[发明专利]一种基于煤炭资源开发的生态地质环境类型划分方法

权利要求书

1.一种基于煤炭资源开发的生态地质环境类型划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、获取区域生态、水文、地质资料；

步骤二、建立生态地质环境类型划分的层次结构模型，所述层次结构模型包括目标层和指标层，所述的目标层为生态地质环境类型划分的总目标，所述指标层为所有参与类型划分的指标，其中，植被归一化指数、地表高程、地形坡度、地表岩性、地貌类型、水系河网作为划分指标；

步骤三、根据步骤一获取的资料和步骤二中建立的层次结构模型，选取影响生态地质环境的相关因素作为划分指标，并获取待划分区域内生态地质环境类型划分层次结构模型中所有参与类型划分的划分指标所对应的生态、水文及地质数据，将待划分区域的生态、水文、地质数据导入到ArcGIS中，建立各指标单因素图层；

步骤四、将步骤三中所获取划分指标的相关数据转换成浮点型数据；对待划分生态地质环境类型区域的各单项指标数据图层进行栅格化处理，将待评价区域划分为n个基础评价单元；

步骤五、利用归一化函数对步骤四中所述浮点型数据进行无量纲化处理；

步骤六、采用模糊德尔菲层次分析法分析计算出各个划分指标的权重系数；包括：利用模糊德尔菲层次分析法，通过向有关生态、水文、地质方面的专家咨询，并结合T.L.Saaty1-9标度法对各划分指标进行相对生态地质环境整体重要性评分，建立群体的模糊判断矩阵，确定群体模糊权重向量，最后单准则权重分析计算出各个划分指标的权重系数；

步骤七、将步骤五中无量纲化数据和步骤六中所述权重系数结合，利用加权模糊C均值聚类方法对影响因素进行叠加聚类计算；

步骤七包括以下步骤：

步骤7.1、给定包含n个d维向量数据的待聚类样本集合X，X＝{x₁,x₂,x₃,……x_n}，将样本集合分成c个簇类G_i(i＝1,…,c)，i为第i个簇类，从样本数据中随机选取c个数据点作为初始的聚类中心，x_k＝{x_k1,x_k2,x_k3,…,x_kd}^T∈R^d(k＝1,…c)，x_kj为数据点x_k的第j维属性的赋值，给定加权指数m、目标函数迭代终止阈值ε和迭代终止最大次数l的值；

步骤7.2、计算各个样本内的数据点与聚类中心的加权欧式距离d_w-ij；

步骤7.3、计算每个样本内的数据相对于每个簇类的隶属度；

步骤7.4、计算新的聚类中心矩阵P；

步骤7.5、重复步骤7.2、7.3和7.4，对于各个样本指标内每个数据点，当第t次的迭代计算出新的聚类中心矩阵P^(t)与第t+1次迭代计算出新的聚类中心矩阵P^(t+1)的差值小于给定的迭代终止阈值ε，即||P^(t+1)-P^(t)||≤ε，或迭代次数达到给定的最大次数l时，停止计算；

步骤7.2包括以下步骤：

步骤7.2.1、包含n个样本数据点x_k(k＝1,…,n)的样本集合X＝{x₁,x₂,x₃,…,x_n}，分成c个簇类G_i(i＝1,…,c)，从各样本数据点x_k(k＝1,…,n)中任意选出c个数据点作为每个簇类的初始簇中心，x_k＝{x_k1,x_k2,x_k3,…,x_kd}^T∈R^d(k＝1,…c)，其中x_kj为数据点x_k的第j维属性的赋值，分别计算每个样本内各数据点到初始簇类中心c_i(i＝1,…c)的距离，计算各样本内数据点到初始簇类中心的误差平方和；

步骤7.2.2、对每个样本内数据点和初始簇类中心的欧式距离d_ki＝||x_k-c_i||乘以在步骤6.4中计算得出的权重系数W_i加以修正，则：

欧式距离

加权欧式距离d_w-ij＝d||x_j-c_i||_w＝[(x_j-c_i)^ΤW²(x_j-c_i)]^1/2，

其中，权重向量W由步骤6.4所述权重系数W_i组成，所述权重向量W＝[W₁,W₂,…,W_i]^Τ,(i＝1……d)，所述权重向量中权重系数W_i需满足下式：

W_i≥0,i＝{1,2,…,d}且

步骤八、根据步骤七中的聚类计算结果和各划分指标的生态、水文及地质特征进行分析判别，确定不同生态地质环境类型，得到生态地质环境类型分区图。