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浅论投影寻踪法在生态城市评价中的应用

2017-01-30 01:04

摘要:将一种在在水质评价中得到广泛应用的评价方法——投影寻踪评价法引入生态城市评价领域中。采用基于实数遗传算法的投影寻踪评价法，以生态城市课题组建立的指标体系(指标涉及资源，经济，社会，环境，体制等各方面因素)为基础，利用M棚AB软件对石家庄市2000~~2007年的生态城市建设进行了评价。

关键词:投影寻踪法；生态城市评价；石家庄市

　　“生态城市”是20世纪80年代产生的一个全新概念，指将“生态系统”思想引入到城市建设和管理的过程中。它最早是由前苏联生态学家0．Yanitsky1971年在联合国教科文组织发起“人与生物圈计划(MAB)”时提出的。之后，很多学者都对其进行了研究，并给出了定义。如1984年城市生态学家0．Yanistky提出，生态城市是指自然、技术、人文充分融合，物质、能量、信息高效利用，人的创造力和生产力得到最大限度的发挥，居民的身心健康和环境质量得到维护，一种生态、高效、和谐的人类聚居新环境。美国生态学家R．Richard认为，生态城市即生态健康的城市，是低污、紧凑、节能、充满活力并与自然和谐共存的聚居地。虽然生态城市的概念尚处于不停的争论、探索、修改、完善之中，但在原则问题上，人们已经达成一些基本共识：“生态城市”的核心思想是它的区域整体观和可持续发展的生态观，且一般要求具有以下几种特性：和谐性、高效性、持续性、整体性、区域性、结构合理以及关系协调。
　　1生态城市测评方法概述
　　生态城市评价是生态城市建设的基础工作，一套科学客观的生态城市评价体系应具备以下功能：①帮助在操作层次理解什么是生态城市；②使城市建设转向生态城市建设；③衡量生态城市建设的趋势和速度，综合衡量生态城市各子系统的协调程度。 本文来自中国科教评价网
　　具体到测评方法而言，不同的测评方法从不同的角度描述指标体系的属性，由于各种方法的机理不同，方法的层次属性相异，在应用不同的测评方法时，测评的结果也存在差异。因此，要反映一个城市的全貌，体现上述生态城市的内涵要求，必须从多角度、全方位进行研究，这样得出的结论才能体现城市系统的本质和原貌。在数学分析方面，系统科学专家运用定量分析技术开发了几十种测评方法。目前，常用的主要有层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)，因子分析法(FactorAnalysis，FA)以及网络层次分析法(ANP)等。但是，这些方法都有其局限性。层次分析法对应生态城市评价是不适用的，因为指标之间是不完备、不互斥的；因子分析法是较常用且简单的方法，能够反映生态城市建设的大概状况，但会丢失部分信息；网络分析法能够比因子分析法更全面地反映生态城市的概况，但其前提是各因子之间的关系比较清晰，这一过程需要作大量的研究工作。该文借鉴在水质评价中得到广泛应用，并被实践证明比较科学、合理的评价方法——投影寻踪评价法，将其应用到生态城市评价体系中。
　　2基于实数遗传算法的投影寻踪评价法
　　投影寻踪评价方法是针对目前常规的系统综合评价方法的形式化、数学化等局限性，以及对某些高维、非线性、非正态评价问题的适应能力不强等不足之处，提出的一种由样本数据驱动的探索性数据分析方法。该方法的思路是把高维数据通过某种组合投影到低维子空间上，对于投影到的构形，采用投影指标函数(目标函数)来描述投影值暴露原系统综合评价某种分类排序结构的可能性大小，寻找出使投影指标函数达到最优(即能反应高维数据结构或特征)的投影值。然后根据该投影值来分析高维数据的分类结构特征(即寻求投影寻踪聚类评价模型)。其中，投影指标函数的构造及其优化问题是运用投影寻踪方法成功的关键。

本文来自中国科教评价网

　　遗传算法是解决函数优化问题的数据挖掘方法。遗传算法源于对生物系统所进行的计算机模拟研究，是Michigan大学的Holland教授及其学生根据生物模拟技术创造出来的自适应概率优化技术。遗传算法通过计算机编码实现模拟生物进化过程中的复制、交叉、变异、显性、倒位等遗传过程，实现系统设计、函数优化等复杂过程。它与传统的算法不同，传统的优化算法是基于1个单一的度量函数(评估函数)的梯度或较高次统计，以产生1个确定性的试验解序列。遗传算法不依赖于梯度信息，而是通过模拟自然进化过程来搜索最优解，它利用某种编码技术，作用于称为染色体的数字串，模拟由这些串组成的群体的进化过程。遗传算法是通过有组织、随机的信息交换来重新组合那些适应性好的串，生产新的串的群体。