論投影尋蹤法在生態(tài)城市評價中的應用

                            作者：秦偉偉 王卓琳 任文隆

    摘要:將一種在在水質評價中得到廣泛應用的評價方法——投影尋蹤評價法引入生態(tài)城市評價領域中。采用基于實數遺傳算法的投影尋蹤評價法，以生態(tài)城市課題組建立的指標體系(指標涉及資源，，社會，環(huán)境，體制等各方面因素)為基礎，利用M棚AB軟件對石家莊市2000~~2007年的生態(tài)城市建設進行了評價。
　　論文關鍵詞:投影尋蹤法；生態(tài)城市評價；石家莊市
　　“生態(tài)城市”是20世紀80年代產生的一個全新概念，指將“生態(tài)系統(tǒng)”思想引入到城市建設和管理的過程中。它最早是由前蘇聯(lián)生態(tài)學家0．Yanitsky1971年在聯(lián)合國教科文組織發(fā)起“人與生物圈計劃(MAB)”時提出的。之后，很多學者都對其進行了研究，并給出了定義。如1984年城市生態(tài)學家0．Yanistky提出，生態(tài)城市是指、技術、人文充分融合，物質、能量、信息高效利用，人的創(chuàng)造力和生產力得到最大限度的發(fā)揮，居民的身心健康和環(huán)境質量得到維護，一種生態(tài)、高效、和諧的人類聚居新環(huán)境。美國生態(tài)學家R．Richard認為，生態(tài)城市即生態(tài)健康的城市，是低污、緊湊、節(jié)能、充滿活力并與自然和諧共存的聚居地。雖然生態(tài)城市的概念尚處于不停的爭論、探索、修改、完善之中，但在原則問題上，人們已經達成一些基本共識：“生態(tài)城市”的核心思想是它的區(qū)域整體觀和可持續(xù)的生態(tài)觀，且一般要求具有以下幾種特性：和諧性、高效性、持續(xù)性、整體性、區(qū)域性、結構合理以及關系協(xié)調。
　　1生態(tài)城市測評方法概述
　　生態(tài)城市評價是生態(tài)城市建設的基礎工作，一套客觀的生態(tài)城市評價體系應具備以下功能：①幫助在操作層次理解什么是生態(tài)城市；②使城市建設轉向生態(tài)城市建設；③衡量生態(tài)城市建設的趨勢和速度，綜合衡量生態(tài)城市各子系統(tǒng)的協(xié)調程度。
　∩能密集，最好凝聚成若干個點團；而在整體上，投影點團之間要盡可能散開�；�于此，構造投影指標函數。
　　步驟3：優(yōu)化投影指標函數。當各指標值的樣本集給定時，投影指標函數只隨著投影方向的變化而變化。不同的投影方向反應不同的數據結構特征，最佳投影方向就是最大可能暴露高維數據某類特征結構的投影方向，可通過求解投影指標函數最大化問題來估計最佳投影方向。這是一個復雜非線性優(yōu)化問題，用常規(guī)優(yōu)化方法處理較困難。模擬生物優(yōu)勝劣汰規(guī)則與群體內部染色體信息交換機制的加速遺傳算法是一種通用的全局優(yōu)化方法，用它來求解上述優(yōu)化問題較簡便和有效。  　　步驟4：排序分類。根據步驟3求得投影值，并進行排序分類。

　　3投影尋蹤評價法在石家莊生態(tài)城市測評中的應用
　　3．1數據的收集和處理指標體系含5個子系統(tǒng)，63個指標分量。數據來源主要有《石家莊統(tǒng)計年鑒》(2001—2007)，《石家莊年鑒》(2001～2006)，《環(huán)境年鑒》(2001～2005)，《河北環(huán)境統(tǒng)計公報>(2oo2—2007)，《石家莊市國民和社會統(tǒng)計公報》(2005～2OO7)，石家莊市衛(wèi)生信息網，石家莊市商務局，河北省環(huán)境保護局公眾網，中國生態(tài)網，石家莊發(fā)展和改革委員會網站，地方志網站等。對于個別變量在某些年份缺失的問題，可以通過回歸分析法、均值法或者成果參照法來估計指標值。如果超過3年不可獲得，則將其去掉。對某些不容易定量的指標的量化問題，本著實用的角度，這里采用評價等級的方法確定。
　　3．2數據處理原始數據在進行分析之前，要先進行無量綱化處理。該文將原始數據處理為0～1的無量綱數據。
　　3．3對各子系統(tǒng)的評估利用MATIAB軟件實現基于實數遺傳算法的。下面是對石家莊生態(tài)城市各子系統(tǒng)的計算分析結果。
　　(1)資源支持子系統(tǒng)。2OO2～2003年資源支持發(fā)展平穩(wěn)，2OO4～2OO7年，該資源系統(tǒng)得到了較大發(fā)展�？萍妓�平、科技資源、文化狀況和城市基礎設施建設是主要影響指標。
　　(2)經濟發(fā)展能力子系統(tǒng)。除2001年經濟發(fā)展能力倒退之外，2OO0 2005年經濟發(fā)展能力一直以較快的速度發(fā)展，2005——2O07年發(fā)展能力平穩(wěn)。經濟競爭力、經濟運行效率、經濟水平和經濟推動力是主要影響指標。
　　(3)社會支持系統(tǒng)。除2001年社會支持系統(tǒng)得分有所下降外，其他年份均有所增長，2002年有1個陡增。社會保障、住房、信息獲取能力和社會公平是主要影響指標。
　　(4)環(huán)境支持子系統(tǒng)。2000～2O02年環(huán)境狀況一直處于下降趨勢，2003～2037年環(huán)境不斷改善。氣候變化、地表水、噪聲和大氣環(huán)境是主要影響指標。
　　(5)體制與管理子系統(tǒng)。2000～2001年得分下降，到2002年得分有1個陡增，隨后發(fā)展水平比較平穩(wěn)。科技投入、財政能力、環(huán)境管理和戰(zhàn)略實施是主要影響指標。
　　3．4對石家莊市的綜合評價為了更全面地分析石家莊生態(tài)城市的建設狀況，筆者對63個指標變量進行了綜合投影尋蹤法分析。石家莊市綜合評價得分(即投影值)為：
　　Zmax=(1．8802，1．8564，2．3935，2．8093，3．3172，4．1416，4．5966，5．6911)
　　石家莊生態(tài)城市評價體系測評得分排序為：2001年<2000年<2002年<2003年<2OO4年<2005年<20O6年<2O07年。即從2132年開始石家莊生態(tài)城市建設水平一直處于不斷提高中。根據最佳投影方向n，可進一步評價各指標對評價結果的影響程度。結果顯示，科技水平、科技投入、經濟競爭力和信息獲取能力對生態(tài)城市建設的影響最大，其次是城市基礎設施、資源利用率、經濟推動力、綜合管理能力、環(huán)境管理能力和水質，再次是文化狀況、水平和大氣狀況等，其他指標影響較小。
　　4結論
　　投影尋蹤方法在水質評價中得到廣泛應用，并被實踐證明是一種、合理的評價實現方法。該方法的核心是目標函數的確定和計算，其計算量非常大，而遺傳算法的引入使目標函數的實現變得容易，在推廣上起到重要作用。遺傳算法的進一步完善將是投影尋蹤法不斷完善的基礎。筆者首次將投影尋蹤法引入到城市評價中來，是一種大膽的科學的嘗試，在實證中也取得了較理想的結果。然而該方法的認可和推廣還有相當大的距離，還需要廣大研究者進行大量理論和實證研究來不斷完善該測評方法。隨著數據挖掘技術的不斷推廣，生態(tài)城市評價體系測評方法必將隨之進步。

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