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論投影尋蹤法在生態城市評價中的應用

日期:2013-08-20 15:06:26 來源:www.078045.live 作者:優質論文網

 論文摘要:將一種在在水質評價中得到廣泛應用的評價方法——投影尋蹤評價法引入生態城市評價領域中。采用基于實數遺傳算法的投影尋蹤評價法,以生態城市課題組建立的指標體系(指標涉及資源,經濟,社會,環境,體制等各方面因素)為基礎,利用M棚AB軟件對石家莊市2000~~2007年的生態城市建設進行了評價。
  論文關鍵詞:投影尋蹤法;生態城市評價;石家莊市
  “生態城市”是20世紀80年代產生的一個全新概念,指將“生態系統”思想引入到城市建設和管理的過程中。它最早是由前蘇聯生態學家0.Yanitsky1971年在聯合國教科文組織發起“人與生物圈計劃(MAB)”時提出的。之后,很多學者都對其進行了研究,并給出了定義。如1984年城市生態學家0.Yanistky提出,生態城市是指自然、技術、人文充分融合,物質、能量、信息高效利用,人的創造力和生產力得到最大限度的發揮,居民的身心健康和環境質量得到維護,一種生態、高效、和諧的人類聚居新環境。美國生態學家R.Richard認為,生態城市即生態健康的城市,是低污、緊湊、節能、充滿活力并與自然和諧共存的聚居地。雖然生態城市的概念尚處于不停的爭論、探索、修改、完善之中,但在原則問題上,人們已經達成一些基本共識:“生態城市”的核心思想是它的區域整體觀和可持續發展的生態觀,且一般要求具有以下幾種特性:和諧性、高效性、持續性、整體性、區域性、結構合理以及關系協調。
  1生態城市測評方法概述
  生態城市評價是生態城市建設的基礎工作,一套科學客觀的生態城市評價體系應具備以下功能:①幫助在操作層次理解什么是生態城市;②使城市建設轉向生態城市建設;③衡量生態城市建設的趨勢和速度,綜合衡量生態城市各子系統的協調程度。
  具體到測評方法而言,不同的測評方法從不同的角度描述指標體系的屬性,由于各種方法的機理不同,方法的層次屬性相異,在應用不同的測評方法時,測評的結果也存在差異。因此,要反映一個城市的全貌,體現上述生態城市的內涵要求,必須從多角度、全方位進行研究,這樣得出的結論才能體現城市系統的本質和原貌。在數學分析方面,系統科學專家運用定量分析技術開發了幾十種測評方法。目前,常用的主要有層次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP),因子分析法(FactorAnalysis,FA)以及網絡層次分析法(ANP)等。但是,這些方法都有其局限性。層次分析法對應生態城市評價是不適用的,因為指標之間是不完備、不互斥的;因子分析法是較常用且簡單的方法,能夠反映生態城市建設的大概狀況,但會丟失部分信息;網絡分析法能夠比因子分析法更全面地反映生態城市的概況,但其前提是各因子之間的關系比較清晰,這一過程需要作大量的研究工作。該文借鑒在水質評價中得到廣泛應用,并被實踐證明比較科學、合理的評價方法——投影尋蹤評價法,將其應用到生態城市評價體系中。
  2基于實數遺傳算法的投影尋蹤評價法
  投影尋蹤評價方法是針對目前常規的系統綜合評價方法的形式化、數學化等局限性,以及對某些高維、非線性、非正態評價問題的適應能力不強等不足之處,提出的一種由樣本數據驅動的探索性數據分析方法。該方法的思路是把高維數據通過某種組合投影到低維子空間上,對于投影到的構形,采用投影指標函數(目標函數)來描述投影值暴露原系統綜合評價某種分類排序結構的可能性大小,尋找出使投影指標函數達到最優(即能反應高維數據結構或特征)的投影值。然后根據該投影值來分析高維數據的分類結構特征(即尋求投影尋蹤聚類評價模型)。其中,投影指標函數的構造及其優化問題是運用投影尋蹤方法成功的關鍵。
  遺傳算法是解決函數優化問題的數據挖掘方法。遺傳算法源于對生物系統所進行的計算機模擬研究,是Michigan大學的Holland教授及其學生根據生物模擬技術創造出來的自適應概率優化技術。遺傳算法通過計算機編碼實現模擬生物進化過程中的復制、交叉、變異、顯性、倒位等遺傳過程,實現系統設計、函數優化等復雜過程。它與傳統的算法不同,傳統的優化算法是基于1個單一的度量函數(評估函數)的梯度或較高次統計,以產生1個確定性的試驗解序列。遺傳算法不依賴于梯度信息,而是通過模擬自然進化過程來搜索最優解,它利用某種編碼技術,作用于稱為染色體的數字串,模擬由這些串組成的群體的進化過程。遺傳算法是通過有組織、隨機的信息交換來重新組合那些適應性好的串,生產新的串的群體。


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