基于未确知测度理论的陕南移民搬迁选址评价研究

张玉娇，张献梅，陈 磊，贺子光,3，汪班桥

(1.济源职业技术学院 建筑工程系，河南 济源 454650;2.长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054；3.西部地质资源与地质工程教育部重点实验室,陕西 西安 710054)

基于未确知测度理论的陕南移民搬迁选址评价研究

张玉娇1，张献梅1，陈 磊2，贺子光2,3，汪班桥2

(1.济源职业技术学院 建筑工程系，河南 济源 454650;2.长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054；
3.西部地质资源与地质工程教育部重点实验室,陕西 西安 710054)

基于未确知测度理论，建立了陕南移民搬迁安置点的适宜性等级评价和排序模型.针对陕南地区的居住环境，综合考虑地质灾害、交通运输条件、水资源和土地资源4个方面的因素，选取影响移民搬迁安置点适宜性的16个评价指标.根据实测数据建立各评价指标的未确知测度函数，并利用熵计算评价指标权重，依照置信度识别准则进行等级判定，最终得出陕南移民搬迁场地适宜性评价结果.该方法不仅能解决评价指标的不确定性问题，还可以按适宜性重要度进行排序.根据汉中市宁强县5个已建移民安置小区现场调查所获得的数据，应用该模型对这5个安置小区的适宜性进行评价，研究结果表明，该方法科学合理、意义明确，可以在实际工程中推广应用.

移民搬迁；未确知测度；熵权；置信度识别准则；适宜性评价

为切实保护陕南人民群众的生命财产安全、努力改善当地群众的生产生活条件，陕西省政府于2010年制定了《陕南地区移民搬迁安置总体规划(2011—2020年)》[1].合理的选址方法对于指导陕南移民搬迁有着举足轻重的作用，如果评价因素和评价方法使用不当，会导致选择的场地不甚合理.经现场调查，已有部分搬迁安置点建在了滑坡体上，具有潜在的危险性.因此，确定合理且简单易行的选址方法意义重大.

选址评价是一个综合复杂的系统，不仅需要考虑诸多因素的影响，而且还要有合适的评价方法，这也是当前选址评价研究的重点和难点.国内外很多学者在此方面做出了卓有成效的贡献，主要有模糊综合评判法[2]、层次分析法[3]、灰色聚类法[4]等.虽然上述方法在移民选址研究中取得了一定的成果，但这些方法在评价过程中大多采用专家给出确定值的方式求出适宜性等级，具有一定的主观性.此外，陕南移民搬迁选址的难点在于许多因素的不确定性和隐蔽性，如何将这些不确定的信息考虑在内并进行分析，采用更为客观的方法确定其权重，是一个值得研究的重要问题，在这方面，未确知数学理论提供了一个比较好的思路.

未确知信息及其数学处理理论是由我国学者王光远[5]于1990年提出的.未确知信息是一种不同于模糊信息、随机信息和灰色信息的新的不确定信息，是未确知数学理论的重要成果，该理论目前已被运用到了多个领域[6-9].借鉴未确知测度评价模型的理论和思想，针对陕南地区的实际情况，首先基于未确知测度理论构造未确知测度模型，计算各评价指标的未确知测度值，然后利用信息熵理论确定评价指标的权重，最后利用置信度识别准则进行判别评价.利用该模型对汉中市宁强县5个已建移民搬迁安置点进行适宜性评价，并与模糊数学评价结果进行对比，研究结果表明该方法较为实用，为陕南移民搬迁选址评价提供了一种新的思路.

1 未确知测度理论

设某评价对象R有n个，则评价对象空间R={R1，R2，…，Rn}，对于每个评价对象Ri(i=1，2，…，n)有m个单项评价指标空间，即X={X1，X2，Xm}，则Ri可表示为m维向量，Ri={xi1，xi2，…，xim}，其中xij表示研究对象Ri关于评价指标Xj的测量值.

对Ri的每个子项xij(i=1，2，…， n； j=1，2，…， m)， 假设有p个评价等级且把评价空间记为U，则有U={C1， C2， …， Cp}. 设Ck(k=1，2，…， p)为第k级评价等级且k级比级适宜性k+1等级高，记作Ck>Ck+1.若满足C1>C2>C3>…>Ck，则称{C1，C2，…，Cp}是评价空间U的一个有序分割类.

1.1 单指标测度

若μijk=μ(xij∈Ck)表示测量值xij属于第k个评价等级Ck的程度且要求满足：

0≤μ(xij∈Ck)≤1,

(1)

μ(xij∈U)=1,

(2)

(3)

式(2)称为“归一性”，式(3)称为“可加性”,满足式(1)至式(3)的μ称为未确知测度(Uncertainty measurement),简称测度.称矩阵(μij)m×p为单指标测度评价矩阵，具有

(4)

1.2 基于熵权的指标权重

(5)

(6)

式(5)中，μij为式(4)的单指标测度矩阵.因为单指标测度评价矩阵式(4)是已知的，所以可以通过式(5)和(6)求得ωj.

1.3 多指标综合测度评价向量

令μik=μ(R∈Ck)为评价样本Ri属于第k个评价类Ck的程度，则有

(7)

1.4 置信度识别准则

为了对评价对象做出最后的评价结果，引入置信度识别准则：设λ为置信度(λ≥0.5)，若C1>C2>…>Cp且令

(8)

则认为评价样本Ri属于第k0个评价类Ck0.

1.5 排序

除了要判别Ri属于哪个评价等级外，有时要求对Ri的适宜性重要程度进行排序.若C1>C2>…>Cp，令Ci的分值为Il，则Il>Il+1且有

(9)

式中：qRi为评价因素Ri的未确知重要度，称q={qR1，qR2，…，qRn}为未确知重要度向量，可按qRi的大小对Ri的适宜性重要度排序.

2 基于未确知测度理论的评价模型

陕南移民搬迁选址评价首先需要解决其评判等级分类问题，参考相关资料[11]并结合实际情况，将评判等级分为适宜(Ⅰ级)、比较适宜(Ⅱ级)、基本适宜(Ⅲ级)和不适宜(Ⅳ级)4个等级.通过系统归类整理和筛选，从地质灾害、交通运输条件、水资源和土地资源4个方面因素着手，选出评价指标.

(1)地质灾害

根据陕南地区地质灾害的具体特征及其形成规律[12-13]，在充分总结前人工作经验的基础上，借鉴前人开展类似工作时所采用的评价指标，综合考虑其形成的内因(地质环境条件)、外因(诱发因素)，最终确定评价指标为地形地貌、降雨量、地质灾害发育密度、地质灾害发育规模、人类工程活动、植被覆盖率、断层避让距离和水系缓冲距离.评价指标分级标准见表1.

表1 地质灾害评价指标分级标准Tab.1 Grade standard of evaluation index for geologic disasters

(2)交通运输

交通运输是移民选址的一个重要评价因素，包括对外交通便利度和道路通达度，其中对外交通便利度是指移民搬迁场地对外道路的路况及乘车的方便程度，道路通达度是指移民搬迁安置点与城镇内部的交通通达情况.评价指标的评价标准见表2.

(3)水资源

良好的水资源是移民搬迁选址的必备条件.考虑到陕南地区降雨丰富，无论地下水还是地表水都有很大储量.因此，水资源因素主要从水质和水位两方面考虑.评价指标的分级标准见表3.

表2 交通运输评价指标分级标准Tab.2 Grade standard of evaluation index for transportation

表3 水资源评价指标分级标准Tab.3 Grade standard of evaluation index for water resource

(4)土地资源

土地是百姓赖以生存的生产资料，直接关系到移民搬迁的效果.综合考虑陕南地区土地资源和地理环境条件，土地资源从4个方面考虑：耕作距离、耕地面积、土壤肥沃程度和居住地到耕地的便利程度.其中，耕作距离是指移民搬迁场地到耕地的距离，到耕地的便利程度是指移民搬迁安置点到耕地的路况.评价指标分级标准见表4.通过对评级指标的筛选，建立了评价指标体系，如图1所示.

3.精读。精读，就是潜心地读，反复地读。常言说得好：读书百遍，其义自见。精读的目的是从读中获得情感体验和创造性的理解，教师要引导学生学会抓住文章中的重点句、段进行朗读体会。

表4 土地资源评价指标分级标准Tab.4 Grade standard of evaluation index for land resource

图1 评价指标体系Fig.1 Evaluation index system

其中，地形地貌、地质灾害发育密度、地质灾害发育规模、人类工程活动、对外交通便利度、道路通达度、水质、土壤肥沃程度和到耕地的便利程度采用半定量的方法进行取值.降雨量、植被覆盖率、断层避让距离、水系缓冲距离、水位、人均耕地面积和耕作距离为定量指标，采用实测值评价.对各评价指标进行分级和取值，评判集为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ,分别表示适宜、比较适宜、基本适宜和不适宜.

3 工程实例

3.1 工程概况

宁强县位于陕西省西南角陕甘川三省交界处、汉江和嘉陵江上游，东接勉县、南与四川省接壤、西与甘肃省接壤、北依略阳县，是个南北交汇、“八山一水一分田”的山区县.全县东西长101.65 km，南北宽65.325 km，总面积为3 243 km2.由于山区人口居住得分散零乱，大多散居在海拔800～1 000 m 的斜坡上，地质灾害时有发生,群众出行不便，所以选择合适的场地进行移民搬迁是亟待解决的问题.

在舒家坝镇、大安镇、阳平关镇选取5个已建移民搬迁安置点为评价对象，通过课题组现场实际调查获得了评价指标的数据资料,见表5.

表5 评价指标数据资料Tab.5 The data of evaluation index

3.2 构建单指标测度函数

根据单指标测度函数的定义和表1至表4，构建单指标测度函数以便求得各评价指标的测度值.其中,降雨量、植被覆盖率、断层避让距离、水系缓冲距离、水位、人均耕地面积与耕作距离的单指标测度函数分别见图2至图8.地形地貌、地质灾害发育密度、地质灾害发育规模、人类工程活动、对外交通便利度、道路通达度、水质、土壤肥沃程度和到耕地的便利程度等定性指标的测度函数见图9.

图2 降雨量的单指标测度函数Fig.2 Uncertainty measurement function of rainfall

图3 植被覆盖率的单指标测度函数Fig.3 Uncertainty measurement function of vegetation coverage

图4 断层避让距离的单指标测度函数Fig.4 Uncertainty measurement function of lien distance for fault

图5 水系缓冲区距离的单指标测度函数Fig.5 Uncertainty measurement function of stream buffer distance

图6 水位的单指标测度函数Fig.6 Uncertainty measurement function of water lever

图7 人均耕地面积的单指标测度函数Fig.7 Uncertainty measurement function of the area of per capita

图8 耕作距离的单指标测度函数Fig.8 Uncertainty measurement function of farming distance

图9 定性指标的测度函数Fig.9 Uncertainty measurement function of qualitative index

由表5中各因素的取值，根据以上单指标测度函数(见图2至图8)，可以求得5个采空区的单指标测度评价矩阵.以1号安置点为例，根据各评价指标取值，分别代入图2至图8中的单指标测度函数中，计算可得1号安置点的单指标评价矩阵为

用式(4)～(6)确定各评价指标权重，1号安置点的评价指标权重{ω1,ω2,…,ω16}={0.070 5，0.035 2,0.070 5,0.070 5,0.070 5，0.039 4,0.070 5,0.044 7,0.070 5,0.070 5,0.070 5,0.070 5,0.035 2,0.070 5,0.070 5,0.070 5}，根据单指标矩阵和式(7)求得1号安置点的多指标综合测度评价向量为{0.352 3,0.380 2,0.126 6,0.140 9}.

3.4 置信度识别

取置信度λ=0.5.由多指标综合测度评价向量式(7)和置信度评价准则式(8)，按从小到大排列，且k0=0.732 5>λ，1号安置点的适宜性等级为Ⅱ级.从大到小排列，k0=0.577 3>λ，1号安置点的适宜性等级也为Ⅱ级.由此可见，两次判别的结果一致，可以判断1号安置点的适宜性等级为Ⅱ级.同理，对2～5号安置点进行评价，评价结果见表6，与模糊数学评价结果(见表7)进行比较.

表6 各评价对象未确知测度值及适宜性评价结果Tab.6 Each evaluation index with uncertainty measurement value and contrast to evaluation result of suitability

表7 各安置点适宜性的模糊数学评价结果Tab.7 Evaluation result of suitability on each relocation site based on fuzzy-mathematics

3.5 评价结果分析

从表6和表7可以看出，其中4个安置点未确知测度的评价结果和模糊数学评价结果完全相同，有1个安置点判别不一致.通过分析，认为未确知测度的评价结果更加合理，具体表现为模糊数学评价结果采用的是最大隶属度识别准则.按最大隶属度准则，1号安置点属于Ⅰ级，这显然不合理.因为Ⅰ级的隶属度仅为0.362 9，和Ⅱ级的隶属度相差很少.为做比较，把置信度识别准则引入模糊数学评价方法中.设λ为置信度，取λ=0.5，按从大到小和从小到大排列的评价结果相同，均为Ⅱ级，所以1号安置点的适宜性为Ⅱ级.

可以看出，在模糊数学中引入置信度识别准则后的评价结果与未确知测度理论的结果相吻合，由此可见未确知测度理论的评价结果更为合理.并且,在权重计算时采用熵理论减少了人为因素的影响，权重更加客观真实，这是模糊数学无法比拟的.

3.6 适宜性评价值排序

根据式(9)，由于C1>C2>C3>C4，令C1=4，C2=3，C3=2，C4=1，计算其相对重要度为{2.990 2,2.937 8,3.3,3.090 5,3.167 9}.对5个已建安置点的适宜性排序，则适宜性由大到小依次为3号、5号、4号、1号、2号.从以上分析可以得出，利用未确知测度理论不仅可以对某块场地的适宜性进行评价，而且可以对多个场地进行评价，从中选择最好的场地.

4 结论

(1)根据陕南地区的地质条件和居住环境，综合考虑地质灾害、交通运输条件、水资源和土地资源等因素，选取16个评价指标进行移民搬迁安置点适宜性评判，并建立各评价指标适宜性分级标准.

(2)对于多指标综合评价模型，确定指标权重是模型中重要的一步，指标权重的不同有可能导致评价结果的不同.利用信息熵，根据实测数据确定指标权重，避免了专家打分法的主观随意性，增加了整体评价结果的客观性.

(3)研究结果表明，未确知测度评价模型的评价结果更为合理，不仅确定了安置点的适宜性等级，还可以按照适宜性综合评价值排序，从多个候选场地中选择最好的.

[1] 陕西省人民政府办公厅.陕南地区移民搬迁安置总体规划(2011—2020年)[R].西安：陕西省人民政府办公厅，2010.

[2] 张永,李旭宏,毛海军.综合模糊机能法和模糊Topsis的配送中心选址方法[J].公路交通科技，2006,23(9):135-144.

[3] 井文君,杨春和,李银平,等.基于层次分析法的盐穴储气库选址评价方法研究[J].岩土力学，2012,33(9):2683-2690.

[4] 龙雪琴,张培林.基于灰色聚类的物流中心选址[J].物流科技,2007(7):115-118.

[5] 王光远.论未确知性信息及其数学处理[J].哈尔滨建筑工程学院学报,1990,23(1):52-58.

[6] 宫风强，李夕兵，董陇军，等.基于未确知测度理论的采空区危险性评价研究[J].岩石力学与工程学报,2008,27(2):323-330.

[7] 李艳强,秦跃平,刘宏波,等.基于未确知测度理论的安全生产状况评价研究[J].中国安全科学学报,2010,20(12):111-115.

[8] 唐海,万文,刘金海.基于组合赋权-未确知测度理论的滑坡危险性评价[J].岩土力学,2013,34(2):468-474.

[9] 李军霞，王常明，王钢城.基于未确知测度理论的地下洞室岩体质量评价[J].岩土力学,2011,32(4):1181-1185.

[10]曹庆奎,刘开展,张博文.用熵计算客观性指标权重的方法[J].河北建筑科技学院学报,2000,17(3)：40-42.

[11]彭立,杨武年,刘汉湖，等.基于RS和GIS的地震移民选址空间决策研究与实现[J].西南大学学报：自然科学版，2011，33(3):96-103.

[12]卢全中,郭相利,赵法锁，等.略阳县地质灾害发育特征及其危险性初步评价[J].地球科学与环境学报,2003,25(1):52-56.

[13]赵法锁,强菲,贺子光，等.陕南移民搬迁选址地质评价技术研究[D].西安:长安大学,2014：11-82.

[14]徐锡伟，于贵华，马文涛，等.活断层地震地表破裂“避让带”宽度确定的依据与方法[J].地震地质,2002,24(2):470-483.

[15]冯明放,彭洁.浅析陕南移民搬迁面临的几个突出问题[J].西部大开发,2012(10):173-174.

[16]王书转,赵先贵.陕西省耕地面积变化趋势及其驱动因子研究[J].干旱区研究,2006,23(1):139-143.

Evaluation study on immigrant relocation in southern Shaanxi based on uncertainty measurement theory

ZHANG Yujiao1, ZHANG Xianmei1, CHEN Lei2, HE Ziguang2,3, WANG Banqiao2

(1.DepartmentofCivilEngineering,JiyuanVocationalandTechnicalCollege,Jiyuan454650,China; 2.CollegeofGeologyEngineeringandGeomatics,Chang’anUniversity,Xi’an710054,China;3.KeyLaboratoryofWesternChinaMineralResourcesandGeologicalEngineering,MinistryofEducation,Xi’an710054,China)

Based on the uncertainty measurement theory, this paper built a suitability-evaluating and order-arranging model for immigrant relocation in southern Shaanxi. In allusion to the local dwelling environment, synthetically considering four aspects including geological disaster, traffic transport, water resource and land resource, we adopt sixteen evaluation indexes for immigrant relocation site; Establishing uncertainty measurement function of each evaluation index based on the in-situ data, using entropy theory to calculate the weight of evaluation index; and judging grade according to credible degree recognition criteria, the evaluation consequence of suitability can be obtained in final. This method can not only solve the uncertainty problem of evaluation indexes, but can also arrange according to the importance. In line with the index data obtained from spot survey about five built immigrant resettlement communities in Ningqiang country, this model was used to evaluate the suitability of these five resettlement communities. The evaluated results showed that this method is scientific and reasonable, and can be widely applied to practical engineering.

immigration relocation; uncertainty measurement; entropy weight; credible degree recognition criterion; suitability evaluation

2015-11-24

国家自然科学基金应急管理项目(4144002)；西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室开放基金项目(310826151137);陕西省科技计划项目-社会发展公关计划(s2012sF3082)

张玉娇(1987-)，女，河南新郑人，助教，硕士，主要从事工程地质灾害预测与评价分析.

贺子光(1987-)，男，河南焦作人，博士研究生，主要从事工程地质灾害预测与评价分析.E-mail:hzg198762@163.com.

P208.9

A

1674-330X(2016)02-0058-08