浅谈工程地质环境评价方法.doc

浅谈工程地质环境评价方法 摘要工程地质环境评价方法，主要包括地理信息系统、BP人工神经网络、灰色系统理论和 模糊数学。 关键词地理信息系统；BP人工神经网络；灰色系统理论；模糊数学 中图分类号 文献标识码 引言 工程地质环境是与人类工程、经济活动有关的地质环境；工程地质环境质量评价，就是研究人类生活及工程经济活动对地质环境的适宜性，也就是评价工程地质环境的优劣程度[1]。 工程地质工作不仅需要对工程地质条件中的各个组份的质量作出定量评价，而且还要求把工程地质条件和人类工程活动、社会效益、经济效益综合成一个系统一并考虑，由此选择最佳土地使甩方案、最佳工程建设区，并指出不利的工程地质条件分布区，这对于可行性研究、城市总体规射、建设布局与拟建工程投资规模的确定、进行工程地质勘察均有十分重要的意义。 1 工程地质环境评价方法浅析 1.1 地理信息系统GIS 地理信息系统即GIS是以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面包括大气层在内与空间和地理分布有关数据的空间信息系统。GIS是一门与人类的发展、进步密切关联的信息科学与技术，愈来愈受到人们的重视。近几年，随着GIS相关技术的成熟，利用GIS的可视化管理和强大的空间分析功能，结合专业模型解决地球科学中相关问题的探索越来越多，并取得了丰硕的成果，但以往的GIS工作多集中在地质环境的评价上，对GIS在工程地质环境评价中的应用还未见到十分系统的研究报告[2]。 存在如下的一些问题 1GIS基础软件平台的基础上进行二次开发，拓展其空间分析功能，提取我们感兴趣的信息，但是具体如何操作，目前仍是一个亟需与相关多学科的专家学者们相互协作、共同探讨的问题。 2地质环境评价具有多因素、多层次、不确定性强等特点，寻求特定地区特定的地质环境评价模型很有必要。 3我们必须对所有的资料做出必要的、合理的取舍，以保证输入GIS的不是“垃圾”。 1.2 BP人工神经网络 人工神经网络artificial neural network指由大量与自然神经系统相类似的神经元联结而成的网络，是用工程技术手段模拟生物网络结构特征和功能特征的一类人工系统[3] 。BP神经网络模型是误差反向传播back PPPagation网络模型的简称。它由输入层、隐含层和输出层组成。网络的学习过程就是对网络各层节点间连接权逐步修改的过程，这一过程由两部分组成正向传播和反向传播。正向传播是输入模式从输入层经隐含层处理传向输出层；反向传播是均方误差信息从输出层向输入层传播，将误差信号沿原来的连接通路返回，通过修改各层神经元的权值，使得误差信号最小。最近几年来，神经网络理论用于地震、石油、物探等方面的成果不断涌现，如冯德盖等1992年把模糊神经网络用于地震的综合预报中；于建华用人工神经网络自动识别岩性；罗继红等1993年利用己测得的数据预测岩石的渗透率和孔隙度。另外，由于BP神经网络模型具有很强的分类识别功能，识别速度快且准确，具有一定的预测评价能力，可以预计BP模型在工程地质问题中如地质样品测定、拗陷圈闭地质评价以及地质环境评价等方面都具有较广泛的应用前景。 1.3 灰色系统理论 灰色系统Grey system介于白色系统与黑箱之间，在该系统内部分信息已知，部分信息未知。灰色系统理论则是针对无经验，数据又少的不确定性问题，即“少数不确定性”问题提出的[3]。目前，各种灰色系统理论的方法已经得到广泛运用。例如，中国石油天然气总公司遥感所范兆术高级工程师等运用灰色模型GM1，1预测黄河人海口地形演变，为石油与天然气的勘探提供基础；武汉建材设计研究院程飚高级工程师运用灰色预测控制器控制硫酸生产过程，得到很好成果，过程非常平稳；吾斯曼、拜克力运用灰色聚类分析法对水环境质量进行评价，结果表明，此种方法物理意义明确，可以直接反映某区的水质的综合水平，可比性强，使评价和分区研究进人定量化分析，从而提高综合评价的质量和可信度。 1.4 模糊数学方法 模糊数学Fuzzy Mathematics是一个十分年轻的数学分支，它的产生使得数学能够在一片更广阔的领域里发挥独特作用。自查德提出模糊集合以来，数学对象之间的各种模糊关系、模糊运算也相继产生，模糊数学迅速发展起来，理论不断完善，应用日益广泛。模糊数学经过近4O年的发展，其应用几乎涉及到了自然科学、社会科学和工程技术的各个领域。尤其是它将二值逻辑非O则1进行模糊推广，建立了模糊逻辑，使计算机的逻辑计算逐步接近人的形象思维方式，从而大大提高了计算机对模糊问题的处理能力，使机器智能化取得突破性进展。各种模糊技术成果和产品如模糊芯片，模糊开发工具等硬件，模糊软件产品等等也逐渐从实验室走向社会，并取了显著的社会效益。在地质方面，模糊数学的应用深度逐渐加深，如南沙群岛、佳木斯等运用模糊数学对其地区进行工程地质环境质量评价，使本来模糊的岩土体质量分类界限得以定量化、清晰化、精确化，评价结果也更符合客观实际情况。同时，模糊数学在矿山环境综合评价、地表水环境质量评价、程岩体质量评价、圈闭地质评价和湖库综合水质评价等方面均有广泛的应用[5]。 2 结语 地质环境质量综合评价是涉及多层次.多种因素作用的空间综合决策问题目前在环境质量评价中因素比较法.质量系数法.概率分析法.多元统计判别.模糊灰色聚类.模糊综合评判.向量模系数法.复合模糊距离法MNO决策支持系统.专家系统.神经网络等都是应用较多且均带探索性的评价方法[6] 。 工程建设产生的地质环境影响是深刻的，要科学、全面地对其进行分析，难度很大，目前国内外都在迅速发展评价指标体系、评价策略以及定量计算或定性评价的方法，但工程建设对地质环境影响分析的理论和方法不够完善，因此要积极探索工程地质环境评价的新技术、新方法，应用高新技术，进一步完善工程地质环境评价方法。 参考文献 [1] 李相然.烟台市区工程地质环境质量评价与分区[J].烟台大学学报，,1995.263-69. [2] 沈芳,黄润秋,苗放.区域环境地质评价与灾害预测的GIS技术[J].山地学报,1999,171338342． [3] 姜洪涛 ,王宝军.基于GIS的工程地质环境评价系统分析[J].防灾减灾工程学报,2005,254451-457． [4] 吾斯曼,拜克力.灰色聚类法在地下水环境质量评价中的应用[J].新疆化工，2001,440-42． [5] 昌玮.模糊模型识别及其在土地质量评价中的应用[J].数学实践与认识，1983，1263O． [6] 闫满存,李华梅,王光谦.地质环境质量定量评价研究[J].工程地质学报，2000.08.04416-425