基于六角格的劃界方案線資源分配評價方法

武麗麗，徐　青，華一新

(1.信息工程大學導航與空天目標工程學院，河南鄭州450052；2.信息工程大學地理空間信息學院，河南鄭州450052)

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基于六角格的劃界方案線資源分配評價方法

武麗麗1，徐青2，華一新2

(1.信息工程大學導航與空天目標工程學院，河南鄭州450052；2.信息工程大學地理空間信息學院，河南鄭州450052)

摘要：針對傳統陸地邊界劃界中方案評價存在的層次性較差、詳細程度不高、評價模型的針對性不強、賦權方式過于主觀等突出問題，提出基于六角格的劃界方案線資源分配評價方法。文中方法以六角格陸地邊界環境模型為基礎，包括資源分配定量評價和資源分配綜合評價兩部分。其中資源分配定量評價主要以統計圖表的方式直觀地展示出方案線兩側的資源分配結果；資源分配綜合評價選取基于熵權AHP的模糊綜合評價方法，能夠定性得出多條方案線的優劣次序。通過實驗，證明這兩種方法有效可行，能夠較好地解決陸地邊界劃界中方案線的評估問題，輔助決策者優選出最佳方案線。

關鍵詞：邊界；方案線；六角格；資源分配；評價

劃界方案線是指在陸地邊界談判過程中提出或擬定的爭議區分割線。該分割線將原本完整的爭議區分為兩部分，區域內的面積及各項資源也隨之一分為二。對于不同的劃界方案線，其分配結果不盡相同。只有通過評價與分析，才能夠合理有效地掌握分配結果，對方案的預期效果做出判斷，優選出對己方最為有利的方案線，進而提高劃界決策的正確性，最大限度地獲取邊界利益。

對于劃界方案線的分析與評價，國內外很多學者都做過相關研究，總結起來存在如下問題：

1)評價方式過于簡單。以往的方案線的評價大多是通過不同專題圖層之間的疊置分析來提取評價信息。這樣的分析與評價方式不僅過于簡單詳細程度不高，而且缺乏層次性。

2)評價方法的針對性不強。已有方案評價方法都是泛泛而談，方案評價與方案生成相脫節，不能較好地兼顧已有的數據處理結果與方案線的生成環境。

3)賦權方式過于主觀。已有的方案線綜合評價中對評價指標的賦權方式多采用層次分析法[1]。這種方法主要依靠人的主觀經驗分配權重，客觀性較差。

為此，本文提出了基于六角格的陸地邊界環境模型，在此基礎上構建了綜合評價指標體系，設計了資源分配定量評價以及基于熵權_AHP的資源分配模糊綜合評價兩種方法對方案線的資源分配結果進行評估，克服了以上問題并進行實驗，驗證了它們在方案評價過程中的有效性。

1六角格陸地邊界環境模型

各類信息連續分布的爭議區域內，劃界方案有無窮多種，若不加處理將很難找到滿足多種條件的最佳方案線，同時也很難對已有的方案線進行定量評估。而造成這一現狀最主要的原因就是地理空間信息的連續性，為此首先應將爭議區域內的邊界信息離散化。針對陸地邊界的特殊情況，鑒于六角格描述的方向較多、鄰近分析簡便等特性，本文選擇了六角格作為信息離散化的基本圖形。以此為基礎，通過對陸地邊界區域的分析，構建基于六角格的陸地邊界環境模型。該模型首先將陸地邊界區域進行六角格剖分，然后整理區域內的信息類型，將重要信息按照某種規則映射到剖分后的每一個六角格單元內。在此基礎上，模型提供相關的分析功能，不僅能夠使邊界信息離散化，而且為進一步分析與評價，尤其是劃界方案線的擬定奠定了基礎。以該模型為基礎，劃界方案線就是若干六角格單元中心點的連接線，如圖1所示。

圖1　初始方案線輔助生成問題分析圖

2綜合評價指標體系構建與處理

劃界條件不同，在六角格陸地邊界環境模型基礎上生成的劃界方案線就不同。對于不同的劃界方案線，到底哪條對我方更有利需要構建統一的綜合評價指標體系判斷其優劣性。

2.1　構建原則

劃界評價指標層次結構的建立，應兼顧以下原則[2-3]：

1)應能反映劃界區域實際。所選取的指標應真實反映爭議區的自然社會狀況，其對劃界的影響程度并兼顧當地的進展情況。

2)應區分出影響因素主次。各因素對劃界的影響和作用不同，建立劃界評價指標層次結構時要分清主次，進而提高評價工作的效率。

3)應具有可操作性。各劃界評價指標不僅要簡單明確，還應該能夠方便地從已有的劃界研究成果中獲取，具有一定的可操作性。

2.2　指標的選取與構建

影響劃界評價的數據信息極為復雜，為了將這些數據信息集成為一個有序的數據集合體，便于管理和使用，就需要對這些信息進行分層，建立一個合理的因素指標層次結構，這也是層次分析法的主要體現之處。通過對劃界影響因素的分析，結合上述評價原則，分析已有的專題資源成果，并參考地學和社會學方面有關環境、社會發展、區域重要性等方面的評價指標研究情況，將資源分配綜合評價指標劃分為自然資源因素、社會資源因素和預期效果三大類，各大類又細分若干小類，其層次結構如圖2所示。

圖2　方案線資源綜合評價指標體系

自然資源因素：自然資源包括土地面積、礦產資源、水文資源、生物資源、旅游資源5類有代表性的資源。其中，土地資源潛力綜合了土地利用現狀、土地資源潛力兩方面的內容；礦產主要是統計各種礦藏種類、成礦特征、數量和分布的基礎上，綜合產能和潛力而形成的綜合分類評價[4-7]。

人文資源因素：主要選取人口資源狀況、經濟發展情況、交通狀況、社會穩定等影響社會經濟評定的因素作為人文資源的內容[8-9]。

預期效果：主要是將專家的分析能力因素考慮在內，通過專家的決策，彌補計算機分析能力的不足。主要選取了戰略意義評價、持續發展能力、安全影響評價、對方可接受度、管理難易度5個指標。

2.3　指標的處理

對于優選得來的各項指標，它們之間存在不可公度性和矛盾性。為了消除這些差異對評價結果的影響，應該對這些指標對應的數據進行處理。其中，指標對應的數據類型不同，具體的處理方式也不相同。

2.3.1　定量指標的同量化處理

定量指標是指能夠用準確的數據衡量的指標，如人口總量、礦產總量等。對于這類指標，由于各指標的量綱、數量級不同，若不轉化成同一量綱的數值，就無法進行綜合評價。對于此類指標應該首先進行同量化處理[10-12]。同量化處理的方法是設計合理的準則，利用一定的數學變換，把量綱、性質各異的指標值轉化為可綜合處理的量化值，通常情況下是將各指標值統一變換至0~1或0~10之間。

假設評價指標為xj(j=1,2,…,m)，其對應的觀測值為{xij|i=1,2,…,n;j=1,2,…,m}。利用極值處理方法可對指標觀測值進行如下轉換：

式中，Mj=Max{xij},mj=Min{xij}。

2.3.2　定性指標的分級與賦值

定性指標是指不能用數量準確衡量或描述的指標，如礦產資源的質量、管理的難易程度等。對于這類指標要在分析和研究的基礎上，通過專家進行綜合評定，首先擬定綜合評價指標的量化標準，再確定隸屬登記，最后調整分級次序，為指標設定對應的量化數值。表1是方案線綜合評價的指標分級量化表。

3方案線資源分配評價內容

在確定了綜合評價指標體系并對其進行了處理之后，便可進行具體的評價。在此對于劃界方案線的劃分結果，從定量評價和綜合評價兩方面對其進行分析。

表1　資源分配分級量化表

注：其他定性指標的量化標準，可以根據其所屬的領域知識和專家知識設定。

3.1　基于六角格的資源分配定量評價

基于六角格的方案線定量評價是指將一條或多條方案線下劃界雙方的重要信息量值統計出來并以統計表或圖的形式展示給決策者，使決策者自己從這些數據和圖表中發現信息。以往對方案線的定量評價是通過圖層疊加來實現信息統計的，數據處理方式雖簡單但不夠靈活，不適合于基于六角格的陸地邊界環境模型。而本文提出的基于六角格的方案線定量評價方法彌補了這一缺點，其首先在六角格陸地邊界環境模型基礎上確定方案線的位置，并對爭議區域進行分割，明確甲乙雙方所屬區域以及甲乙雙方所占有的六角格單元，然后選定需要評價的資源類型及對應的資源屬性項，統計并評價甲乙雙方格網內的面積及資源屬性值。最后，將分析評價后的結果以圖形或列表方式進行展示。它能夠根據模型詳略程度變化，實時計算出對方案線的評價結果。具體實現流程如圖3所示。

圖3　方案線的資源分配定量評價流程

3.2　基于熵權_AHP的資源分配綜合評價

在資源分配定量評價基礎上，可以進一步了解方案線的資源分配情況，在此本文提出了基于熵權_AHP的資源分配模糊綜合評價模型[13-14]。該評價方法是將熵權_AHP模糊綜合評價方法應用于資源分配中，進而得到一條或多條方案線的資源分配綜合結果。相較于其他評價方法，該方法的具體實現流程如圖4所示。

1)構建資源分配綜合評價指標體系。

2)建立資源分配評價指標因素集U={U1,U2,…,Un}，其中指標因素i還可以細分為m個子因素集Ui={Ui1,Ui2,…,Uim}。

3)建立評語集，用V={V1,V2,…,Vk}表示。在本模型中，k=5，表示資源分配綜合評價的評語集為V={占區域總體資源很少，占區域總體資源較少，占區域總體資源持平，占區域總體資源較多，占區域總體資源很多}。

4)通過定性評價指標分級與賦值方法為定性評價指標賦值；通過六角格陸地邊界環境模型提取方案線兩側甲乙雙方的六角格單元信息，參照定量評價指標的同量化處理方法為定量評價指標賦值。

5)利用資源分配綜合評價指標值及評語集，得到單因素模糊評估矩陣Ri。

其中：m為評價指標集Ui中的元素個數，n為評價集V中的元素個數。

6)利用層次分析法計算資源分配綜合評價體系中各指標的主觀權重，記為w′。

7)利用熵權法計算資源分配綜合評價體系中各指標的客觀權重，記為wj″。

8)確定評價指標的組合權重，記作wj，其中

9)根據模糊理論，運用模糊矩陣的合成運算B=W×R，得到方案線的綜合評價值并根據隸屬度原則Bk=max(b1,b2,…,bm)，確定初始方案線所屬的資源分配等級Vk。當有多條方案線進行綜合評價時，可通過比較其綜合評價值，達到方案線優選的目的。

4實驗驗證

前面介紹了資源分配定量統計與評價及基于熵權_AHP的資源分配模糊綜合評價的具體實現過程，下面通過具體實例來驗證方法的有效性。

4.1　資源分配定量評價實例

首先，對于某爭議區域Q，構建基于六角格的三層陸地邊界環境模型。在此基礎上，按照面積比為1∶1，資源分配類型為礦產資源型，生成方案線得到如圖5的劃界結果。

圖5　某初始方案線生成略圖

對于該方案線進行資源分配定量評價，雙方各項指標的量值對比情況如圖6所示，多條方案線的定量評價結果類似。

圖6　某方案線資源分配定量評價結果圖

4.2　資源分配綜合評價實例

在定量評價基礎上，可以對若干條方案線進行綜合評價。按照以上綜合評價流程，首先利用層次分析法，確定評價指標的主觀權重w′。將準則層各指標兩兩比較，確定相對重要性并賦值，構建準則層相對于目標層的權重判斷矩陣

構建指標層相對于準則層的權重判斷矩陣，分別為

于是可得到各指標項對應的主觀權重，如表2所示。

表2　資源分配綜合評價指標主觀權重

確定評價指標的客觀權重w″。不同的初始方案線，對區域的劃分結果不同，假設有3條方案線，對應著3種不同的資源分配結果，將其各指標對應的值歸一化處理得到表3的結果。

表3　資源分配綜合評價指標歸一化結果

表4　綜合評價指標主、客觀及綜合權重

根據組合權重值和模糊評估矩陣求得各方案線的綜合評價結果為

B=W·R(0.754 2，0.701 6，0.213 6).

由此可知，方案線1的資源分配結果占區域總體資源最多是最佳方案線，其次為方案線2，最差為方案線3。

5結束語

針對陸地邊界劃界的實際情況，本文提出了基于六角格的資源分配評價方法。該方法具體包括基于六角格的資源分配定量評價和基于六角格的熵權_AHP模糊綜合評價兩部分內容。其中，基于六角格的資源分配定量評價對劃界方案線兩側的資源分配情況進行了定量統計，使得決策者對方案線下各資源分配情況有了詳細的了解。基于六角格的熵權_AHP模糊綜合評價是在六角格陸地邊界環境模型基礎上，以模糊綜合評價法為主線，將AHP法與熵權法相結合，對劃界方案線的資源分配結果得出一個綜合評判。總之，這兩種方法克服了以往方案線分析與評價中存在的諸多問題，從定量和定性兩方面得出劃界方案線的資源分配結果，為多條方案線的評價與優選提供了工具。

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[責任編輯：劉文霞]

Evaluation method for resource distribution of demarcation line based on hexagon

WU Li-li1,XU Qing2,HUA Yi-xin2

(1.College of Navigation & Aerospace Engineering,Information Engineering University,Zhengzhou 450052,China;2.College of Geographic Information,Information Engineering University,Zhengzhou 450052,China)

Abstract：For the problems such that the hierarchy is poor,the level of detail is not high,the target of the evaluation model is not strong and the weighting methods are too subjective and other serious problems exist in the traditional borderland demarcationevaluation,the paper puts forward a method of evaluation method for the resource distribution of demarcation line based on the hexagon.This method is based on the hexagon land boundary environment model,including two parts of the quantitative evaluation and comprehensive evaluation.Among them,the quantitativeevaluation mainly shows the resource distribution results on both sides of the demarcation line in the way of statistical charts；the comprehensive evaluation selects the fuzzy comprehensive evaluation method based on entropyAHP which can draw the priority order qualitatively.Through the experiment,it proves the feasibility and validity of these two methods,which can be a good solution to the land border demarcation line evaluation problem,and help decision-makers choose the best demarcation line.

Key words：borderland；demarcation line;hexagon;resourcedistribution；evaluation

作者簡介：武麗麗(1984-)，女，講師，博士.

基金項目：國家科技支撐計劃資助項目(2012BAK12B00)

收稿日期：2014-10-11

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：1006-7949(2015)12-0062-06