基于FAHP-CRITIC组合赋权法的地质环境承载力评价研究——以辽源市北部新区为例

《Sustainability》：Research on Geological Environmental Carrying Capacity Evaluation Based on the FAHP-CRITIC Weighting Method: A Case Study of the Northern New District of Liaoyuan City

　　

该研究以吉林省辽源市北部新区为对象，构建了基于指标的相对空间评价框架以评估地质环境承载力（Geological Environmental Carrying Capacity，GECC）。从地质、生态和社会经济三个维度选取14项指标刻画区域地质环境条件空间差异。指标权重通过主客观方法集成确定，分别应用模糊层次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process，FAHP）与CRITIC法计算主观与客观权重，并基于博弈论组合赋权获取最终综合权重。基于加权结果，利用ArcGIS进行空间分析，将地质环境承载力划分为优良、良好、中等和较差四个等级。结果表明地质环境承载力存在显著空间异质性，中等承载力区域占主导，较差承载力区域主要分布在中部和东南部。所提框架为识别不同地质环境条件区域提供空间信息，支撑矿区的差异化环境管理与规划。

研究背景方面，中国经济快速增长与城镇化加速加剧了资源消耗与环境可持续性之间的张力，地质环境承载力作为衡量人类活动与自然环境平衡的重要指示，面临绝对阈值难以获取的区域尺度量化困难，既有研究多依赖单一主观或客观赋权，对矿区地质条件、生态特征与人类活动耦合效应考虑不足。为此，研究人员以吉林省辽源市北部新区这一采煤沉陷区为案例，开展相对空间尺度下的GECC评价，旨在为差异化环境管理提供空间依据。论文发表于《Sustainability》。

关键技术方法上，研究人员集成模糊层次分析法（FAHP）与CRITIC法分别获取主观与客观权重，通过博弈论组合赋权求得综合权重；空间数据源于12.5 m分辨率DEM（NASA平台）、Landsat 8遥感影像（30 m）、地质灾害与采矿记录（辽源市北部新区采煤沉陷区地质灾害风险评估报告）、气象插值数据及统计年鉴与WorldPop人口数据，统一投影至WGS_1984_UTM_Zone_51N，在ArcGIS 10.8中完成标准化、重分类与栅格加权叠加；指标分正/负向并按Jenks自然断点法分五档赋分，最终用加权线性组合模型计算GECC指数并划分四级。

研究结果部分，2.1节研究区概况表明，辽源市北部新区位于西安区，面积20.63 km²，地势北南高、中部低，东辽河横贯，属冷温带大陆性半湿润季风气候，构造断裂发育，采矿活动导致生态与地貌扰动显著。2.2节评价指标选取与分类中，从地质（高程、坡度、平面曲率、地层岩性、距断层距离、地灾密度、采矿分布密度、年降雨）、生态（NDVI、土地利用、距河流距离）和社会经济（人口密度、GDP、路网密度）三方面选14指标，明确正/负向属性与五档分级依据。2.3节权重确定中，FAHP用0.1–0.9标度构建模糊互补判断矩阵并经兼容性检验得主观权重；CRITIC法以标准差表对比强度、Pearson相关系数表冲突度，算信息量得客观权重；博弈论通过最小化组合权重与个体权重偏差求最优系数，得综合权重（地层岩性、土地利用、采矿分布密度权重较高）。2.3.4节评价模型用加权线性组合（公式20）聚合标准化值与综合权重得GECC分值，经Jenks初分并调整边界定级。

第3节结果显示，全区GECC分四级：优良1.468 km²（7.12%）、良好4.836 km²（23.43%）、中等8.728 km²（42.31%）、较差5.598 km²（27.14%）；优良区位于北部英山屯、老大山村、东孟北沟及中西部胜利村，中等区位于北中部安家屯、中南福国新村，较差区集中于中部凤鸣湖、东南鹿鸣湖、西部岳阳湖。第4节讨论指出，空间分异受地质条件、生态特征与人类活动共同控制，采矿诱发73处采煤沉陷坑佐证人文扰动；地层岩性、土地利用与采矿密度高权重反映地质与人文主导；研究局限为缺InSAR沉降速率等连续空间数据。第5节结论翻译：本研究以辽源市北部新区为例构建GECC评价框架，选14指标跨地质-生态-社会经济三维，用FAHP-CRITIC-博弈论集成降主观偏倚，ArcGIS栅格计算获空间分布；优良7.12%、良好23.43%、中等42.31%、较差27.14%；GECC反映自然系统支撑采矿活动限度，评价为绿色矿山与可持续采矿基石；后续应融InSAR等多源监测补采矿变形参数。该研究为同类型矿区提供可调整参考框架。