灰色聚類算法在濟西濕地生態旅游多層次綜合評價中的應用

周紅霞

(濟南市長清區平安街道辦事處水利站，山東 濟南 250306)

張安妮

(山東黃河信息中心，山東 濟南 250013)

周方勇

(濟南市天橋黃河河務局，山東 濟南 250032)

2013-03-10

周紅霞(1971-)女，工程師，研究方向為農田水利、土木工程與水利工程信息化。

灰色聚類算法在濟西濕地生態旅游多層次綜合評價中的應用

周紅霞

(濟南市長清區平安街道辦事處水利站，山東 濟南 250306)

張安妮

(山東黃河信息中心，山東 濟南 250013)

周方勇

(濟南市天橋黃河河務局，山東 濟南 250032)

利用灰色聚類算法從地理條件、旅游資源和區域位置3個方面對濟南西部濕地發展生態旅游進行了綜合評價。結果表明，濟南西部濕地在水體質量、文化古跡、交通條件等5個指標上評價為優類；在自然生態、土地開發、城鎮分布等10個指標上評價為良類；在基礎設施指標上評價為中類。說明其區域位置優于旅游資源，旅游資源優于地理條件，該結果可為濟西濕地未來創造品牌，實現生態保護與經濟發展的互動，建立可持續性的發展模式提供了依據。

濕地；生態旅游；灰色聚類；評價指標

濟西濕地地處濟南市西部，交通便利，濕地水資源豐富，冬季氣候較為濕潤，夏季涼爽宜人，擁有優良的生態旅游觀光氣候，規劃設計符合土地的利用性、旅游性和可觀賞型。根據《山東濟西國家濕地公園總體規劃》及《濟南市西部地區發展規劃》，長清區平安街道辦事處充分利用南水北調干渠、玉清湖、黃河等自然資源，結合濕地的自然、文化特色，依循“一區、多點、生態產業鏈“的方式，開發生態旅游產業。該濕地面積約3300hm2，其中蘆葦地800hm2，荒草地200hm2，常年保有水量1000萬m3以上。

本研究采用灰色統計處理專家評估意見，并引入灰色聚類分析模型計算綜合評估值，擬通過對濟南西部濕地生態旅游產業進行一次客觀、公正、科學的多層次綜合評價，為濟南西部生態旅游資源開發建設提供科學有力的決策支持依據。

1 灰色聚類算法原理

灰色聚類是建立在灰數的白化函數生成的基礎上，將聚類對象對不同聚類指標所擁有的白化數，按n個灰類進行歸納整理，以判斷該聚類對象屬于哪一類的灰色統計方法[1]。

記i為聚類對象(i=1，2，3，…，n)；fjk為第j個聚類指標(j=1，2，3，…，p)，k為聚類灰類(k=1，2，3，…，m)；dij為第i個聚類對象對于第j個聚類指標所擁有的白化數(即聚類白化數)，其中，i∈1,2,3,…,n,j∈1,2,3,…,p。fjk為第j個聚類指標對第k個灰類的白化函數。其具體計算步驟為：

步驟1：根據給定的dij構造樣本矩陣D；

步驟2：確定灰類白化函數fjk：fjk表示第j個指標屬于第k灰類的白化函數。fjk(dij)為第i個聚類對象的第j個聚類指標屬于第k個灰類的白化權函數值。

步驟3：計算折算系數(聚類權)ηjk：

式中，m為總的指標個數，cjk為門閾值。

步驟4：確定σi;

σi=(σi1,σi2,…,σin)

其中

式中，n為總的灰類數。σik=max(σi1,σi2,…,σin)，則對象i屬于第k灰類。

2 灰色聚類算法在濟南西部生態旅游的評價過程

2.1 聚類對象和評價指標選取

本研究采用資源中心型評價指標體系(表1)，對濟南西部濕地生態旅游資源綜合評價，邀請7名專家分別對評價體系中的16個評價指標按4個灰類打分。其灰優類為4分，灰良類為3分，灰中類為2分，灰差類為1分[2]。7位專家對每一個評價指標分別給出的灰類分值詳見表1。

表1 濟南西部濕地生態旅游資源綜合評價量化得分表

2.2 灰色定權聚類評價應用設計

(1)確定評價灰色類 確定評價灰色類采用四級制，將等級分為優、良、中、差。設評價灰類的序號為1～4，即4個評價灰類，灰優類為4分以上及左邊，灰良類為3分左右，灰中類為2分左右，灰差類為1分以下及右邊。4個灰類對應的圖像[3]和相應的白化函數fk(k=1、2、3、4)如圖1所示,其中dij為第j個專家賦值第i個指標的分指為dij。

圖1 白化函數

(2)評價指標計算與量化 設灰類k共4類，k=1、2、3、4；評價指標i共16個，i=1、2、……、15、16；評價專家7人，每組1人，j=1、2、3、4、5、6、7；

白化函數fk對應灰優、灰良、灰中、灰差，分別是f1、f2、f3、f4，第j個專家賦值第i個指標的分值為dij；Nj為第j個評估指標[4]。

A.當評價指標i=1時，則可得7位專家(Nj=1)評估指標1為灰優的評價系數

=f1(d11)+f1(d12)+f1(d13)+f1(d14)+f1(d15)+f1(d16)+f1(d17)

=f1(3)+f1(2)+f1(3)+f1(2)+f1(2)+f1(3)+f1(4)

=0.75+0.5+0.75+0.5+0.5+0.75+1=4.75

同理，可得其余6位專家評估指標1為灰良的評價系數

h21=f1(3)+f1(2)+f1(3)+f1(2)+f1(2)+f1(3)+f1(4)

=1+2/3+1+2/3+2/3+1+2/3=5.67

以此類推，評估指標為灰中和灰差的系數

h31=0.5+1+0.5+1+1+0.5+0=4.5

h41=0

B．可求得專家評估指標1的總評價系數h1：

C．可求得評價指標1的評價權向量pi

評價指標1(自然生態)的權向量

p1=(p11,p21,p31,p41)=(0.3184,0.3800,0.3016,0)

D．判斷專家評估指標1(自然生態)所屬灰類：

MAX(0.3184,0.3800,0.3016,0)=0.3800=p21

所以評價指標l(自然生態)屬于灰良類取分值為3分。同理，可以求出評價指標i=2、3、……、16的所屬灰類及分值，結果如表2所示。至此，已采用灰色統計法獲得了專家評估評價指標所屬的類別和分值。

(3)灰色聚類評價應用 求濟南西部濕地旅游資源灰優類(k=4)的聚類系數

=0.75×0.3800+0.75×0.3594+……+0.75×0.3800=4.9998

計算出灰良類(k=3)λ12=5.3309；灰中類(k=2)λ13=2.2174；灰差類(k=1)λ14=0。

同理得出該旅游資源評價的聚類系數向量

λ1=(λ11,λ12,λ13,λ14)=(4.9998，5.3309，2.2174，0)

由于MAX(4.9998，5.3309，2.2174，0)=5.3309=λ21，k=3，可知濟南西部濕地生態旅游綜合評價結果為灰良類。

表2 綜合評價指標所屬灰類分布表

2.3 綜合評價結果

通過應用灰色聚類算法對濟南西部濕地生態旅游資源進行分析計算，可知濟南西部濕地生態旅游資源在水體質量、文化古跡、交通條件、客源分布條件和與附近景區比較5個指標上評價為優類[5]；在自然生態、土地開發、城鎮分布、旅游設施、氣侯條件、地質地形條件、動物、植物、民情民俗和景點特色10個指標上評價為良類；在基礎設施這項指標評價為中類。區域位置優于旅游資源，旅游資源優于地理條件。

3 小結

本研究采用灰色聚類數據挖掘算法對濟南西部濕地生態旅游進行了綜合評價，通過對其旅游資源16個指標進行聚類分析，得到其旅游資源所屬灰類，這對發展濟南西部生態旅游工作具有理論和現實指導意義。從總體上看，該方法原理清晰，計算簡單，所需樣本量小，可為旅游開發決策者提供科學化和規范化的有效參考，但該法也存在一些需要改進的地方，如評價指標的選取和完善、合理樣本量的確定等。

[1]易德生，郭 萍.灰色理論與方法[M].北京：石油工業出版社,1992.

[2]汪俠，顧朝林，梅 虎.多層次灰色評價方法在旅游者感知研究中的應用[J].地理科學,2007，27(1):121-126.

[3]保繼剛，楚義芳.旅游地理學[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4]朱曉華，楊秀春，蔡運龍.基于灰色系統理論的旅游客源預測模型——以中國入境旅游客源為例[J].經濟地理,2005，25(2)：232-235.

[5]劉思峰，郭天榜.灰色系統理論及其應用[M].北京：科學出版社，2000.

F590.3

A

1673-1409(2013)11-0026-04