。
模糊数学是刻画地质环境评价问题较为合理的方法,为了平衡敏感因子、重要因子对评价结果的影响和贡献大小,避免评价的倾向性。综合提出了采用敏感因子—模糊综合评判模型进行城市地面建筑用地地质环境适宜性评价。
地面建筑用地地质环境优化利用分析是从最优化思想出发,以确定宜建区内土地最适宜何种建筑用地。这是一种方案排序问题。模糊层次分析模型操作较为简单,且符合地质环境的模糊性。采用模糊层次分析模型进行城市地面建筑用地地质环境优化利用评价。
(3)系统分析城市地面建筑用地地质环境评价的具体评价流程。
城市地面建筑用地地质环境适宜性评价流程:①敏感因子模型评价;②确定重要因子及其状态等级划分;③基于三角模糊数的Delphi-AHP法确定因子权重;④采用模糊评判模型进行评价。
城市地面建筑用地地质环境优化利用评价流程:①确定决策方案(A1:建重型高层建筑;A2:建普通民用及工业建筑),及需要考虑的属性指标;②两两比较属性重要性,构造三角模糊数互补判断矩阵,通过求解矩阵得到权重;③确定各属性指标状态下的方案属性值(以三角模糊数的形式给出);④集结各方案的模糊综合属性值,通过构造并求解可能度矩阵对方案进行排序。
(4)进行福州市地面建筑地质环境评价,综合考虑福州市的地质环境条件,结合福州市的实际情况选取必要的地质环境评价要素和因子,分别建立地质环境适宜性评价指标体系和优化利用评价指标体系,采用上述评价方法进行评价,并基于MAPGIS平台绘制了福州市地面建筑地质环境适宜性评价分区图和优化利用评价分区图。