[發明專利]一種基于煤炭資源開發的生態地質環境類型劃分方法

有效

• 申請號: 201810089353.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108416686B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 李文平;楊志;王啟慶;喬偉;李小琴
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06Q10/06
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 張春;龔頤雯

1.一種基于煤炭資源開發的生態地質環境類型劃分方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、獲取區域生態、水文、地質資料；

步驟二、建立生態地質環境類型劃分的層次結構模型，所述層次結構模型包括目標層和指標層，所述的目標層為生態地質環境類型劃分的總目標，所述指標層為所有參與類型劃分的指標，其中，植被歸一化指數、地表高程、地形坡度、地表巖性、地貌類型、水系河網作為劃分指標；

步驟三、根據步驟一獲取的資料和步驟二中建立的層次結構模型，選取影響生態地質環境的相關因素作為劃分指標，并獲取待劃分區域內生態地質環境類型劃分層次結構模型中所有參與類型劃分的劃分指標所對應的生態、水文及地質數據，將待劃分區域的生態、水文、地質數據導入到ArcGIS中，建立各指標單因素圖層；

步驟四、將步驟三中所獲取劃分指標的相關數據轉換成浮點型數據；對待劃分生態地質環境類型區域的各單項指標數據圖層進行柵格化處理，將待評價區域劃分為n個基礎評價單元；

步驟五、利用歸一化函數對步驟四中所述浮點型數據進行無量綱化處理；

步驟六、采用模糊德爾菲層次分析法分析計算出各個劃分指標的權重系數；包括：利用模糊德爾菲層次分析法，通過向有關生態、水文、地質方面的專家咨詢，并結合T.L.Saaty1-9標度法對各劃分指標進行相對生態地質環境整體重要性評分，建立群體的模糊判斷矩陣，確定群體模糊權重向量，最后單準則權重分析計算出各個劃分指標的權重系數；

步驟七、將步驟五中無量綱化數據和步驟六中所述權重系數結合，利用加權模糊C均值聚類方法對影響因素進行疊加聚類計算；

步驟七包括以下步驟：

步驟7.1、給定包含n個d維向量數據的待聚類樣本集合X，X＝{x₁,x₂,x₃,……x_n}，將樣本集合分成c個簇類G_i(i＝1,…,c)，i為第i個簇類，從樣本數據中隨機選取c個數據點作為初始的聚類中心，x_k＝{x_k1,x_k2,x_k3,…,x_kd}^T∈R^d(k＝1,…c)，x_kj為數據點x_k的第j維屬性的賦值，給定加權指數m、目標函數迭代終止閾值ε和迭代終止最大次數l的值；

步驟7.2、計算各個樣本內的數據點與聚類中心的加權歐式距離d_w-ij；

步驟7.3、計算每個樣本內的數據相對于每個簇類的隸屬度；

步驟7.4、計算新的聚類中心矩陣P；

步驟7.5、重復步驟7.2、7.3和7.4，對于各個樣本指標內每個數據點，當第t次的迭代計算出新的聚類中心矩陣P^(t)與第t+1次迭代計算出新的聚類中心矩陣P^(t+1)的差值小于給定的迭代終止閾值ε，即||P^(t+1)-P^(t)||≤ε，或迭代次數達到給定的最大次數l時，停止計算；

步驟7.2包括以下步驟：

步驟7.2.1、包含n個樣本數據點x_k(k＝1,…,n)的樣本集合X＝{x₁,x₂,x₃,…,x_n}，分成c個簇類G_i(i＝1,…,c)，從各樣本數據點x_k(k＝1,…,n)中任意選出c個數據點作為每個簇類的初始簇中心，x_k＝{x_k1,x_k2,x_k3,…,x_kd}^T∈R^d(k＝1,…c)，其中x_kj為數據點x_k的第j維屬性的賦值，分別計算每個樣本內各數據點到初始簇類中心c_i(i＝1,…c)的距離，計算各樣本內數據點到初始簇類中心的誤差平方和；

步驟7.2.2、對每個樣本內數據點和初始簇類中心的歐式距離d_ki＝||x_k-c_i||乘以在步驟6.4中計算得出的權重系數W_i加以修正，則：

歐式距離

加權歐式距離d_w-ij＝d||x_j-c_i||_w＝[(x_j-c_i)^ΤW²(x_j-c_i)]^1/2，

其中，權重向量W由步驟6.4所述權重系數W_i組成，所述權重向量W＝[W₁,W₂,…,W_i]^Τ,(i＝1……d)，所述權重向量中權重系數W_i需滿足下式：

W_i≥0,i＝{1,2,…,d}且

步驟八、根據步驟七中的聚類計算結果和各劃分指標的生態、水文及地質特征進行分析判別，確定不同生態地質環境類型，得到生態地質環境類型分區圖。