基于標準差方法的地緣環境單元劃分研究

陳 健，李宏偉，張 斌

(信息工程大學 地理空間信息學院，河南 鄭州 450001)

基于標準差方法的地緣環境單元劃分研究

陳 健，李宏偉，張 斌

(信息工程大學 地理空間信息學院，河南 鄭州 450001)

地緣環境是由地理位置相互聯系并產生關系的環境。文中提出將地緣環境指標分為本底、關聯及位勢3大類，其中本底指標又被分為社會經濟、政治軍事、戰略資源和生態環境4類，各類又被細分為4個子類，各指標之間可以通過加權疊加方法進行綜合生成指標體系。標準差反映數據與其平均值之間的離散程度。文中以標準差法為劃分方法，以地緣環境指標體系及其加權疊加為劃分依據，對我國周邊地緣環境中的敏感地區之一——南亞進行了地緣環境單元劃分實驗。實驗結果表明標準差方法在地緣環境單元劃分中表現有效且準確。

南亞；地緣環境；指標體系；標準差法；單元劃分

我國鄰國眾多，歷史遺留問題以及各種矛盾和利益交織在我國周邊，地緣環境極其復雜。隨著全球化的不斷發展，我國與周邊國家的關系變得更加復雜和密切，因此對我國周邊地緣環境進行單元劃分，了解我國周邊地緣環境現狀，對于我國的可持續發展具有重要的應用價值和現實意義。

1 地緣環境指標體系

1.1 指標選取原則

根據研究的需要，不同研究領域有不同的指標選取和建立原則，但很多原則是通用的。本文在總結各研究領域指標選取與建立原則[1-3]的基礎上，通過深入研究地緣環境相關領域，提出地緣環境指標的選取原則：

1)系統性原則：也稱為整體性原則，指要求將地緣環境視為一個系統，以系統整體的優化為準；

2)綜合性原則：任何整體都是由一些要素為特定目的綜合而成，要注重多因素的綜合性分析；

3)層次性原則：地緣環境指標體系由多個層次組成，同一層次和不同層次之間都有著必然的聯系；

4)真實性原則：地緣環境指標的選取必須可靠真實，具有客觀性；

5)可獲取原則；

6)可比性原則。

除以上原則外，地緣環境的指標選取還應該遵循科學性原則、有代表性原則、可應用性原則及簡潔性原則等。

1.2 地緣環境指標體系構建

地緣環境指標包羅萬象，在深入研究地緣環境所涉及指標的基礎上，本文將地緣環境指標體系劃分為3大類，深度為3級，如圖1所示。限于篇幅，文中只詳細列出本底指標。

圖1 地緣環境指標體系(本底指標)

2 地緣環境指標綜合

2.1 數據標準化處理

在利用現有數據進行分析之前，通常需要先將數據進行標準化處理，然后再利用標準化后的數據進行分析。數據標準化處理主要包括數據同趨化處理和無量綱化處理[4-5]。

1)數據同趨化。數據同趨化主要是解決不同性質數據問題。將不同性質的指標數據直接進行加總求和并不能正確反映不同要素作用力的綜合結果，必須考慮改變逆指標數據性質，使所有指標的作用力同趨化，然后再加總求和才能得出正確結論。

2)數據無量綱化。數據無量綱化主要解決數據可比性問題。除去數據的單位限制，將數據轉化為沒有量綱的純數值，這樣便于不同單位或量級指標進行加權和對比分析。

本文采用Min-Max方法將指標數據歸一化到[0，1]之間，見式(1)。

(1)

式中：Vij表示第j個區域的第i項指標的歸一化值；Aij表示第j個區域第i項指標原始值；min(Ai)表示同一尺度上所有區域第i項指標的最小值；max(Ai)表示同一尺度上所有區域第i項指標的最大值。

2.2 指標權重計算

計算指標權重的方法多種多樣[6]，在綜合比較分析各種方法的基礎上，本文選用離差系數法計算指標的權重值。

1)計算指標初始權重，為

(2)

2)初始權重歸一化，為

(3)

2.3 指標加權疊加

通過本文2.1所得到的指標數據歸一化值和2.2所得到的指標權重值，可以獲得指標組合而成的指標體系的值，見式(4)。

(4)

同理，通過式(4)可以獲得同一尺度所有研究區域的指標體系的值，研究區域j編號從0到n，n+1為同一尺度參與分析的研究區域的個數。

3 地緣環境單元劃分

3.1 劃分原則

1)地帶性與非地帶性相結合。地帶性與非地帶性是地表自然界最基本的地域分異規律，只有二者結合才能體現不同尺度的空間分異特征；

2)綜合分析與主導因素分析相結合[3,7]。在劃分或合并過程中需要綜合分析各種要素相互作用的關系，找出主導或關鍵要素，選取主導要素作為依據或賦予主導要素以較大的權重；

3)發生學原則。從一個區域單元的形成原因及其發展來進行區域系統的劃分與合并；

4)相對一致性。在劃分和合并自然地緣單元時必須注意自然綜合體內部的一致性；

5)地域共軛性。共軛主要反映在毗鄰地域系統之間的相互作用；

6)自上而下順序劃分；

7)自下而上逐級合并。

3.2 劃分方法

3.3 劃分結果對比與分析

南亞是中國周邊地緣環境中最敏感的地區之一，本文以南亞為實驗區域，采用1倍標準差進行地緣環境單元劃分,劃分的實驗結果如圖2～6所示。劃分實驗是在省邦層次進行的，但是由于南亞某些區域的地緣環境指標數據收集困難，因此實驗結果圖中存在地區及國家級地緣環境單元。

圖2 南亞地緣環境之社會經濟單元劃分

由圖2得知，南亞社會經濟共被分為5種單元，總體可以分為西北部落后區域、中部一般區域以及西南部的較發達區域3大類。

圖3 南亞地緣環境之政治軍事單元劃分

由圖3得知，南亞政治軍事共被分為5種單元，總體可以分為北部、東部以及西南部較差區域和中部一般區域兩大類。

由圖4得知，南亞戰略資源共被分為4種單元，總體可以分為西部和西南部資源較豐富區域和大部貧瘠區域兩大類。

圖4 南亞地緣環境之戰略資源單元劃分

由圖5得知，南亞生態環境共被分為6種單元，總體可以分為北部環境惡劣區域、中部環境一般區域以及東部沿海的環境優良區域3大類。

圖5 南亞地緣環境之生態環境單元劃分

由圖6得知，南亞總體地緣環境共被分為6種單元，總體可以分為北部總體較差區域、中部總體一般區域以及南部總體較好區域3大類。

圖6 南亞總體地緣環境單元劃分

4 結束語

南亞是我國周邊地緣環境中最敏感的地區之一，本文在省邦級層次上，基于標準差法對南亞本底指標中社會經濟、政治軍事、戰略資源以及生態環境4個方面進行地緣環境單元劃分，結果清晰明了。最后，本文對南亞地緣環境進行了總體劃分和評價分析，將南亞總體地緣環境劃分為6種單元共3大類，包括北部總體較差區域、中部總體一般區域及南部總體較好區域。 在地緣環境單元劃分過程中，需注意以下幾個問題：

1)指標體系有待完善。文中所構建的指標體系是經過多位專家討論后決定的，具有較高的權威性，但尚需進一步的討論和完善。

2)保證數據獲取的質量。數據是地緣環境單元劃分的基礎。收集到的地緣環境數據的質量關系到地緣環境單元劃分結果的準確與否。

3)分類數目。標準差分類法的分級數目由數據本身決定，不能人為進行設定。

4)尺度變換。地緣環境單元劃分可以分為區域層次、國家層次、地區層次、省邦級層次等。在劃分過程中，尺度變換可以引起指標體系的變化并影響劃分的結果。

[1]指標體系建立的基本原則. http://wenku. baidu.com/view/4cae9df1f61fb7360b4c656 b.html,2011.12.27/2014.1.23.

[2]指標體系構建的整體原則和單個指標選擇的原則.http://zhidao.baidu.com / link ?url=eQg1vwaOv9-28Mz MxuUxugv JFx_oYf2g0n2h2l_ 7VKOZpdjw L6 MfAT tcScQb_oW0E_5H4PuTg8wFC6dpikd-ua, 2013.1.13/2014.1.23.

[3]鄭度,傅小峰.關于綜合地理區劃若干問題的探討[J].地理科學,1999, 19(3),194-196.

[4]數據標準化. http://baike.baidu.com/ link?url=yerRxMsB2G0ZTGPyD-3-NAF7Ub9o6rS6Evw-Px1tZOhV 49rXCE 37bV2SvUZMc4Px,2014.1.16/2014.1.23.

[5]數據標準化處理. http://wenku.baidu. com/view/10b2bec14 0289 15f80 4dc28 9.html, 2011.8.4/2014.1.23.

[6]熊金華,曹亞妮,程越.基于統計分析方法的地理要素現實重要性確定研究[J].測繪工程,2012,21(3),28-29.

[7]鄭度,周成虎.地理區劃與規劃詞典[M].北京:中國水利水電出版社，2012.

[8]數據分析:分級的概念和目的. http:// w ww.docin.com/p-635306964.html. 2011.11. 21/2014.1.23.

[責任編輯：張德福]

Research on geographical environment unit division based on the method of standard deviation

CHEN Jian, LI Hong-wei, ZHANG Bin

(Institute of Geospatial Information,Information Engineering University, Zhengzhou 450001,China)

Geographical environment is arisin g from the geographical position linkages. The geographical environment indicators are deeply studied and summed up here, and then divided into the background, the associated and the potential. The background indicators are divided into four categories, such as the socio-economic, the political and military, the strategic resources and the ecological environment, which can be divided into more sub-indexes. While the sub-indexes can be integrated to comprehensive indicator system by weighted stacking method. The standard deviation classification method reflects on how the data varies from the mean. The experiment of Chinese surrounding geographical environment unit division has been done based on the standard deviation method, the geographical environment indicator system and the weighted stacking method, taking South Asia as an example. The result indicates that standard deviation method is of high accuracy and efficiency on the geographical environment unit division.

south asia; geographical environment; indicator system; standard deviation method; unit division

2014-01-25

國家自然科學基金資助項目(41140012；41271392)

陳 健(1985- )，男，博士研究生.

P208

：A

：1006-7949(2014)08-0006-04