中国地下河洞穴旅游开发评价体系研究

张文婷　李炜轩　栾崧　张远海　郭纯青

摘要：中国地下河洞穴并非都适宜旅游开发，需要确定适宜的评价因素对其资源条件进行评价。研究选取洞穴规模、景观资源、区位、水量、地下河规模形态、水质作为影响岩溶地下河旅游开发的主要影响因素，建立旅游开发评价体系，运用层次分析法确定各指标权重。通过模糊数学法对5个岩溶地下河洞穴评价因子进行隶属度判断，并确定最终得分。结果表明：在岩溶地下河洞穴旅游开发过程中，首要考虑的因素为洞体规模。19个评价因子中洞底面积、交通条件、地下河流量较为重要，分别占总分的12.96%、11.14%、11.11%。建立模型对5个实例进行评价，通过与前人研究成果对比，评价体系模型和方法客观、合理、有效。

关键词：地下河洞穴开发;影响因素;隶属度判断;层次分析法;模糊数学法

中图分类号：[S-9]文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20200115054

收稿日期：2019-11-12

基金项目：国家自然科学基金项目“中国西南岩溶区旱涝灾害演变机理及水安全”（项目编号：41172230/D0213）;桂林“1020”创新驱动计划重点应用项目“基于人地耦合的漓江流域生态保护及修复技术研究示范”（项目编号：20170214）;“南宁市岩溶发育规律及其对地铁建设影响研究”（项目编号：NNGD-00-JF00-201602）

作者简介：张文婷（1991-），女，硕士，工程师。研究方向：水文与水资源、矿山水文地质与工程地质;通讯作者郭纯青（1955-），男，教授。研究方向：岩溶环境地质、岩溶水文。

引言

地下河洞穴是指现今仍发育的充水或半充水的岩溶洞穴，也包括由旱洞与地下河相连形成的洞穴系统[1]。据统计，全球岩溶旅游洞穴总数约1000个，其中中国岩溶旅游洞穴总数超过743个[2]，在中国的旅游事业中占有重要的地位。中国多数岩溶旅游洞穴为旱洞或以旱洞为主的游览，如中国最美的6个洞穴：芙蓉洞、织金洞、腾龙洞、黄龙洞、雪玉洞、本溪水洞，其中本溪水洞是典型的岩溶地下河游览。单纯的以岩溶地下河洞穴或以其为主的“混合型洞穴”所占的比例不高，因为并非所有的岩溶地下河洞穴都适宜旅游开发，不仅要具备洞穴开发的一般性美学特征，还要满足适宜的水利开发条件。因此，必须对岩溶地下河洞穴旅游开发条件进行评价，确定适宜的评价因素[3]，研究各因素的权重值，以中国典型地下河洞穴为实例，建立评价体系。

1地下河洞穴旅游开发实例选取

据中国地质科学院岩溶地质研究所提供的已探明并具有一定开发潜力的1173个岩溶洞穴资料，岩溶地下河洞穴有209个，主要分布在西南8省碳酸盐岩连片分布区，共164个，占总数的78.47%。全国已开发的岩溶地下河洞穴共37个，开发率为17.7%。

在实例的选取过程中，必须考虑不同自然分区和不同行政分区这2个因素。因此，选取了不同气候分区和不同区位的5个典型地下河洞穴作为实例研究（表1），具有典型性和代表性。

2地下河洞穴旅游开发评价方法

基于层次分析法和模糊数学法开展地下河洞穴旅游开发评价，总体的思路为结合层次分析法和模糊数学法各自的特点，通过层次分析法构建评价模型，专家打分法确定判断矩阵，计算得出各影响因素的权重，通过模糊数学理论计算各影响因素的隶属度，进行综合评价[4]。

2.1地下河洞穴旅游开发影响因子选取

地下河洞穴旅游开发影响因素选取一般应遵循的原则有科学性[5]、全面性、代表性。影响因素的选取方法有3种[5]，理论法、专家询问法、频度法[6，7]。

地下河洞穴旅游资源由于其特殊性，包涵了2种地下岩溶地貌形态，岩溶洞穴及地下河。因此，对其进行开发评价时，不仅需要考虑一般的岩溶洞穴影响因素，还需考虑地下河影响因素。根据影响因素在旅游影响的作用和功能，选取6个主要因素作为影响地下河旅游开发的主要影响因素（表2）。

2.2层次分析法

2.2.1建立评价体系层次结构模型

层次分析法是将决策问题按总目标层、评价综合层、评价因素层的顺序分解为不同的层次结构。

2.2.2构造判断矩阵

构建层次模型后，将同一层中各因素相对于上一层的影响力或重要性两两进行比较以确定相对重要性的程度数值，通过专家调查问卷，综合各专家的打分求出其几何平均值，确定判断矩阵。

2.2.3评价因子权重的计算

常用求解判断矩阵的方法有特征根法、方根法和和积法。一般矩阵向量、最大特征向量和最大特征值所需精度无需太高，故使用求解方根法判断矩阵。

2.2.4一致性检验

确定下层各指标对于上层某一指标相对权重，通过对层次单排序的一致性检验，检验计算结果相对权重值是否准确。通过层次总排序一致性检验，评价体系中同一层上的所有指标对体系总目标的相对重要性的权重值过程。

2.3模糊数学法

2.3.1计算评价因子的隶属度向量

根据评价因子可分为显性因子和非显性因子。地下河洞穴旅游开发评价因子的显性因子包括洞穴规模、地下河水量、地下河水质、河道规模形态;非显性因子包括景观资源、区位。

根据数学模糊理论，将各评价因子划分“好”“较好”“一般”“较差”“差”5个等级。对“好”级的隶属度采用“升半梯形”分布函数，对“较好”“一般”“较差”级采用“金字塔形”分布函数，对“差”级采用“降半梯形”分布函数。

2.3.2模糊综合评价

模糊综合评价就是利用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑被评价事物相关的各个因素，对其所做的综合评价。其步骤包括确定权重向量、确定隶属矩阵，最终得到评价结果。

3地下河洞穴旅游開发评价

3.1基于层次分析法的评价模型构建

基于层次分析法构建地下河洞穴旅游开发适宜性评价体系（图1），构造地下河洞穴旅游开发适宜性判断矩阵（表3）。

对岩溶地下河系统旅游开发影响因素权重值的一致性检验（表4、表5），各判断矩阵的权重值符合一致性检验。说明通过层次分析法建立的评价指标体系，确定指标体系中各项指标的权重，并对各项指标进行的一致性检验分析，结果满足一致要求。所建立的指标体系具有应用性和可操作性。

影响地下河洞穴的影响因素按权重排序，依次为规模结构因素、地下河水量因素、景观资源因素和区位因素、河道规模形态因素和水质因素。结果表明，在地下河洞穴旅游开发过程中，首要考虑的因素为洞体规模;对于评价因子，前3个重要评价因子依次为洞底面积、交通条件、地下河流量，其占总分的12.96%、11.14%、11.11%。

为确定地下河洞穴旅游开发属性，需从地下河洞穴旅游开发的一般性影响因素和地下河影响因素2个维度对岩溶地下河洞穴进行评价。等级附加值判定为：95分为“好”，85分为“较好”，75分为“一般”，65分为“较差”，55分为“差”。运用计算方法可得典型地下河洞穴旅游资源开发得分值（表7），并建立一般影响因素和地下河影响因素二维图（图2）。

3.2基于模糊数学法的综合评价

基于模糊数学方法对选取的5个旅游开发实例进行隶属度计算，结果统计见表6。利用数学模型对5个旅游開发实例进行综合评价，通过构建地下河洞穴旅游开发影响因素评价因子的权重矩阵、隶属度矩阵。

本溪水洞、隐水洞、冠岩3个地下河洞穴隶属得分都属于“较好”等级，地下大峡谷和神龙宫属“一般”等级。本溪水洞、地下大峡谷、隐水洞、冠岩的一般影响因素的隶属等级为“较好”，神龙宫一般影响因素的隶属等级为“一般”。本溪水洞地下河影响因素隶属等级为“较好”，地下河大峡谷为“较差”，隐水洞、神龙宫、冠岩为“一般”。

一般影响因素得分结果为冠岩排名最高，隐水洞、本溪水洞次之，神龙宫得分最少;地下河影响因素得分结果为本溪水洞排名最高，隐水洞、冠岩次之，地下大峡谷得分最少。总得分从高到低依次为冠岩、本溪水洞、隐水洞、神龙宫、地下大峡谷。

3.3评价结果讨论

张远海学者[1]对本溪水洞、冠岩进行评分，结果是冠岩最好，本溪水洞次之，神龙宫最小。与本文建立体系所得最终分值吻合。刘传华[8]对中国30个岩溶洞穴的旅游资源综合评判，其中包括本溪水洞和冠岩，其通过资源禀赋和市场条件2方面进行评分，资源禀赋得分与本文中的一般影响因素类似，其得分情况与本文中的得分一致，冠岩分值多于本溪水洞的分值，间接证明了本文建立的评价体系和对岩溶地下河洞穴模糊评价模型的合理性。

4结论与建议

地下河洞穴开发影响因素可分为一般影响因素和地下河影响因素。以往的研究成果均集中于对一般影响因素研究，未针对岩溶地下河特点。在今后对岩溶地下河洞穴旅游开发评价过程中，地下河的水量、地下河规模形态和水质影响因素不容忽视。

依据层次分析法建立的地下河洞穴旅游开发适宜性评价体系，确定权重值。6个主要评价因素（洞穴规模因素、景观资源因素、区位因素和地下河水量因素、河道规模形态因素、水质因素）中，首要考虑的因素为洞体规模。19个评价因子中洞底面积、交通条件和地下河流量占的权重值较大，对地下河洞穴旅游开发的影响较大。

地下河洞穴影响因素评价本身属于模糊的概念，而评价对象因素较多，且模糊性较强。利用层次分析法建立地下河洞穴旅游开发评价体系，确定各影响因子的权重，运用模糊数学法确定中国5个典型地下河洞穴旅游资源的隶属等级和评分，评价体系客观、适用、合理，为地下河洞穴旅游开发实践提供了技术支撑。

参考文献

[1] 张远海，朱德浩. 中国大型岩溶洞穴空间分布及演变规律[J]. 桂林理工大学学报， 2012， 32（01）： 20-28.

[2] 李溪. 我国旅游洞穴的统计分析[D]. 重庆：西南大学， 2015.

[3] 杨晓霞， 向旭， 袁道先，等.喀斯特洞穴旅游研究综述[J]. 中国岩溶， 2007， 26（04）： 369-377.

[4]张阳. 基于模糊理论与层次分析法的网络教学学习评价研究[D]. 长沙：湖南大学， 2006.

[5]徐月异. 邮轮旅游影响因子研究及对中国的启示[D]. 杭州：浙江工商大学， 2011.

[6] 汪训一，杨日英. 旅游洞穴环境的变异与保护之研究[J]. 中国岩溶， 1998， 17（03）： 63-68.

[7] 李庆雷， 苏章全，廖春花. 从溶洞开发看旅游创意活动的一般规律[J]. 江西科技师范学院学报， 2011， 05（01）： 97-101.

[8] 刘传华， 张捷， 曹靖， 等. 层次分析和模糊数学方法在我国岩溶洞穴旅游资源综合评判中的应用[J]. 中国岩溶， 2008， 27（02）： 189-196.

[9] 王丽丽. 模糊数学法结合层次分析法用于清洁生产潜力评估研究[D]. 重庆：重庆大学， 2010.

[10] 陈伟海. 洞穴研究进展综述[J]. 地质论评， 2006， 52（06）： 783-792.

[11] 张任，朱学稳. 游览洞穴开发水平评价与我国游览洞穴开发现状、存在问题及改进建议[J]. 中国岩溶， 1998， 09（03）： 72-77.

[12] Coombes M A， La Marca E C， Naylor L A， et al. The influence of light attenuation on the biogeomorphology of a marine karst cave： A case study of Puerto Princesa Underground River， Palawan， the Philippines[J]. Geomorphology， 2015， 229： 125-133.

[13] Jiang Y. Strontium isotope geochemistry of groundwater affected by human activities in Nandong underground river system， China[J]. Applied Geochemistry， 2011， 26（3）： 371-379.

[14] D.C.Ford. The contribution of human activities to dissolved inorganic carbon fluxes in a karst underground river system： Evidence from major elements and δ13CDIC in Nandong， Southwest China[J]. Journal of Contaminant Hydrology， 2013（152）： 1-11.

[15] 刘子琦， 熊康宁， 陈洪云， 等. 贵州世界自然遗产提名地喀斯特洞穴利用研究[J]. 人民长江， 2008， 12（08）： 25-28，118.

[16] 董炳维. 腾龙洞洞穴系统及其开发价值[J]. 中国岩溶， 1987， 6（04）： 63-67.

[17] 沈凛梅， 朱学稳，郑伟. 本溪水洞的基本特征和形成条件[J]. 中国岩溶， 1998， 17（03）： 30-31，33-38.

（责任编辑木易）