二阶段聚类法在地质遗迹分类与开发中的应用.pdfVIP

第 3 7卷第 1期 2 0 1 6年 3月 华 东 地 质 EAS T CHI NA GEOLoGY V01 3 7 No 1 M a r 2 01 6 DOI ： 1 0 1 6 7 8 8 j h d d z 3 2 1 8 6 5 P 2 0 1 6 0 1 0 0 9 二 阶段聚类法在地质遗迹分类与开发 中的应用 张 岩 ， 魏钢焰 ， 周翼翔 ( 1浙江 省地质调 查 院 ， 杭 州 3 1 1 2 0 3 ) ( 2浙江树人大学管理学院， 杭州 3 1 0 0 1 5 ) 摘要 ： 地质遗迹 的科 学分类是指导地质遗迹保护 、 利用 与开发的重要依据 。文章运 用二阶段 聚类 法 ， 选 用地质 遗迹 的价值类型 、 开发成本 、 所在地经济与财政状况等 因素 为变 量 ， 以浙江省 国家级 地质遗迹 为例 研究地质遗 迹的 分类 与开发 ， 并对各类地质遗 迹的保护 、 利用与开发提 出具体建议 。 关键词 ： 二 阶段 聚类法 ； 地质遗迹 ；分类与开发 ； 应用 中图分类号 ： P 9 0 1 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 2 0 9 6 1 8 7 1 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 6 7 0 6 浙江省地质遗迹类型多样 ， 在 国内外地质剖面 、 地质构造 、 古生物化石 、 矿物与矿床、 地貌类型 、 水体 景观和环境地质等研究方面具有重要 的地位 ， 为 了 解和认识浙江 自古元古代以来的地质构造发展演化 过程 、 重大地质事件发生过程等方面提供了真实、 系 统 的地质科学信息和实物证据 。2 0 0 1年浙江省开 展第一个 衢州市地质遗迹 资源调查评价 ， 之后相 继开 展完成了 浙江省地质遗迹资源概查 、 全省基 础地质类( 包括地质剖面、 地质构造、 古生物化石 、 矿 物与矿床和环境地质) 地质遗迹调查评价 、 华东地 区重 要地 质遗 迹调 查 ( 浙 江 ) 以及 近 3 O个 县市 地质 遗迹调查评价 。目前浙江省级以上地质遗迹资源共 2 8 5处 ， 其中国家级及 以上地质遗迹 8 6处 ， 基本查 明了浙江地质遗迹资源类型及分布。 目前 ， 浙江省地质遗迹资源除地貌类和水体类 得到旅游开发利用外 ， 其 它基础地质类绝大部分仍 处于 自然状态 ， 受各种因素制约 ， 长期 以来浙江省内 丰富的地质遗迹资源未得到有效保护与开发 ， 地质 遗迹资源综合价值 尚未体现。因此 ， 本文从遗迹类 型、 地 区财政收人 、 开发利用成本和相对吸引力等四 方面人手 ， 采用二阶段聚类分析方法 ， 对地质遗迹开 发分类涉及的科学价值 、 美学价值和经济价值等三 个重要因素进行分析。该分类方法较传统 的学科分 类更有利于明确地质遗迹的利用领域。 1 地质遗迹分类研究现状 地质遗迹的分类是开展地质遗迹研究、 保护与 开发的重要依据。 目前 ， 地质遗迹分类主要有三种 方法 ： 第一种方法从学科 的角度， 主要从地质遗迹的 成因、 物质构成 、 构造形式等进行分类。国土资源部 在 国家地质公园( 地质遗迹) 调查技术要求 中依据 造成遗迹的动力因素 、 主体物质组成及成 因等将地 质遗迹分为地层类 、 构造遗迹类、 岩石遗迹类 、 矿床 ( 产) 遗迹类、 矿物遗迹类 、 化石遗迹类、 史前人类遗 存类 、 地 质作用 遗迹类 、 质灾 害遗迹 类、 地貌遗迹 类 1 等 1 O大类 。第二种方法从地质遗迹开发利用 的角度将地质遗迹分为科学研究类 、 旅游景观类和 生态环境类_ 2 。国土资源部在 中国国家地质公 园 建设技术要求和工作指南 中， 将地质遗迹分为典型 地质剖面、 古生物景观、 地质地貌景观 、 水体景观 、 地 质灾害遗迹景观、 地质构造、 典型矿床及采矿遗址景 观 7大类_ 】 。第三种方法将学科与应用进行混合后 分类 。2 O世纪 8 0年代末 ， 联合国教科文组织和国 际地质科学联合会将地质 遗迹划分为古生物类 、 地 *收稿 日期 ： 2 o 1 5 0 2 0 7 改回 日期 ： 2 o 1 5 0 4 0 9 责任编辑 ： 谭桂 丽 基金项 目： 全 国重要地质遗迹调查项 目“ 结东地区重要地质遗迹调查( 浙江) ” ( 项 目编号 ： 1 2 1 2 O l 1 2 2 O o 4 5 ) 。 第一作者 简介： 张岩 ， 1 9 6 1 年生 ， 男 ， 高级工程师 ， 从事区域地质调查 、 地质遗迹调查与评 价。 通讯作者简介 ： 魏 钢焰 ， 1 9 5 6 年生 ， 男 ， 副教授 ， 从事 自然地理研究及教学 。 华 东 地 质 层和标准剖面类 、 古环境类 、 岩石类 、 地质构造类 、 地 貌景观类 、 经济地质类 ， 其他类型重要地质现象等 8 大类 。 上述分类方法中， 第一种分类方法主要从地质 科学研究的需求出发 ， 较专业和学术化 ， 对地质遗迹 保护 、 开发 的指导意义不大。第二种分类方法 和第 三种 分类 方法 虽然 对地 质遗 迹 的开发 和利 用具 有一 定的指导意义， 但却较笼统 ， 操作性不强， 离地 质遗 迹保护与开发的工作要求具有较大 的差距。因此 ， 笔者从影响地质遗迹保护与开发 的关键因素人手 ， 用科学的分类手段对地质遗迹 开发式分类进行研 究 ， 对地质遗迹的保护与开发具有指导作用。 2地质遗迹开发式分类影 响因素分析 地质遗迹要获得有效保护与开发 ， 必须对其从 政治 、 经济 、 文化、 科学等因素的角度进行合理分类 ， 对不同类别的地质遗迹分别采取不 同的保护、 开发 策略和方式。因此要找出影响地质遗迹开发式分类 的影 响 因素 ， 即分 类 的变 量 。就 目前 我 国地 质 遗 迹 保护和开发现状分析 ， 笔者认为影响地质遗迹开发 式分类的关键因素主要为以下四点 ： ( 1 ) 地质 遗迹 的价值类 型 ( Vt ：Va l u e t y p e s ) 。 地质遗迹的利用价值是其得 以保护、 开发的决定 因 素 ， 地质遗迹种类很多 ， 其利用价值也各不相同。开 发式分类首先应依据地质遗迹的利用价值进行合理 划分 ， 对不同价值 的地质遗迹采取不 同的保护 、 开发 措施 。从 目前地质遗迹的利用领域看 ， 地质遗迹的 利用价值主要体现在三方面 ： 一是具有科学研究和 科学普及方面的价值( Vs ： S c ie n t i f ic v a l u e ) ， 二是满 足人 们 对 大 自然 美 景 需 求 的 美 学 价 值 ( Va ： Ae s t h e t ic v a l u e ) ， 三是对 地质遗迹进 行直接 开发、 加工和利用的经济价值 ( Ve ：E c o n o mic v a l u e ) 。由 于地质遗迹的科学价值 、 美学价值和经济价值 的绝 对值难以估算 ， 在实际分类 时采用专家评分法对其 相对价值进行估算作为分类的变量之一。 ( 2 ) 地质 遗迹 所在 地 区的财 政收 入 ( F i： F in a n c e in c o me ) 。地质遗迹的保护与开发需要各级政府特 别是地质遗迹所在地 区政府投人大量资金 ， 所以地 质遗迹所在地区的财政收入将直接影响地质遗迹保 护与开发的力度和方式， 地区财政收入越大 ， 地质遗 迹的保护越是可以通过直接拨款 的方式进行， 否则 必须采取上级拨款或其它方式进行保护与开发。因 此 ， 本研究将地质遗迹所在地 区的财政 收入列为分 类应考虑的因素之一 。据 我国 地质遗迹保护管理 规定 第六条“ 县级以上人民政府地质矿产行政主管 部门在同级环境保 护行政主管部门协助下 ， 对本辖 区内的地质遗迹保护实施监督 管理” ， 以及 中华人 民共和国 自然保护区条例 第 2 3条规定“ 管理 自然 保护区所需经费 ， 由 自然保护区所在地的县级以上 地方人 民政府安排” ， 本次研究以地( 市) 一级财政收 入作为衡量财政状况的统计单位。 ( 3 ) 地 质 遗 迹保 护 和 开 发 利 用 的 成 本 ( C d ： D e v e l o p me n t c o s t s ) 。地质 遗迹 的保 护 、 开发 和利 用 必 须克服空间距离和交通成本 ， 空间距离越远、 地理位 置越偏僻的地质遗迹 ， 其保护 、 开发和利用的成本越 大 。所 以 ， 空 间距离 是地 质遗 迹保 护 、 开发 和利用 的 成本 因素。一些学者在地质遗迹资源评价指标体系 的研究中认为地质遗迹与中心城市的距离是评价其 开发利用价值 的重要依据 4 。综合考虑现实生活中 人们无论对地质遗迹 的科学研究， 还是对地质遗迹 的科普 考察 或景 观欣 赏 ， 一般 先 从 目的 地 到地 质 遗 迹所在地区的首府， 然后再到地质遗迹所在地点 ， 再 考虑到第二 因素 中的管理权限 ， 为了便 于具体操作 ， 本次研究将地质遗迹到所在地行政辖 区首府的距离 作为分类的成本 因素变量 。 ( 4 ) 地 质 遗 迹 的 相 对 吸 引 力 ( Ra ：R e l a t iv e a t t r a c t io n ) 。地质遗迹的相对吸引力是指地质遗迹 综合价值与其保护、 开发和利用成本 的比值 。地质 遗迹综合价值( Vc ： C o mp r e h e n s i v e v a l u e ) 是 由其科 学价值 、 美学价值和经济价值的总和( 即 Vc Vs + Va +Ve ) 。地质 遗 迹 保 护 、 开 发 和利 用 成 本 的 构 成 较复杂 ， 评估 困难 。为简化起见 ， 本次研究以地质遗 迹到所在地行政辖 区首府的距离 ( k m) 作为 间接衡 量成本的因素来替代实际的开发成本 ( C) ， 地质遗 迹的相对吸引力为 R a =Vc k m， 可看出地质遗迹 的 综合价值越大、 距离地 区首府越近的地质遗迹 ， 其相 对 吸 引力越 大 。 3 浙江省典型地质遗迹开发式分类研究 3 1研 究方 法 3 1 1 样 本 选取 为具体说明地质遗迹开发式分类 的方法， 综合 考虑浙江省几百处各类地质遗迹现状 ， 本次研究选 取浙江省 6 0处国家级及 以上地质遗迹作 为典型样 本 ， 该 6 0处地质遗迹从学科 的角度包括 了地层类、 构造类 、 岩石类、 矿床类 、 矿物类 、 化石类、 古人类文 化遗址 、 环境地质类、 地质地貌类等 ， 归纳为科考类、 景观类和矿产类 ， 它们分布在浙江十一个地市 ， 这些 地 质遗 迹 在 浙 江 地 质 发 展 史 上 具 有 重 要 意 义 ( 图 1 ) 7 0 华 东 地 质 表 1 浙江省 国家级地 质遗迹开发式分类原始数据 T a b l e 1 I n i t i a l c l a s s i f i c a t i o n d a t a o f n a t i o n a l g e o l o g i c a l r e l i c s i n Z h e j i a n g P r o v i n c e 3 2结 果与 分析 3 2 1分类 结 果 二阶段聚类分析显示浙江省 6 0处 国家级及 以 上地质遗迹 可划分为三 大类 ， 其 中科考 类遗迹 2 9 处 ， 占总数的 4 8 3 ； 景观类遗迹为 2 7处， 占总数 的 4 5 ； 矿产类遗迹为 4处 ， 占总数 的 6 7 。 三类遗迹 的聚类中心的基本参数见表 2 。第一 类为以美学价值 大 ( 8 7 4 8分) 、 相对 吸引力大 ( 9 7 4 8 7 ) 、 地区财政收入较低 ( 3 8 9 9 3亿元 ) 为特征 的 景观类遗迹 ； 第二类 为以科学价值大 ( 8 6分) 、 相 对 吸引力中等( 3 3 7 2 ) 、 地区财政收入 中等( 4 8 1 5 5亿 元 ) 为特征的科考类遗迹 ； 第三类 为 以经济价值 大 ( 8 7 5 分 ) 、 相 对 吸引力 小 ( 2 4 5 1 ) 、 地 区 财政 收 入 较 高( 5 1 O 2 5 亿元) 为特征的矿产类遗迹 。 表 2 三类地质遗迹的聚类 中心 Ta b l e 2 Cl u s t e r i ng c e nt e r o f t he t hr e e k i nd s of g e o l o g i c a l r e l i c s 3 2 2分类 的合理 性分 析 上述分类结果与现实生活 中人们对地质遗迹实 际利用领域的知觉是吻合的， 说明地质遗迹 的利用 价值是决定其开发式分类的关键性 因素 ， 这一结论 与方世明等( 2 0 0 8 ) 对地质遗迹资源评价指标体系 研究得出的结论类似。第二类遗迹分类变量重要性 检验条图( 图 2 ) 中两条虚线 为 9 5 9 6 置信界限 ， 虚线 的长短为 t 统计量 ， 其绝对值越大的变量对分类 的 贡献越大 ， 越应作为分类依据 。图中显示地质遗迹 的科学价值 、 美学价值和相对吸引力 的绝对值 均超 7 2 华 东 地 质 2 0 1 6 正 5 结 论 以浙江省 6 0处 国家级及 以上地质遗迹作典型 样本 ， 将地质遗迹分为科考类 、 美学景观类和矿产类 三大类 ， 通过二阶段聚类统计分析法证明这种分类 具有显著性和合理性 ， 认 为该分类方法较传统 的学 科分类更有利于明确地质遗迹的利用领域 。根据地 质遗迹所在地 区的经济发展水平、 地质遗迹综合价 值、 地质遗迹所处交通及 由此形成 的相对吸引力等 因素 ， 对不同类型地质遗迹应实施不 同的保护和开 发政 策 。 参考文献 I- 2 3 I- 4 E s 齐岩辛 ， 许 红根 ， 江隆 武 地质遗 迹分类 体 系 J 资源 与产业 ， 2 0 0 4 ， 6 ( 3 ) ： 5 5 - 5 8 李兆钧 地 质遗 迹资源 的保 护利用 现状 与对策 E J 青 海环境 ， 2 0 0 5 ， 1 5 ( 3 ) ： 1 0 3 - 1 0 4 赵汀 ， 赵逊 地质遗 迹分类 学及 其应用 J 地球 学报 ， 2 0 0 9， 3 0 ( 3 ) ： 3 0 9 3 2 4 方世 明， 李江风 ， 赵来 时 地 质遗迹资 源评 价指标 体系 E J 地球科学 ， 2 0 0 8 ， 3 3 ( 2 ) ： 2 8 5 2 8 8 吴惠丰 ， 张晓宇 ， 李 晓， 等 模型毒物急性毒性 尿液核磁 共振氢谱 标 记 物 的 二 阶段 聚 类 分析 J 分 析 化学 ， 2O 06， 3 4( 1)： 21 25 Ap pl ic a t io n o f t wo - - s t e p c l u s t e r ing me t h o d o n g e o l o g ic a l r e l ic s c l a s s if ic a t io n a nd d e v e l o pme nt Z HANG Ya n ，WEI Ga n g y a n ，Z HOU Yi x ia n g ( 1 Z h e j ia n g I n s t it u t e o f G e o l o g i c a l S u r v e y， Ha n g z h o u 3 1 1 2 0 3 ， C h in a ) ( 2 S c h o o l o f m a n a g e me n t Z h e j i a n g S h u r e n U n iv e r s it y ， H a n g z h o u 3 1 0 0 1 5 ， C h in a ) Ab s t r a c t ：Th e s c ie n t i f ic c l a s s if ic a t i o n o f g e o l o g ic a l r e l ic s is a n imp o r t a n t b a s i s in g u i d in g t h e pr ot e c t io n，u t il iz a t i on a n