中國地下河洞穴旅游開發評價體系研究

張文婷　李煒軒　欒崧　張遠?！」兦?/p>

摘要：中國地下河洞穴并非都適宜旅游開發，需要確定適宜的評價因素對其資源條件進行評價。研究選取洞穴規模、景觀資源、區位、水量、地下河規模形態、水質作為影響巖溶地下河旅游開發的主要影響因素，建立旅游開發評價體系，運用層次分析法確定各指標權重。通過模糊數學法對5個巖溶地下河洞穴評價因子進行隸屬度判斷，并確定最終得分。結果表明：在巖溶地下河洞穴旅游開發過程中，首要考慮的因素為洞體規模。19個評價因子中洞底面積、交通條件、地下河流量較為重要，分別占總分的12.96%、11.14%、11.11%。建立模型對5個實例進行評價，通過與前人研究成果對比，評價體系模型和方法客觀、合理、有效。

關鍵詞：地下河洞穴開發;影響因素;隸屬度判斷;層次分析法;模糊數學法

中圖分類號：[S-9]文獻標識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20200115054

收稿日期：2019-11-12

基金項目：國家自然科學基金項目“中國西南巖溶區旱澇災害演變機理及水安全”（項目編號：41172230/D0213）;桂林“1020”創新驅動計劃重點應用項目“基于人地耦合的漓江流域生態保護及修復技術研究示范”（項目編號：20170214）;“南寧市巖溶發育規律及其對地鐵建設影響研究”（項目編號：NNGD-00-JF00-201602）

作者簡介：張文婷（1991-），女，碩士，工程師。研究方向：水文與水資源、礦山水文地質與工程地質;通訊作者郭純青（1955-），男，教授。研究方向：巖溶環境地質、巖溶水文。

引言

地下河洞穴是指現今仍發育的充水或半充水的巖溶洞穴，也包括由旱洞與地下河相連形成的洞穴系統[1]。據統計，全球巖溶旅游洞穴總數約1000個，其中中國巖溶旅游洞穴總數超過743個[2]，在中國的旅游事業中占有重要的地位。中國多數巖溶旅游洞穴為旱洞或以旱洞為主的游覽，如中國最美的6個洞穴：芙蓉洞、織金洞、騰龍洞、黃龍洞、雪玉洞、本溪水洞，其中本溪水洞是典型的巖溶地下河游覽。單純的以巖溶地下河洞穴或以其為主的“混合型洞穴”所占的比例不高，因為并非所有的巖溶地下河洞穴都適宜旅游開發，不僅要具備洞穴開發的一般性美學特征，還要滿足適宜的水利開發條件。因此，必須對巖溶地下河洞穴旅游開發條件進行評價，確定適宜的評價因素[3]，研究各因素的權重值，以中國典型地下河洞穴為實例，建立評價體系。

1地下河洞穴旅游開發實例選取

據中國地質科學院巖溶地質研究所提供的已探明并具有一定開發潛力的1173個巖溶洞穴資料，巖溶地下河洞穴有209個，主要分布在西南8省碳酸鹽巖連片分布區，共164個，占總數的78.47%。全國已開發的巖溶地下河洞穴共37個，開發率為17.7%。

在實例的選取過程中，必須考慮不同自然分區和不同行政分區這2個因素。因此，選取了不同氣候分區和不同區位的5個典型地下河洞穴作為實例研究（表1），具有典型性和代表性。

2地下河洞穴旅游開發評價方法

基于層次分析法和模糊數學法開展地下河洞穴旅游開發評價，總體的思路為結合層次分析法和模糊數學法各自的特點，通過層次分析法構建評價模型，專家打分法確定判斷矩陣，計算得出各影響因素的權重，通過模糊數學理論計算各影響因素的隸屬度，進行綜合評價[4]。

2.1地下河洞穴旅游開發影響因子選取

地下河洞穴旅游開發影響因素選取一般應遵循的原則有科學性[5]、全面性、代表性。影響因素的選取方法有3種[5]，理論法、專家詢問法、頻度法[6，7]。

地下河洞穴旅游資源由于其特殊性，包涵了2種地下巖溶地貌形態，巖溶洞穴及地下河。因此，對其進行開發評價時，不僅需要考慮一般的巖溶洞穴影響因素，還需考慮地下河影響因素。根據影響因素在旅游影響的作用和功能，選取6個主要因素作為影響地下河旅游開發的主要影響因素（表2）。

2.2層次分析法

2.2.1建立評價體系層次結構模型

層次分析法是將決策問題按總目標層、評價綜合層、評價因素層的順序分解為不同的層次結構。

2.2.2構造判斷矩陣

構建層次模型后，將同一層中各因素相對于上一層的影響力或重要性兩兩進行比較以確定相對重要性的程度數值，通過專家調查問卷，綜合各專家的打分求出其幾何平均值，確定判斷矩陣。

2.2.3評價因子權重的計算

常用求解判斷矩陣的方法有特征根法、方根法和和積法。一般矩陣向量、最大特征向量和最大特征值所需精度無需太高，故使用求解方根法判斷矩陣。

2.2.4一致性檢驗

確定下層各指標對于上層某一指標相對權重，通過對層次單排序的一致性檢驗，檢驗計算結果相對權重值是否準確。通過層次總排序一致性檢驗，評價體系中同一層上的所有指標對體系總目標的相對重要性的權重值過程。

2.3模糊數學法

2.3.1計算評價因子的隸屬度向量

根據評價因子可分為顯性因子和非顯性因子。地下河洞穴旅游開發評價因子的顯性因子包括洞穴規模、地下河水量、地下河水質、河道規模形態;非顯性因子包括景觀資源、區位。

根據數學模糊理論，將各評價因子劃分“好”“較好”“一般”“較差”“差”5個等級。對“好”級的隸屬度采用“升半梯形”分布函數，對“較好”“一般”“較差”級采用“金字塔形”分布函數，對“差”級采用“降半梯形”分布函數。

2.3.2模糊綜合評價

模糊綜合評價就是利用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮被評價事物相關的各個因素，對其所做的綜合評價。其步驟包括確定權重向量、確定隸屬矩陣，最終得到評價結果。

3地下河洞穴旅游開發評價

3.1基于層次分析法的評價模型構建

基于層次分析法構建地下河洞穴旅游開發適宜性評價體系（圖1），構造地下河洞穴旅游開發適宜性判斷矩陣（表3）。

對巖溶地下河系統旅游開發影響因素權重值的一致性檢驗（表4、表5），各判斷矩陣的權重值符合一致性檢驗。說明通過層次分析法建立的評價指標體系，確定指標體系中各項指標的權重，并對各項指標進行的一致性檢驗分析，結果滿足一致要求。所建立的指標體系具有應用性和可操作性。

影響地下河洞穴的影響因素按權重排序，依次為規模結構因素、地下河水量因素、景觀資源因素和區位因素、河道規模形態因素和水質因素。結果表明，在地下河洞穴旅游開發過程中，首要考慮的因素為洞體規模;對于評價因子，前3個重要評價因子依次為洞底面積、交通條件、地下河流量，其占總分的12.96%、11.14%、11.11%。

為確定地下河洞穴旅游開發屬性，需從地下河洞穴旅游開發的一般性影響因素和地下河影響因素2個維度對巖溶地下河洞穴進行評價。等級附加值判定為：95分為“好”，85分為“較好”，75分為“一般”，65分為“較差”，55分為“差”。運用計算方法可得典型地下河洞穴旅游資源開發得分值（表7），并建立一般影響因素和地下河影響因素二維圖（圖2）。

3.2基于模糊數學法的綜合評價

基于模糊數學方法對選取的5個旅游開發實例進行隸屬度計算，結果統計見表6。利用數學模型對5個旅游開發實例進行綜合評價，通過構建地下河洞穴旅游開發影響因素評價因子的權重矩陣、隸屬度矩陣。

本溪水洞、隱水洞、冠巖3個地下河洞穴隸屬得分都屬于“較好”等級，地下大峽谷和神龍宮屬“一般”等級。本溪水洞、地下大峽谷、隱水洞、冠巖的一般影響因素的隸屬等級為“較好”，神龍宮一般影響因素的隸屬等級為“一般”。本溪水洞地下河影響因素隸屬等級為“較好”，地下河大峽谷為“較差”，隱水洞、神龍宮、冠巖為“一般”。

一般影響因素得分結果為冠巖排名最高，隱水洞、本溪水洞次之，神龍宮得分最少;地下河影響因素得分結果為本溪水洞排名最高，隱水洞、冠巖次之，地下大峽谷得分最少?？偟梅謴母叩降鸵来螢楣趲r、本溪水洞、隱水洞、神龍宮、地下大峽谷。

3.3評價結果討論

張遠海學者[1]對本溪水洞、冠巖進行評分，結果是冠巖最好，本溪水洞次之，神龍宮最小。與本文建立體系所得最終分值吻合。劉傳華[8]對中國30個巖溶洞穴的旅游資源綜合評判，其中包括本溪水洞和冠巖，其通過資源稟賦和市場條件2方面進行評分，資源稟賦得分與本文中的一般影響因素類似，其得分情況與本文中的得分一致，冠巖分值多于本溪水洞的分值，間接證明了本文建立的評價體系和對巖溶地下河洞穴模糊評價模型的合理性。

4結論與建議

地下河洞穴開發影響因素可分為一般影響因素和地下河影響因素。以往的研究成果均集中于對一般影響因素研究，未針對巖溶地下河特點。在今后對巖溶地下河洞穴旅游開發評價過程中，地下河的水量、地下河規模形態和水質影響因素不容忽視。

依據層次分析法建立的地下河洞穴旅游開發適宜性評價體系，確定權重值。6個主要評價因素（洞穴規模因素、景觀資源因素、區位因素和地下河水量因素、河道規模形態因素、水質因素）中，首要考慮的因素為洞體規模。19個評價因子中洞底面積、交通條件和地下河流量占的權重值較大，對地下河洞穴旅游開發的影響較大。

地下河洞穴影響因素評價本身屬于模糊的概念，而評價對象因素較多，且模糊性較強。利用層次分析法建立地下河洞穴旅游開發評價體系，確定各影響因子的權重，運用模糊數學法確定中國5個典型地下河洞穴旅游資源的隸屬等級和評分，評價體系客觀、適用、合理，為地下河洞穴旅游開發實踐提供了技術支撐。

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（責任編輯木易）