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論投影尋蹤法在生態(tài)城市評價中的應(yīng)用
作者：秦偉偉 王卓琳 任文隆摘要:將一種在在水質(zhì)評價中得到廣泛應(yīng)用的評價方法——投影尋蹤評價法引入生態(tài)城市評價領(lǐng)域中。采用基于實數(shù)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(biāo)體系(指標(biāo)涉及資源，，社會，環(huán)境，體制等各方面因素)為基礎(chǔ)，利用M棚AB軟件對石家莊市2000~~2007年的生態(tài)城市建設(shè)進(jìn)行了評價。
論文關(guān)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(jì)80年代產(chǎn)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(shè)和管理的過程中。它最早是由前蘇聯(lián)生態(tài)學(xué)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(xué)者都對其進(jìn)行了研究，并給出了定義。如1984年城市生態(tài)學(xué)家0．Yanistky提出，生態(tài)城市是指、技術(shù)、人文充分融合，物質(zhì)、能量、信息高效利用，人的創(chuàng)造力和生產(chǎn)力得到最大限度的發(fā)揮，居民的身心健康和環(huán)境質(zhì)量得到維護(hù)，一種生態(tài)、高效、和諧的人類聚居新環(huán)境。美國生態(tài)學(xué)家R．Richard認(rèn)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(jīng)達(dá)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(jié)構(gòu)合理以及關(guān)系協(xié)調(diào)。
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(shè)的基礎(chǔ)工作，一套客觀的生態(tài)城市評價體系應(yīng)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(shè)轉(zhuǎn)向生態(tài)城市建設(shè)；③衡量生態(tài)城市建設(shè)的趨勢和速度，綜合衡量生態(tài)城市各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度。
∩能密集，最好凝聚成若干個點團(tuán)；而在整體上，投影點團(tuán)之間要盡可能散開�；诖耍瑯�(gòu)造投影指標(biāo)函數(shù)。
步驟3：優(yōu)化投影指標(biāo)函數(shù)。當(dāng)各指標(biāo)值的樣本集給定時，投影指標(biāo)函數(shù)只隨著投影方向的變化而變化。不同的投影方向反應(yīng)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，最佳投影方向就是最大可能暴露高維數(shù)據(jù)某類特征結(jié)構(gòu)的投影方向，可通過求解投影指標(biāo)函數(shù)最大化問題來估計最佳投影方向。這是一個復(fù)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(nèi)部染色體信息交換機(jī)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(jù)步驟3求得投影值，并進(jìn)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(yīng)用
3．1數(shù)據(jù)的收集和處理指標(biāo)體系含5個子系統(tǒng)，63個指標(biāo)分量。數(shù)據(jù)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(wǎng)，石家莊市商務(wù)局，河北省環(huán)境保護(hù)局公眾網(wǎng)，中國生態(tài)網(wǎng)，石家莊發(fā)展和改革委員會網(wǎng)站，地方志網(wǎng)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(biāo)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(biāo)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(shù)據(jù)處理原始數(shù)據(jù)在進(jìn)行分析之前，要先進(jìn)行無量綱化處理。該文將原始數(shù)據(jù)處理為0～1的無量綱數(shù)據(jù)。
3．3對各子系統(tǒng)的評估利用MATIAB軟件實現(xiàn)基于實數(shù)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(jié)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。科技水平、科技資源、文化狀況和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是主要影響指標(biāo)。
(2)經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力子系統(tǒng)。除2001年經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力倒退之外，2OO0 2005年經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)競爭力、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)水平和經(jīng)濟(jì)推動力是主要影響指標(biāo)。
(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(biāo)。
(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(biāo)。
(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)�？萍纪度搿⒇斦芰�、環(huán)境管理和戰(zhàn)略實施是主要影響指標(biāo)。
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(shè)狀況，筆者對63個指標(biāo)變量進(jìn)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(shè)水平一直處于不斷提高中。根據(jù)最佳投影方向n，可進(jìn)一步評價各指標(biāo)對評價結(jié)果的影響程度。結(jié)果顯示，科技水平、科技投入、經(jīng)濟(jì)競爭力和信息獲取能力對生態(tài)城市建設(shè)的影響最大，其次是城市基礎(chǔ)設(shè)施、資源利用率、經(jīng)濟(jì)推動力、綜合管理能力、環(huán)境管理能力和水質(zhì)，再次是文化狀況、水平和大氣狀況等，其他指標(biāo)影響較小。
4結(jié)論
投影尋蹤方法在水質(zhì)評價中得到廣泛應(yīng)用，并被實踐證明是一種、合理的評價實現(xiàn)方法。該方法的核心是目標(biāo)函數(shù)的確定和計算，其計算量非常大，而遺傳算法的引入使目標(biāo)函數(shù)的實現(xiàn)變得容易，在推廣上起到重要作用。遺傳算法的進(jìn)一步完善將是投影尋蹤法不斷完善的基礎(chǔ)。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(xué)的嘗試，在實證中也取得了較理想的結(jié)果。然而該方法的認(rèn)可和推廣還有相當(dāng)大的距離，還需要廣大研究者進(jìn)行大量理論和實證研究來不斷完善該測評方法。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷推廣，生態(tài)城市評價體系測評方法必將隨之進(jìn)步。
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