R语言中有求解聚类系数的函数吗

你是要做聚类分析是吧，应该是用这个函数是吧hclust(d, method = "complete", members = NULL)。你在r里面输入hclust。d代表不同结构的分布,你可以运行一下这个程序看一下

require(graphics)

hc <- hclust(dist(USArrests), "ave")

plot(hc)

plot(hc, hang = -1)

岩爆是洞室围岩压力，达到或超过围岩一定强度时，所产生的脆性断裂现象，国内外研究学者从围岩的强度和能量的不同观点研究其机理，由静力极限平衡条件出发，运用岩石力学的各种强度准则作判据，主要有拉伸———断裂力学机理判据，剪切破坏机制和判据，扩容理论及经验判据，但存有各种不同观点，现以谭以安博士1988年的“国内外岩爆机理和判据研究概述”为主兼容其他，对现在的情况作系统性介绍。

6111 强度理论判据

(1)拉抻———断裂力学机理和判据:主要应用格里菲斯理论解释岩爆。谭文介绍A·加里森和T·奥伊森认为岩爆不是岩石基质破损的属性，而仅仅是早已存在的小型断裂的扩展。国内研究者也有的认为岩爆是硬脆性岩体，在地应力作用下，微裂隙扩展而形成的，并将格里菲斯准则作为岩石判据，即

反应力应变岩石力学在工程中应用

时产生岩爆。

式中:KⅠ为洞室围岩中径向压应力因子σγ值;KⅡ为洞室围岩中切向应力因子σθ值;KIC为围岩破裂强度因子。是断裂力学中对张拉———剪切复合断裂判据的运用，不属于单独的格里菲斯理论解，应属拉伸断裂力学机理和判据。

格里菲斯理论或修正理论，是关于开裂发生的理论，认为岩石中充满狭长端尖的裂缝，它们的存在改变了岩石的应力分布，在压应力作用下，裂缝表面某些点，产生拉应力，促使裂缝扩展。这对于微裂隙发生扩展的解释是可以的，它是一个开启准则，但不是破坏准则。由于岩石破坏所需要的应力，要比裂缝开始扩展所需要的应力大得多，况且即使裂缝由开裂扩展，使岩石破坏，也不一定产生岩爆。因此谭博士认为，微裂隙扩展仅是围岩“破裂扩展—破坏—d射”的初始阶段，故以格里菲斯理论来判断岩爆是否发生，是值得怀疑的。

(2)剪切机理和判据:将库仑—纳/维叶准则，即式(24)=σtanφ+c作为岩爆判据。

谭以安博士在国内外岩爆机理和判据研究概述一文中介绍，“E·霍克在“地下工程”一书中虽没有应用库仑/纳维叶准则作为岩爆判据，但他指出，地下洞室片帮乃至岩爆是剪应力作用的结果。斯坦福大学佐巴克教授在利用石油深钻探孔崩落范围反算地应力，也认为占孔崩落是由剪应力造成。在地应力测量研究工作中，以式(24)作占孔崩落的力学条件，以圆形洞室的d性理论为基础，结合占孔崩落的方位、深度和范围，来反算地应力的大小和方向”。1980年缪勒教授来华讲学时，认为岩爆是洞室切向应力σθ对突出糙面物质作用的结果。在1985年美国科技人员来天生桥(Ⅱ级)水电站工地作挖进机咨询时，亦认为岩爆是洞室切向应力σθ对洞室突出物作用的结果，用掘进机施工不会发生岩爆。

岩爆剪切机理的主要问题在于忽视了张应力作用，和岩体破坏之后随之发生的动力d射所需能量，仅以剪应力作为岩爆判据，显然是不充分的。因为库仑/纳维叶准则是描述岩石当某一平面剪应力达极限值时，岩石则沿该平面破坏，是岩石破坏准则。岩石虽然经历岩石脆性破坏，但脆性破坏并不一定都导致岩爆发生。实际上，岩石力学d射试验表明，有d射动力破坏要比非d射脆性破坏消耗的能量大得多。

国内有的研究者，将格里菲斯破坏准则和库仑/纳维叶准则分别用于判别弱岩爆和强烈岩爆，介于二者之间为中等岩爆。

(3)扩容理论:陈宗基教授等1983研究了在岩石破坏和地震之前与时间有关的扩容，因其探讨的是大范围的岩石，因而在教学模拟中，必须尽可能地有简单的方程式，为此假定岩石保持连续，连续力学定律在这里有效;研究范围界定在最大应力差(σ1-σ3)max=σf(破裂强度)为止的变形过程。最近国内有的学者又将扩容理论应用于岩爆分析，认为σ8/fs>1，则产生扩容，fs为扩容应力应变曲线上屈服极限，是剪切时的上屈服极限值，σ8是八面体理论的法向应力。σ8/σf>1，则产生岩爆。

谭以安博士1988认为，硬质脆性岩体，当最大应力差一旦超过一定极限，岩石就产生体积膨胀，扩容发生;在达到最大破坏强度σf以前，岩体的连续性已发生破坏，变为非连续体，当σ8>σf时，一部分脆性岩体破坏后，随之会产生岩爆，而有些脆性岩体，仅产生脆性破坏，而并不发生岩爆。因此，进一步研究岩体变为非连续体和σ8>σf以后的岩体变形特性，对岩爆发生可能性判断，才是最有意义的。也就是说，任何材料(包括塑、脆、黏d性……)在破坏前都经过扩容阶段，但破坏形式很不相同，扩容的最终结果可能导致塑性变形、脆性破坏、岩爆破坏等。可见，岩爆发生前，岩体也要扩容，但扩容并不一定产生岩爆这种动力现象。因此应用扩容理论作为岩爆判据是值得进一步探讨的。

(4)经验判据:国内外学者根据已发生岩爆的工程实例，统计得到围岩应力与岩块强度的岩爆经验判据。

a伊·阿·多尔恰尼诺夫判据

以围岩中最大偏应力压强σd或洞室围岩切向应力σθ与岩石的σc强度之比

σd/σc≤03剥落，无d射

σd/σc=05～08剥落，d射

σd/σc>08岩爆，强烈d射

σθ≥(03～08)σc为岩爆临界应力

b伊·霍克判据

以围岩中垂直应力σv与岩石σc之比

σv/σc=01稳定洞室

σv/σc=02少量片帮

σv/σc=03严重片帮

σv/σc=04需重型支护

σv/σc=05可能出现岩爆

c巴顿判据

以围岩中的最大初始主应力σ1与岩石的单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt之比，列如表61。

表61 巴顿判据

d伊阿脱卡匿诺夫(IATurchaninov)判据

以围岩切向应力σθ与围岩轴向应力σr，与岩石σc的关系

│σθ+σr│<03σc无岩爆

σθ≥(03－06)σc为岩爆临界压力

e国内有的学者根据我国的实践提出

反应力应变岩石力学在工程中应用

反应力应变岩石力学在工程中应用

图61 岩爆与Ⅰ50、σθ的关系图

f鲁斯塞尼斯(Russenes)图示判据

运用洞室围岩点荷载强度与切向应力的关系，用图61表示。

这一判据的优点是用人们已知的强度理论判别是否产生岩爆，判别所用有关参数是常用的岩石力学参数，所以易于使用。

上述经验判据中，有的采用初始应力，有的采用洞室切向应力与围岩岩石的单轴抗压强度之比。谭以安博士认为采用后者较好，因为有时在初始应力并不大的情况下，由于洞室方向、形状等影响，也可能造成洞室某些部位应力集中，产生岩爆;但有时初始应力大，如合理布置洞室，改变洞室受力状态，也可能不发生岩爆，因此，围岩表面应力的大小对判别岩爆发生的可能性有实际意义。

经验判据优点在于是实际工程的总结，具有较高的实用性，不足之处在于应力条件，仅是岩爆形成所必不可少的条件，但不是充分条件，实际上，岩爆发生和强烈程度是多种因素造成的，按应力与抗压强度的固定比值进行烈度分级，只能是一种粗略的估计，但并非否定其不可取，而是强调全面考虑。

6112 能量理论判据

围岩应力是导致岩爆发生的外部条件，但不是充分条件，因为岩体的结构和构造不同，变形特性也不相同，所以在相同应力条件下，围岩发生岩爆与否，尚取决于岩体的变形特性，常用岩石d性应变能指数(WET)，及能量冲击性指标Acf作判据。

(1)d性应变能指数WET分析法

20世纪60年代波兰阿·珂·奇代宾斯基的d性应变能指数判据，是由岩石单轴抗压强度试验，加载到预计强度的70%～80%，然后卸载，获得应力应变曲线滞复环图62。

表示式

式中:φsp为卸载回复后的d性应变能，为图中BCD部分;φst为加载所耗散的塑性应变能，为图中OABC滞复环。

图62 应力应变曲线

表62 WET判据表

依据WET值，作出如表62的判据。

通过对我国10多个工程的相应试验研究，贾愚如先生等提出很有价值的判别准则，现介绍其系统的论述与成果。

对岩石试件进行单轴加载时，外力所作的功为:

反应力应变岩石力学在工程中应用

其中一部能量耗散于岩石裂缝扩展、变形，破裂及转化为热能，用E1代表，即图62中的塑性滞复环，也即前述φst部分;另一部分能量积蓄在岩石中，用E2表示，也即前述φsp部分。E2的大小，决定着岩爆的发生和剧烈程度。

上述研究是按单轴抗压试验，加载到(07～08)σc时再卸载到005σc的应力应变曲线成果。据此作了如下改进性试验:将试件加到03σc，再卸载到005σc，计算出第一个试件的WET值，而后换用另一个试件加载到04σc，再卸到005σc，计算出该试件的WET值，逐步增加应力值直到(07～09)σc。实践证明，应力水平对WET影响不显著。成果列于表63。

表63 d性模量指数WET

表中的WET为多个试件的平均值。从表中可以看出，天生桥、二滩、太平驿、瀑布沟水电站实测的WET值分别为66、73、90、50，其值大于或等于5，且应力比值σθ/σc>03，所以它们在不同程度上都发生了岩爆。而龙羊峡、鲁布革和李家峡水电站实测WET值分别为74、78、57，也都大于5，然而应力比值却小于03(龙羊峡实测最大主应力σ1=94MPa，李家峡的σ1=55MPa，鲁布革的σ1=17MPa，如果将σ1换算成σθ，再与σc相比，其值均小于03)未发生岩爆。这表明WET值只反映岩性条件，即是说，岩体只具有发生岩爆的内在因素是不够的，同时必须满足应力条件，即围岩应力要达到临界值，才可能出现岩爆，反之亦然。

根据室内外大量的实测成果与统计分析，建议对新鲜、完整及坚硬的围岩，采用下列联立方程组的判别式预测岩爆。

反应力应变岩石力学在工程中应用

图63 应力应变全过程曲线

(2)能量冲击性指标Acf:是国内外学者在刚性试验机上研究煤岩的全应力应变曲线图63，由此可得压力—极限强度—残余强度的力学特性曲线全过程，反映储存能量和消耗能量到破坏的特点，建立能量冲击性指标Acf=A1/A2，A1为OAC面积(储蓄能)A2－ABCD面积(耗散能)B为破坏点。

定出判据标准为:Acf<1，无冲击危险存在

Acf=1-2，有冲击危险存在

Acf>2，有严重冲击危险存在

此理论主要是研究煤矿的冲击压，国内亦有用以研究有色金属矿中的岩爆，证实亦具有一定实用性。

谭以安博士认为Acf的优点在于将变形能的积累与释放密切联系起来，出发点是值得借鉴的，但实际上谭博士做的岩石力学d射试验表明，在很多情况下，由于A1的数值没有达到使岩石产生冲击的临界值，即使A2很小，甚至接近于零的情况下，使A1/A2≥1，以至10以上，也未发生冲击。显然依据A1/A2的相对比值，判断岩石的冲击能，可能会导致错误结论，关键问题在于岩石必须具备积累一定数量d性能，才有可能使A1超过岩石d射所需要的能量。

6113 数值分析法

20世纪80年代中期水电系统针对西部山区地下洞室所遇挑战性课题，展开岩爆问题的系统研究，并取得了一定初步成果，由于所遇岩爆情况不尽相同，对岩爆认识还无一致看法。由于岩爆形成机制复杂，在理论研究方面突破性进展缓慢。各专业间，似缺乏相互间系统性的紧密相扣。随着经济建设迅速发展，在工程勘设与施工中，迫切要求提高对岩爆预报与防治能力，发展数值分析方法就至关紧要。

(1)数值模拟分析:根据天生桥(Ⅱ级)水电站隧洞中围岩破坏现象所反映的脆性破坏特性，通过理论分析建立了数学模型，经过物理模拟和实际岩爆情况的验证，建立了有限元程序，作施工时的岩爆预测。

岩爆多呈两种破坏形式，一是劈裂破坏，一是剪切破坏。以σ3=σr=0，σ1=σθ的情况，探讨σθ-σr的差应力情况下围岩的脆断破坏特性与演绎，以格里菲斯准则和库仑/纳维叶准则，作为两种岩爆破坏类型的判据。

在模拟分析中，重视对应力状态与特性的研究，放弃国内外普遍采用的以岩石抗压强度作为评判标准，依据破损情况所反映的岩爆两种机制采用两种强度准则。因其应力水平不同，正好反映岩爆的强弱程度。

(2)模糊数学综合评判:模糊数学综合评判，是以查明地质因素为前提，以岩爆岩石力学试验为基础，以模糊数学为工具，多因素综合判断岩爆发生可能性和强烈程度的预测方法。

工程地质和岩体力学问题中，事物之间的差异性，具无明确分类的中间过渡性，如地质条件的好与差，岩石强度的高与低，裂隙的发育与不发育，围岩的稳定与不稳定，岩爆的能否发生，烈度的强与弱等，都是大量的模糊概念。这是由于不同地区地质条件的多变性，同一地区地质条件的复杂性，勘测技术与认知水平的有限性，因而，人们对客观地质条件的认识不可避免地会带有一定的主观性;对受地质背景与自然因素所控制的岩体，目前与将来均不可能对这些模糊问题，给出其精确的本构方程。有些学者在研究岩爆问题时，把岩体假定为均质、连续、各向同性的材料，并将问题限制在“峰值强度前的变形范围”之前提条件下，进行严密数学推导，得出了岩爆失稳判据。然而研究前提却忽略了岩爆的核心问题，岩爆在d射前必然变成非连续体，产生由静变动的力学过程，这一过程是在峰值强度之后，对岩爆这一受多种复杂因素控制的模糊问题，其内在联系很难用某一精确关系式表达。以自然条件下诸多影响因子概略情况作适当模糊性多因素综合判断，以求对岩爆发生的可能性和强烈程度作较精确性预测预报。

模糊数学综合评判，首先确定岩爆产生的主控因素集X，依据目前理论认识X集论域为X=(σθ/σc、β、Ku、Ka、Kw)

σθ/σc为切向应力值与岩石强度的比值。或采用σd/σc作判据，σd是实际三维应力场中三向应力在洞开挖后向洞室方向的偏应力值。

β为岩体结构面与洞室主应力的夹角。为σθ与结构面的夹角，或σr法向线与结构面的夹角，一般洞室面附近的σr≈0，在高应力区将出现被锁闭的张应力，当出现墒情变化时，将出现较大的拉张力，因其具隐性特性一般未加注意。

Ku=εA/εA+B称岩石脆性指数，是岩石应力应变曲线的峰值强度前的总变形与永久变形之比，其比值越大，脆性越高。

Ka=(σc－σs)/σdrc，为应力下降指数，是岩石峰值强度与残余强度之差，再与岩爆临界应力值之比，它反映岩石峰值强度后应力释放性能。

Kw=WE/WEC，为岩石d性能指数，是岩石峰值强度前d性应变能的势能与临界d性能之比。

另据岩爆的破坏方式，爆裂岩块几何形态特征，破坏过程与程度，声学与动力学特征，将岩爆烈度分为4级，构成评价集Y。

Y=(无、弱级、中等、强烈、严重)

根据工程实际资料与试验成果，决定X论域中各因素的具体数据，分别作模糊映射，得到模糊向量Ri，而后组成模糊矩阵R5×4，简称为岩爆“五四”模糊矩阵。

根据X论域中各因素在所研究问题中重要程度，由专家智能系统或工程实际成果作求逆分析，来确定“权值”重分配，得X论域一个模糊向量Ri，A为“权”重分配，A=(a1，a2，a3，a4，a5)，总和为1。

据此作模糊数学合成运算B=A×R，得评判结果B。

这一方法，在天生桥(Ⅱ级)水电站引水隧洞中，经对初期岩爆问题与地质条件调查，室内岩爆岩石力学试验和地应力场数值模拟，预测下一步施工中可能遇到的岩爆问题，在模糊数学综合评判后，对3个地段产生岩爆及其强度的预测预报，获得验证，初步证明这一方法的正确性。

(3)灰色系统理论研究:用灰色聚类信息，进行岩爆预测，是又一多因素综合分析方法。其岩爆预测的因素，完全采用谭以安博士在模糊数学综合评判中所确定的因素与指标，作为单因素判断岩爆灰类数化值。由于单因素数化权值在数量上相差较悬殊，须作以小值为度的灰色均衡无量纲化处理，形成0～10之间的数值，构成灰色权函数，形成灰类权矩阵，求聚类系数，计算灰色聚类向量，确定岩爆等级。据以进行天生桥(Ⅱ级)水电站引水隧洞未挖掘部分岩爆的预测预报，与模糊数学综合评判法所获结果一致。

正确理念，据以进行调查研究和进行相应科学试验，是洞室岩爆能否正确预测预报的基础，分析方法只是一种手段，对岩爆的数值分析研究，应着重于形成机理因素的探索，着重于应力环境及其演绎的探索。

一、地质-生态理论认识和体系的形成

国际上现阶段地质-生态学研究与环境地质研究有相当程度上的相似性，但已经逐步体现出其研究特色，并有逐渐强化地质生态研究的发展趋势。但到目前为止相关研究成果还不够丰富，还不能认为系统的地质生态学作为独立学科已经建立。许多理论问题和应用技术方法尚不够完善。由于社会需要的推动，地质-生态学作为新兴的交叉学科发展方向，正在逐步成为研究热点和活跃点，但其内涵和研究范畴还没有形成广泛共识，地质生态指示性指标的研究、多目标的评价技术方法、地质生态设计与治理系统工程技术等许多方面需要进一步研究。

虽然地质-生态学作为一门独立存在的学科尚未成立，但作为一种学科交叉现象具有很大的发展空间，将来能否产生独立的地质生态学科，取决于能不能取得合理的、有广泛认可的学科定位。但无论形成独立学科，还是保持学科交叉的混合特色，都需要就其理论基础、研究范畴取得一定的共识，否则又会出现如同环境地质学形成后的“广义”概念与“狭义”概念的争论，难以在学科认同上统一。因此，需要对地质-生态理论认识和学科体系进行研究和讨论。

卢耀如先生将地质-生态环境的研究方向根据目的的不同分成如下几个方向：

综合性研究方向：该方向主要研究地质-生态环境的演变，需要在探索自然界存在的有利与不利这两方面的条件与因素的基础上，密切结合人类活动影响与工程效应，而加以综合的研究，这是研究地质-生态环境的最基本的准则与最重要的研究方向。

全球性的研究方向：地质-生态环境问题涉及到地球的自然演化、各种灾害的发生与发展，以及人类活动对环境的效应，这样，就需全球性的研究方向。

宇宙性的研究方向：对地球这一生态系统的演化与起源还不很了解，所以应用现代科学技术以研究宇宙中星球，特别是太阳系的起源和演化，这对探索和研究地球自身的形成与演化，也是非常主要的研究途径。

石建省认为，地质-生态学的系统发展应考虑在如下几个方面推进：基础地质-生态学理论研究、区域地质-生态学与比较地质-生态学研究、实验地质-生态学研究、专门地质-生态学（脆弱带地质-生态学、农业地质-生态学、城市地质-生态学等）研究、地质-生态经济与规划研究、地质-生态系统控制研究与工程实践。

二、地质环境-生态系统相互关系研究和剖析

水-土-生态三大要素（三个子系统）的存在形式、利用现状、形成演化规律、要素之间的相互作用以及对人类社会经济发展的制约和影响是地质-生态研究的主要对象。但目前对地质要素的生态意义和生态保护的地质依据都缺乏系统和科学的认识。地质环境-生态系统的相互作用应是地质-生态学研究的重要内容。

以地下水为例，以往的水文地质研究主要揭示地下水的来源、运移演化规律，地质-生态学研究则要探讨水对生态系统的控制，即“生态水位”的问题。“生态水位”是维持区域生态系统稳定所需的地下水位区间，高于这个水位区间上限临界值，地表土壤就会发生盐渍化，低于这个水位区间下限临界值，就很容易触发沙漠化。但这一水位区间又是一个复杂要素集合的函数，同时是一个时空动态变化的函数，它受到地质结构、地貌单元、气候条件、土壤类型、种植结构、植物种群特性、人为影响程度等的影响，需要进行系统相应分析。

三、地质一生态指标体系研究

脆弱性判别的实施是建立在利用科学的指标体系对脆弱地质生态环境进行结构表述的基础上的。指标体系选取指标的原则是以最少指标达到完整描述系统特征的目的，既要谋求科学性原则、完备性原则和独立性原则，大致需要如图10-3的步骤。

图10-3　地质-生态指标体系的选取过程

地质-生态指示性指标体系的筛选是进行地质-生态分析的基础和关键，也是目前研究较少，需要予以重视的主要方面。国外曾经组织过国际间合作计划，集中探讨了为多目标可持续发展服务的“地质指示指标”筛选问题，并认真分析了这一问题的复杂性和深入研究的必要性，在他们的初步成果中，提出如下地质指示指标：珊瑚化学和生长方式、沙漠表面结皮和裂缝、沙丘的形成和再活动、尘暴的规模/延时和发生频率、地表冻融作用、冰川波动、地下水水质、非饱和带地下水化学、地下水位、岩溶作用、湖泊水位和盐度、相对海平面、堆积物层序和成分、地震、海岸线位置、边坡失稳（滑坡）、土壤和堆积物侵蚀、土壤质量、溪流、水流、通道形态、水流堆积的存储和运载、地下温度体系、表层转运、地表水水质、火山活动、湿地的扩张/结构和水文学、风力侵蚀，并且认为一些其他指标也应考虑在内，如：地磁场及其他地球物理参数、岩石应力状态、岩石风化、岩石-微生物相互作用、土壤/粘土膨胀、地表过火、湖泊/海洋堆积物的放气作用、非可再生资源指标等。这些成果的研究思路值得借鉴，但它的目的和对象与本文所要讨论的并不一致，尚需进一步研究总结。

四、尺度问题和时空演化研究（古地质-生态学研究）

由于地质-生态系统的复杂动态特征，在研究中必须注意其尺度效应，重视时空演化分析，加强对古地质-生态特征的研究，用地质历史演化的眼光看待我们目前的地质-生态状况。

1尺度效应问题

自然过程和人为作用，都是在一定的空间和时间尺度内发生的，在不同的尺度上，其表现和描述的特征具有明显差异，描述其特征的指标也不一定一致。所以必须注意尺度问题。在上述分析中（见表10-1），曾论述过在不同区域尺度上控制地质-生态脆弱性的主导要素的不同，如在大的区域范围内，主导要素是大地构造单元，而在局部区域范围内，主导因素可能是气候条件和地貌单元等。同样，由于几十年来地质-生态环境的巨大变化，其时间尺度的对比也应高度重视，把不同年代的资料混合起来作为现状分析是不科学的。

2时空演化研究方法

动态复杂系统的研究，要立足于几个基本观点：系统的观点，综合的观点，信息的观点。采取如下策略：

“以静表动”：抓住时空演变中有限个特征时期的静态状态，达到系统描述其动态特征的目的；

“由点到面”：突出深入研究空间中具有典型意义和带动作用的若干个点上的特征，来刻划面上的轮廓和规律；

“将古论今”：通过系统研究地质时期的地质-生态演化，认识当前所处演化阶段，推测其自然发展趋势，结合人为影响的强度，预测系统的变化趋势；

“时空融合”：将时间上的认识和空间上的认识集合起来，利用现代信息处理技术，进行时空总和分析和建模研究。

主导研究方法包括：实验、监测、调查与3S技术相结合。

3古地质-生态分析的重要性

“将古论今”是地质-生态研究的重要手段。由于我们所处的自然环境是地质演化过程的阶段性表现，其今后发展趋势必然首先受制于地质演化规律，我们对现今地质-生态系统的认识也是非常零散的，很难形成时间序列，从而建立演化规律的认识。因此，开展古地质-生态研究显得格外重要。

五、脆弱带地质-生态系统研究

对地质-生态环境的认识是复杂的系统科学问题，涉及具有动态结构的多维信息体，尤其是脆弱地质生态环境的敏感性特征，决定了需要对多因素关系及其易变性进行研究，这种多因素关系构成“链式”结构，一种因素的变化可以触发相关联的其他因素发生变化，并且具有明显的临界值。认识地质生态环境的复杂性、“链状”关联结构是对其特征进行表述的重要前提。

确定描述这些内容的指标体系、分类标准、参数获取方法和精度控制要求是重要的前期工作，需要专门开展研究。赵跃龙认为，脆弱生态环境的成因，包括自然因素和人为因素两个方面，自然因素又分为地质脆弱因子、地貌脆弱因子、气候脆弱因子、水文脆弱因子，人为因素主要是不合理开发利用资源和环境产生的影响。但这些因素的脆弱表现和具体指标，特别是地质脆弱因子的表述研究的还十分不足。

对脆弱地质-生态环境进行评价的关键是脆弱性判别。这种判别体现在不同空间和时间尺度上，服务于不同的目的。单指标脆弱性判别一般适用于小的空间尺度和比较具体的服务目标，而综合脆弱性判别主要适用于较大空间尺度和多目标综合需要的判别，如脆弱地质生态环境对区域经济发展综合影响程度的判别。

六、地质-生态系统评价方法模型

1地质-生态系统研究步骤

从研究阶段和程序上看，地质-生态系统研究的步骤见表10-2。

表10-2　地质-生态工作划分与工作方法

2地质-生态研究的方法体系

在地质-生态研究中，除了需要把3S技术与传统工作方法有机结合，大规模采用野外原位测试快速取得信息等技术支撑条件外，在多源信息综合评价过程中需要采用许多数学计算方法，通过这些计算方法及其组合应用，对地质生态类型做出量化判别，对地质生态状况做出综合评价。这些方法主要包括：

（1）加权综合指数法。根据实测值和评价标准求取分指数，然后由分指数计算总指数。计算综合指数的方法有叠加法、均方根法、权重法等。

（2）模糊综合评判。利用地质生态环境质量分级中间过渡的模糊性，按不同分级标准通过建立隶属函数在闭区间[0,1]内连续取值来进行评价。

主要步骤有：对单项指标分别建立隶属函数，求出隶属度；建立模糊关系矩阵；计算各因子的权重；进行模糊聚类，综合评判，取聚类系数最大者为该评价点所属级别。

（3）灰色系统分析。基于地质生态环境系统的灰色性，考虑多因子的综合影响，利用灰色系统理论进行因子之间的灰色关联分析、灰色聚类（等斜率法、倍斜率法）、灰色预测、灰色控制等 *** 作。

（4）层次分析（AHP）。AHP是一种系统工程方法，它根据各类指标及各类指标诸因子在环境中的相对重要性，经过层次结构、构造判断矩阵、层次单排序、层次总排序、一致性检验等步骤，分别算出指标之间的相对重要性，以此作为“权”。

（5）有限元与有限差分。进行参数场模拟和环境稳定性分析，在参数比较充分的情况下可以使用有限元等数值法。通过分析调研、模型抽取、模型建立、模型计算与检验等步骤进行分析应用。

（6）神经网络模型。可以应用误差反向传播人工神经网络模型（B-P网络）。它包括有多个节点的输入层（多要素）、多个节点的中间层（相互关联）、一个或几个节点的输出层组成。利用该模型解决地质生态环境评价分析中的模式识别和系统辨识问题。人工神经网络理论通过对代表性样本的学习自学习、自适应，掌握事物的本质特征，易于作出客观、正确的判断。B-P网络的学习过程就是一个网络权系数的自适应、自调整过程，通过反复训练后，网络具有对学习样本的记忆、联想的能力。

（7）分形计算。地质生态环境系统中的一些分析对象，可能具有自相似性几何特征，而且这种自相似性可以用分数维（D）来表示。

（8）多元统计分析。统计分析是常用、成熟的计算机数值处理方法，考虑到本系统对统计分析的要求，将在系统开发中融入必要的数据处理和回归分析功能，如一元线性回归分析、多元线性回归分析、逐步回归分析、平滑与拟合、主成分分析、排序等。

（9）人工智能与可信度分析。地质生态环境系统的不确定性决定了在分析过程中需要一定的非确定性专家知识的支持，需要以决策支持系统的思路，通过人机对话方式进行智能处理。一些模型运算结果或中间处理过程需要进行可信度分析。

3综合地质-生态模型分析体系

（1）农业地质-生态适宜性分析模型。农业是我国最重要的基础产业，随着人口增长，经济发展，国家对农业的发展越来越重视。农业地质生态作为地质生态环境研究的重要方面，主要研究农业生态与地质环境的相互关系，研究开发农业地质资源及其利用、改造和调控的措施，研究农业地质生态环境污染与防治、农业地质灾害防治及农业地质环境区划等问题。

作为农业地质-生态分析的辅助分析工具，本模型应提供一系列分析方法，使用户能够对所研究的区域农业环境问题的各种影响因素进行分析，尤其是对表层地质结构、岩土元素地球化学、生物、水文地质特征等与农业生产的关系进行系统分析，取得对控制性因子的认识。然后选择综合评价方法，进行农业地质生态适宜性综合评价，生成适宜性分区图。

（2）地质-生态质量综合评价模型。地质-生态质量综合评价是一个复杂的分析过程，由于地质生态环境系统的复杂特点，难以用一种统一的方法和规范的计算过程进行评价。从实际需要的灵活性出发，这方面的模型分析采取优化组织的方法集合方式，通过与信息系统数据库和图形库的紧密连接，以人机对话方式由用户选择模型运行机制、计算方法、参数提供方式、结果输出方式与流向等，进行模型实际运作。

（3）区域地质-生态环境承载力分析研究。区域地质-生态承载力表征模型与求解；区域地质-生态承载力综合评估；区域地质-生态承载力饱和度；区域地质-生态综合敏感度与触发因素分析。

（4）土地质量退化与侵蚀控制分析模型。

[N,T,tawdata]=load(a,b,c,d,e,f,g,h,i,j);

A=N;

xdata=1:100;

ydata=1:100;

for i=1:length(A)

A=A-length-1

end

figure,plot(bj(1:50),'s')

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