基于ANN適宜性評(píng)價(jià)的特色小鎮(zhèn)發(fā)展研究*

金周益

（1.浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑藝術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310058；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.杭州浙家景觀設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310058）

現(xiàn)階段，我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展主要以城鄉(xiāng)一體、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、節(jié)約集約、產(chǎn)業(yè)互動(dòng)、和諧發(fā)展、生態(tài)宜居為特征，特色小鎮(zhèn)屬于城鎮(zhèn)發(fā)展必然產(chǎn)物。特色小鎮(zhèn)并非行政區(qū)劃層面的“鎮(zhèn)”，而是按照開放、綠色、協(xié)調(diào)、創(chuàng)新、共享的發(fā)展建設(shè)理念，按照當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，準(zhǔn)確定位，發(fā)展當(dāng)?shù)靥厣a(chǎn)業(yè)，進(jìn)而推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 ANN相關(guān)概述

1.1 ANN簡(jiǎn)介

ANN中文為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，指的是大量處理單元相互連接而形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)人腦的組織結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行某種簡(jiǎn)化、抽象與模擬。ANN（Artificial Neural Network），通過(guò)數(shù)字模型對(duì)神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行模擬，屬于以大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)所構(gòu)建的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。ANN分為單層與多層，各層包含大量神經(jīng)元，神經(jīng)元間通過(guò)帶可變權(quán)重的有向弧互相連接，網(wǎng)絡(luò)對(duì)已知的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練學(xué)習(xí)，對(duì)神經(jīng)元的連接權(quán)重進(jìn)行不斷調(diào)整，達(dá)到處理信息、模擬輸入輸出之間關(guān)系的目的。其不需了解輸出與輸入間確切關(guān)系，不需依靠大量的參數(shù)，僅需了解造成輸出信息變化的非恒定因素（非常量性參數(shù)）[1]。相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理方式，ANN在模糊數(shù)據(jù)、非線性數(shù)據(jù)、隨機(jī)數(shù)據(jù)處理中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)信息模糊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模大的系統(tǒng)更為適用。ANN具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)性能，容錯(cuò)性強(qiáng)，能夠進(jìn)行仿真、識(shí)別二值圖像、模糊控制和預(yù)測(cè)，是準(zhǔn)確處理非線性系統(tǒng)的有效工具。ANN應(yīng)用的主導(dǎo)思想包括功能主義和結(jié)構(gòu)主義。其中，功能主義逐漸成為傳統(tǒng)的智能理論研究的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)主體則是從人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)分析方面著手，圍繞人腦結(jié)構(gòu)主要特征，對(duì)簡(jiǎn)單非線性的神經(jīng)元間靈活、復(fù)雜的連接關(guān)系進(jìn)行研究，對(duì)人腦認(rèn)識(shí)過(guò)程進(jìn)行深刻揭示，建立ANN理論。

1.2 ANN的應(yīng)用

在SCM環(huán)境中應(yīng)用ANN進(jìn)行合作合辦綜合性評(píng)價(jià)選擇，構(gòu)建和人類思維定量、定向相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)模式。學(xué)習(xí)給定的樣本模式，取得評(píng)價(jià)專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷、目標(biāo)意義傾向，綜合評(píng)價(jià)合作伙伴時(shí)，此方式能夠再現(xiàn)專家經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)以及直覺(jué)思維，實(shí)現(xiàn)定量分析和定性分析互相結(jié)合，能夠確保合作伙伴評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性。評(píng)價(jià)指標(biāo)獲取評(píng)價(jià)值，由于各個(gè)指標(biāo)間沒(méi)有統(tǒng)一度量標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法直接進(jìn)行分析、比較，對(duì)輸入的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算存在一定的影響，所以綜合評(píng)價(jià)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前，應(yīng)當(dāng)先把輸入評(píng)價(jià)值經(jīng)隸屬函數(shù)作用轉(zhuǎn)變?yōu)閇0，1]區(qū)間值，將評(píng)價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)無(wú)量綱化，用作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入，便于ANN能夠?qū)Χㄐ浴⒍恐笜?biāo)進(jìn)行處理。

2 基于ANN適宜性評(píng)價(jià)的特色小鎮(zhèn)框架構(gòu)建

評(píng)價(jià)特色小鎮(zhèn)適宜性，一是要分析特色小鎮(zhèn)的類型，對(duì)特色小鎮(zhèn)各類特色進(jìn)行識(shí)別。二是建立預(yù)測(cè)指標(biāo)，大量搜集縣域指標(biāo)數(shù)據(jù)，按照預(yù)測(cè)值明確適宜特色小鎮(zhèn)的發(fā)展類型。筆者以浙江省為案例進(jìn)行分析研究。

2.1 特色小鎮(zhèn)的分類和特征識(shí)別

以浙江省特色小鎮(zhèn)的產(chǎn)業(yè)類別為基礎(chǔ)，綜合大眾、學(xué)者認(rèn)同的當(dāng)?shù)靥厣℃?zhèn)分類：時(shí)尚創(chuàng)意類型、交通區(qū)位類型、金融類型、特色產(chǎn)業(yè)類型、高端制造類型、新興產(chǎn)業(yè)類型、資源稟賦類型、城郊休閑類型、生態(tài)旅游類型、歷史文化類型。并按照主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的性質(zhì)進(jìn)一步進(jìn)行歸納，把特色小鎮(zhèn)劃分為智能創(chuàng)新類型、高端制造類型、金融類型、文化旅游類型。1）智能創(chuàng)新類型。集時(shí)尚、科技智能、高新技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)為一體的新興產(chǎn)業(yè)，該類型的小鎮(zhèn)區(qū)域具有較好的優(yōu)勢(shì)，具有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，高國(guó)際化，交通便利，產(chǎn)業(yè)園區(qū)集中。其基礎(chǔ)特征為：對(duì)于區(qū)位的要求比較高，具有一定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，交通便利。2）高端制造類型。該類型的小鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)主要為高端精密制造業(yè)，秉承產(chǎn)城融合相關(guān)理念，實(shí)現(xiàn)智能化小鎮(zhèn)建設(shè)。其基礎(chǔ)特征為：對(duì)區(qū)位的要求較低，但是需要具備一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施要求較高。3）金融類型。小鎮(zhèn)區(qū)位得天獨(dú)厚，具有區(qū)位、人才、資源、政策等優(yōu)勢(shì)，在投資空間、市場(chǎng)較大的地區(qū)集聚財(cái)富，該類型小鎮(zhèn)的發(fā)展需要科技金融作為支撐。其基礎(chǔ)特征為：對(duì)區(qū)位公共基礎(chǔ)的條件要求比較高，需要縣域具備一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力，交通便利[2]。4）文化旅游類型。具有獨(dú)特的地域特色，歷史文化資源豐富，主要為旅游業(yè)、制造業(yè)互相融合模式，把原有的產(chǎn)業(yè)結(jié)合實(shí)際情況轉(zhuǎn)換成特色產(chǎn)業(yè)。其基礎(chǔ)特征為：對(duì)區(qū)位沒(méi)有具體要求，如果存在適合產(chǎn)業(yè)便可以申報(bào)發(fā)展，對(duì)交通便利性的要求較高。

2.2 構(gòu)建預(yù)測(cè)指標(biāo)

特色小鎮(zhèn)發(fā)展模式同中有異。一是特色小鎮(zhèn)的發(fā)展需要所在區(qū)域有一定社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然作為支撐；二是對(duì)于不同類型的特色小鎮(zhèn)，其發(fā)展受區(qū)位影響，所以對(duì)于指標(biāo)體系的構(gòu)建包括基礎(chǔ)指標(biāo)、特色指標(biāo)。

首先，選取基礎(chǔ)指標(biāo)。基礎(chǔ)指標(biāo)指的是各類型特色小鎮(zhèn)發(fā)展時(shí)所需要的基礎(chǔ)條件，如縣域人口、面積、交通、經(jīng)濟(jì)總值、地形、現(xiàn)有小鎮(zhèn)發(fā)展?fàn)顩r。人口數(shù)量屬于特色小鎮(zhèn)發(fā)展中的重要角色，其為特色小鎮(zhèn)主要?jiǎng)趧?dòng)力與建設(shè)者，并且其屬于特色小鎮(zhèn)的消費(fèi)者與宣傳者，所以人口數(shù)量較少、人口結(jié)構(gòu)不合格將無(wú)法為特色小鎮(zhèn)發(fā)展提供良好的支撐。縣域面積是特色小鎮(zhèn)可發(fā)展重要指標(biāo)，縣域面積較大能夠構(gòu)建多個(gè)特色小鎮(zhèn)，是建立集聚效應(yīng)的重要基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)實(shí)力對(duì)特色小鎮(zhèn)發(fā)展有直接的影響，具有充足的資金支持能夠?yàn)樘厣℃?zhèn)的發(fā)展提供保障，同時(shí)縣域經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)將有助于招商引資，促使更多企業(yè)融資推動(dòng)特色小鎮(zhèn)的建設(shè)。交通是特色小鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展的重要影響因素，不論是文化旅游類型特色小鎮(zhèn)，還是智能創(chuàng)新類型、高端制造類型、金融類型特色小鎮(zhèn)，交通道路建設(shè)都屬于基礎(chǔ)要求。縣域交通能力決定著特色小鎮(zhèn)空間的可達(dá)性，提升可達(dá)性能夠吸引更多人口入駐，提升產(chǎn)城的融合度，推動(dòng)小鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平提升。筆者按照浙江省實(shí)際情況將地形分為盆地、濱海、山地、丘陵、平原。地形也將對(duì)不同類型的特色小鎮(zhèn)發(fā)展產(chǎn)生影響。就文化旅游類型特色小鎮(zhèn)而言，盆地、山地等地形更適宜豐富自然景觀，促進(jìn)特色小鎮(zhèn)發(fā)展。就智能創(chuàng)新類型、金融類型特色小鎮(zhèn)而言，平原地形為其建設(shè)發(fā)展提供有利條件。高端制造類型特色小鎮(zhèn)主要依賴縣域現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，對(duì)地形要求較低。小鎮(zhèn)當(dāng)前發(fā)展情況是衡量特色小鎮(zhèn)現(xiàn)狀的重要指標(biāo)，按照政府評(píng)級(jí)對(duì)特色小鎮(zhèn)的綜合發(fā)展情況表征加以反映。

其次，選取特色指標(biāo)。特色指標(biāo)指的是特色小鎮(zhèn)在發(fā)展中所具備的不同的傾重點(diǎn)表征，屬于縣域非必備的指標(biāo)。例如，文化旅游類型特色小鎮(zhèn)在發(fā)展中應(yīng)首先對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高素質(zhì)從業(yè)人員加以考慮，將娛樂(lè)體育文化人員作為文化旅游類型特色小鎮(zhèn)發(fā)展特色指標(biāo)。縣域的經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)金融機(jī)構(gòu)的集聚與金融產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在影響。另外，由于金融類型特色小鎮(zhèn)多建設(shè)在地形平坦地區(qū)，有助于人才的引進(jìn)，所以丘陵、平原、濱海對(duì)特色小鎮(zhèn)建設(shè)影響為正，盆地、山地的影響為負(fù)。科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)工作人員對(duì)高端制造類型特色小鎮(zhèn)發(fā)展具有重要意義，因此，該類型特色小鎮(zhèn)特色指標(biāo)為科技研究與技術(shù)服務(wù)人員數(shù)量。同時(shí)，高端制造類型特色小鎮(zhèn)需要完善的交通運(yùn)輸體系，所以貨運(yùn)量反映縣域的運(yùn)輸能力。而智能創(chuàng)新類型特色小鎮(zhèn)包含時(shí)尚產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)，該類新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要縣域具有第三產(chǎn)業(yè)作為支持，所以通過(guò)第三產(chǎn)業(yè)比重?cái)?shù)據(jù)分析縣域第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。此外，平原、濱江有助于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，吸引人才，山地、丘陵優(yōu)勢(shì)減弱，所以賦值存在差異。

2.3 ANN模型

ANN指的是從信息處理角度對(duì)人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，構(gòu)建簡(jiǎn)單模型，根據(jù)不同連接方式構(gòu)成不同網(wǎng)絡(luò)。ANN對(duì)大量的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并不需要通過(guò)規(guī)則、公式描述問(wèn)題，具有明顯優(yōu)勢(shì)，其中，BP網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性、靈活性。多層BP網(wǎng)絡(luò)具備輸出節(jié)點(diǎn)、輸入節(jié)點(diǎn)，并具備一層、多層的隱節(jié)點(diǎn)。BP網(wǎng)絡(luò)一般存在一個(gè)或者多個(gè)隱層，在隱層中神經(jīng)元借助S型函數(shù)表示，輸出層神經(jīng)元通過(guò)純線性函數(shù)表示。基本神經(jīng)元具備R個(gè)輸入，各輸入p均經(jīng)過(guò)適當(dāng)權(quán)值w和神經(jīng)元連接，神經(jīng)元輸出為：a=fpb(ω*p,b)。在BP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)神經(jīng)元激活函數(shù)需要處處可微，因此，多利用S型對(duì)數(shù)函數(shù)、正切函數(shù)、線性函數(shù)。通常傳遞函數(shù)區(qū)間[0，1]，S型函數(shù)為f(x)=1/(1+e-x)。學(xué)習(xí)公式的推導(dǎo)指導(dǎo)思想為修正網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值，誤差函數(shù)按照負(fù)梯度下降。網(wǎng)絡(luò)的三層節(jié)點(diǎn)為輸出節(jié)點(diǎn)、隱節(jié)點(diǎn)、輸入節(jié)點(diǎn)。隱節(jié)點(diǎn)和輸入節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值表示ωij，輸出節(jié)點(diǎn)和隱節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值表示Tij。輸出節(jié)點(diǎn)為：δ=-（tl-Ol）·f(netl)；權(quán)值修正為：Tli(k+1)=Tli(k)+△Tli=Tli(k)+η,δi,yi。ANN處理沒(méi)有先驗(yàn)函數(shù)結(jié)構(gòu)且又是高度非線性過(guò)程的突出能力，在科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)取得了大量的成果。對(duì)現(xiàn)有研究情況進(jìn)行分析，ANN模型能否成功應(yīng)用關(guān)鍵在學(xué)習(xí)樣本的充足性與可靠性[3]。

3 基于ANN適宜性特色小鎮(zhèn)評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)BP網(wǎng)絡(luò)模擬，選擇浙江省10個(gè)縣市作為研究對(duì)象，獲取10組數(shù)據(jù)，選取人口、縣域面積、地形、經(jīng)濟(jì)總值、交通、娛樂(lè)業(yè)、文化體育、就業(yè)人數(shù)以及小鎮(zhèn)發(fā)展情況7個(gè)相關(guān)因子作為訓(xùn)練模型[4]。其中，人口、縣域面積、地形、經(jīng)濟(jì)總值、交通、娛樂(lè)業(yè)、文化體育、就業(yè)人數(shù)為輸入層的神經(jīng)元，為自變量，通過(guò)DPS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，通過(guò)多次試驗(yàn)?zāi)M，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置5層，3層為隱含層，隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)量為5；小鎮(zhèn)發(fā)展情況為輸出層的神經(jīng)元，為因變量，激發(fā)函數(shù)為Sigmoid，參數(shù)0.9，訓(xùn)練速率最小值0.1，允許誤差為0.000 1，動(dòng)態(tài)參數(shù)為0.6，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變形式是標(biāo)準(zhǔn)變化，在10組數(shù)據(jù)獲取之前已進(jìn)行50組訓(xùn)練，10組是檢驗(yàn)樣本。筆者研究BP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算以DPS為基礎(chǔ)，通過(guò)輸出結(jié)果獲取不同類型的特色小鎮(zhèn)學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)中誤差最大值與誤差平均絕對(duì)值。不同類型特色小鎮(zhèn)學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)中誤差平均絕對(duì)值需小于10%，符合特色小鎮(zhèn)適宜性評(píng)價(jià)需求，確保評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性。對(duì)學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行分析，根據(jù)各縣域特色小鎮(zhèn)預(yù)測(cè)值獲取各特色小鎮(zhèn)的適宜結(jié)果，包括一般適宜、中等適宜和高度適宜。如浙江省杭州市區(qū)高度適宜為文化旅游類型，中等適宜為智能創(chuàng)新類型、金融類型，一般適宜為高端制造類型；淳安區(qū)高度適宜為高端制造類型，中等適宜為智能創(chuàng)新類型、金融類型，一般適宜為文化旅游類型；臨安區(qū)高度適宜為高端制造類型、智能創(chuàng)新類型，中等適宜為文化旅游類型、金融類型；建德市高度適宜為高端制造類型、智能創(chuàng)新類型，中等適宜為金融類型，一般適宜為文化旅游類型。寧波市市區(qū)高度適宜為高端制造類型，中等適宜為文化旅游類型，一般適宜為智能創(chuàng)新類型、金融類型。余姚市高度適宜為金融類型，中等適宜為智能創(chuàng)新類型、高端制造類型、文化旅游類型；象山縣高度適宜為智能創(chuàng)新類型、高端制造類型，中等適宜為金融類型，一般適宜為文化旅游類型。溫州市市區(qū)高度適宜為智能創(chuàng)新類型，文化旅游類型，中等適宜為高端制造類型、金融類型。樂(lè)清市高度適宜為智能創(chuàng)新類型，中等適宜為金融類型，一般適宜為文化旅游類型、高端制造類型。嘉興市市區(qū)高度適宜為智能創(chuàng)新類型，中等適宜為高端制造類型、金融類型；一般適宜為文化旅游類型等。借助BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬分析，各類型特色小鎮(zhèn)ANN學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)過(guò)程誤差如表1所示。

表1 各類型特色小鎮(zhèn)ANN學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)過(guò)程誤差

通過(guò)對(duì)浙江省各個(gè)縣域、地區(qū)特色小鎮(zhèn)適宜性發(fā)展進(jìn)行全面分析，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 總結(jié)

特色小鎮(zhèn)為城鎮(zhèn)發(fā)展新模式，能夠促進(jìn)企業(yè)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約集約發(fā)展[5]。明確縣域特色小鎮(zhèn)的發(fā)展模式是開發(fā)基礎(chǔ)，但是現(xiàn)階段缺少對(duì)特色小鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展宏觀角度的研究。筆者首先構(gòu)建特色小鎮(zhèn)適宜性評(píng)價(jià)框架，按照浙江省的縣域尺度借助ANN評(píng)價(jià)各個(gè)地區(qū)特色小鎮(zhèn)的適宜性，模擬誤差約10%，按照ANN結(jié)果劃分適宜度（高度、中度、一般），為特色小鎮(zhèn)的建設(shè)提供參考。適宜性評(píng)價(jià)分析，誤差平均絕對(duì)值約10%。不同地形對(duì)不同類型特色小鎮(zhèn)的適宜性存在顯著影響。地形以平原為主的地區(qū)，高度適宜為智能創(chuàng)新類型特色小鎮(zhèn)的約50%；地形以丘陵為主的地區(qū)，高度適宜為高端制造類型特色小鎮(zhèn)的約41%；地形以山地為主的地區(qū)，高度適宜為智能創(chuàng)新類型特色小鎮(zhèn)的為100%；地形以濱海為主的地區(qū)，高度適宜為文化旅游類型特色小鎮(zhèn)的約50%。因此，對(duì)于特色小鎮(zhèn)適宜性的選擇要著重考慮地形因素。