王曉,張利,陳亞恒

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土資源學(xué)院,河北保定071000

基于主成分分析和模糊聚類(lèi)方法的主體功能分區(qū)

王曉,張利,陳亞恒

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土資源學(xué)院,河北保定071000

主體功能區(qū)劃是協(xié)調(diào)我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與資源保護(hù)問(wèn)題的有效途徑之一，有助于形成我國(guó)區(qū)域均衡有序發(fā)展的空間格局。論文以冀東山地丘陵區(qū)典型縣域盧龍縣為研究對(duì)象，從生態(tài)環(huán)境重要性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力、土地利用承載力3個(gè)方面建立指標(biāo)體系。運(yùn)用主成分分析與模糊聚類(lèi)相結(jié)合的方法進(jìn)行主體功能分區(qū)。優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)為盧龍鎮(zhèn)、石門(mén)鎮(zhèn)，面積為20122.26 hm2；重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)為劉田各莊鎮(zhèn)，面積為11094.93 hm2；限制開(kāi)發(fā)區(qū)為下寨鄉(xiāng)、雙望鎮(zhèn)、木井鄉(xiāng)、蛤泊鄉(xiāng)、潘莊鎮(zhèn)、印莊鄉(xiāng)，面積為40006.11 hm2；禁止開(kāi)發(fā)區(qū)為劉家營(yíng)鄉(xiāng)、燕河營(yíng)鎮(zhèn)、陳官屯鄉(xiāng)，面積為24359.25 hm2，分區(qū)結(jié)果科學(xué)、合理，符合實(shí)際情況。主成分分析與c-均值聚類(lèi)相結(jié)合拓寬了劃分主體功能區(qū)的方法，對(duì)落實(shí)主體功能區(qū)劃具有重要價(jià)值和創(chuàng)新意義。

主成分分析和模糊聚類(lèi);分區(qū)指標(biāo);主體功能分區(qū)

目前至2020年,是我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期,也是城鎮(zhèn)化加快發(fā)展時(shí)期,區(qū)域工業(yè)、能源、交通、水利等用地需求大幅度增加,大量農(nóng)村人口將從農(nóng)村轉(zhuǎn)移到城鎮(zhèn),城鎮(zhèn)居住、基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)等建設(shè)用地和生態(tài)用地需求也將大幅度增加,這必將引起空間結(jié)構(gòu)急劇變動(dòng)[1]。國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要明確提出,各地要根據(jù)資源環(huán)境承載能力、現(xiàn)有開(kāi)發(fā)密度和發(fā)展?jié)摿?將國(guó)土空間劃分為優(yōu)化開(kāi)發(fā)、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)、限制開(kāi)發(fā)和禁止開(kāi)發(fā)4類(lèi)主體功能區(qū),以促進(jìn)形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口資源環(huán)境相協(xié)調(diào)的空間均衡格局。

目前學(xué)術(shù)界對(duì)于主體功能區(qū)的研究主要集中在理論創(chuàng)新、區(qū)域政策調(diào)整、指標(biāo)體系研究、生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制、主體功能規(guī)劃與各級(jí)規(guī)劃銜接等方面[2-5]。而對(duì)于主體功能區(qū)劃分的理論研究正處于探索階段,國(guó)際、國(guó)內(nèi)也沒(méi)有現(xiàn)成的理論和方法體系。一些學(xué)者建立了由資源環(huán)境、開(kāi)發(fā)密度和發(fā)展?jié)摿Φ榷喾N指標(biāo)組成的主體功能區(qū)劃指標(biāo)體系,自下而上采用綜合分析法、主要因素法、疊置法、熵權(quán)法、生態(tài)位劃分法、三維矩陣法、主成分分析法及聚類(lèi)分析法并結(jié)合RS、GIS等綜合集成的方法,相繼開(kāi)展了省域、市域、縣域尺度下主體功能區(qū)劃研究[6-10]。事實(shí)上各主體功能區(qū)之間的范圍界線(xiàn)沒(méi)有明顯的劃分，更多的是一種模糊關(guān)系，傳統(tǒng)的定量方法不能對(duì)其進(jìn)行精確地分類(lèi)。聚類(lèi)法目前在劃分綜合分區(qū)中應(yīng)用較為廣泛。但對(duì)于硬聚類(lèi)法（HCM），其聚類(lèi)對(duì)象是被嚴(yán)格區(qū)分出來(lái)，一個(gè)對(duì)象只能劃分到一個(gè)類(lèi)中，原來(lái)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的信息損失較多[11]。模糊聚類(lèi)則是用柔性特征的分類(lèi)方法將分類(lèi)對(duì)象與聚類(lèi)中心建立隸屬度關(guān)系，故其中又以模糊c-均值聚類(lèi)法（FCM）應(yīng)用最廣，而將FCM運(yùn)用到主體功能分區(qū)中，目前國(guó)內(nèi)研究較少。

縣域主體功能分區(qū)，不僅有助于全國(guó)、省域主體功能分區(qū)的深入及落實(shí)，還可以宏觀指導(dǎo)縣域城鄉(xiāng)、農(nóng)業(yè)、國(guó)土、人口等資源配置，為各部門(mén)制定差別化相應(yīng)政策．本文在前人研究的基礎(chǔ)上采取主成分分析與模糊c-均值聚類(lèi)相結(jié)合的方法，以冀東山地丘陵區(qū)典型縣域盧龍縣為研究對(duì)象，劃分不同的主體功能區(qū)，采取不同的區(qū)域發(fā)展政策，以求促進(jìn)盧龍縣人口、經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境和諧發(fā)展。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1研究區(qū)概況

盧龍縣位于東經(jīng)118°45′54"～119°08′06",北緯39°43′00"～40°08′42"之間,地處河北省東部秦皇島市,東連撫寧縣,北攬長(zhǎng)城與青龍滿(mǎn)族自治縣交界,西與遷安市、灤縣隔青龍河、灤河相望,南抵京山鐵路與昌黎縣接壤,是溝通東北與華北交通聯(lián)系的咽喉要道。

地勢(shì)北高南低,北部多低山,中部多丘陵,南部有部分平原、洼地。地貌分為低山、丘陵、平原洼地3種類(lèi)型。低山區(qū)占地面積100.2 km2,占總面積的10.4%。丘陵區(qū)主要分布于縣境中部和低山區(qū)中下游坡面上,面積688.4 km2,占總面積的71.7%平原洼地,主要分布在縣境南部,面積172.4 km2,占總面積的17.9%。土質(zhì)肥沃,地下沙源較豐富,水資源條件較好,為縣內(nèi)主要糧食產(chǎn)區(qū)。隨著河北省經(jīng)濟(jì)重心向沿海、京津地區(qū)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,以唐秦承為中心的“冀東經(jīng)濟(jì)區(qū)”將成為環(huán)渤海地區(qū)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極,勢(shì)必會(huì)使該區(qū)的空間格局發(fā)生巨大變化。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究土地?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于盧龍縣2010年完成的第二次土地調(diào)查1:50000農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀調(diào)查成果。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于權(quán)威部門(mén)的統(tǒng)計(jì)資料。坡度、植被、地質(zhì)等自然資源數(shù)據(jù)運(yùn)用遙感處理軟件ENVI4.7對(duì)TM影像數(shù)據(jù)解譯得出，盧龍縣解譯精度約為85%。

2 主成分分析與模糊聚類(lèi)相結(jié)合的分區(qū)方法

2.1主成分分析的基本原理

為滿(mǎn)足指標(biāo)體系完備性和針對(duì)性，選取指標(biāo)較多。而指標(biāo)之間具有一定的相關(guān)性，為保證使用精度與范圍，運(yùn)用主成分分析（Principal Components Analysis,PCA）法將原有多個(gè)變化量化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)。

1）建立初始矩陣X，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。假設(shè)分類(lèi)對(duì)象有n個(gè)，每個(gè)對(duì)象有p個(gè)分類(lèi)變量，得到初始矩陣X：

由于變量指標(biāo)的量綱和指標(biāo)值的數(shù)量級(jí)不一致，并會(huì)對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生影響，采用（2）對(duì)pnX×進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并得到矩陣*X，

式中xij為第i樣本第j個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)值；j為第j個(gè)指標(biāo)的平均值：第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差。

2）建立相關(guān)系數(shù)矩陣。有了標(biāo)準(zhǔn)化矩陣*

X后，可以運(yùn)相關(guān)系數(shù)法計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣R：

式中rij(i,j =1,2,…p)為矩陣X*中與的相關(guān)系數(shù)，通過(guò)下式計(jì)算：

3）計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征值和特征向量。

相關(guān)系數(shù)矩陣的非負(fù)特征值λi(i=1,2,…,p)，令=0，使λi從大到小順序排列，得到λ1≥λ1≥,…,≥λp≥0，得到特征向量μi(i=1,2,…,p)：

4）計(jì)算主成分貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率

第k個(gè)主成分ky的方差貢獻(xiàn)率為：

主成分myyy…,,21的累計(jì)貢獻(xiàn)率為：α

i值越大，其對(duì)應(yīng)的主成分iy結(jié)合pxxx,,,21…信息的能力越強(qiáng)，將主成分按著特征值從大到小排序，一般截取前m個(gè)主成分，其中pm＜，使得累計(jì)方差貢獻(xiàn)率大于85%[12]。這樣用截取的m個(gè)主成分代替原p個(gè)變量進(jìn)行分析。

5）計(jì)算出主成分分值。

由下式結(jié)算得出：

將每個(gè)樣本各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值代入上式，求出各主成分得分。之后利用模糊C-均值算法依據(jù)各樣主成分分值進(jìn)行主體功能分區(qū)。

2.2模糊c-均值聚類(lèi)法（FCM）原理及計(jì)算步驟

2.2.1 FCM計(jì)算原理模糊聚類(lèi)分析法，是根據(jù)樣本間的親疏關(guān)系，按其親屬程度，客觀地劃分類(lèi)型，得到一個(gè)能反映個(gè)體親屬關(guān)系的系統(tǒng)。模糊c-均值聚類(lèi)是常用的一種無(wú)監(jiān)督的動(dòng)態(tài)聚類(lèi)算法[13]。其基本思想是先選擇若干樣本作為聚類(lèi)中心,再按某種聚類(lèi)準(zhǔn)則(例如最小距離準(zhǔn)則等)使其余樣本向各中心聚類(lèi),從而得到初始分類(lèi);然后判斷初始分類(lèi)是否合理,若不合理就修改分類(lèi),如此反復(fù)迭代,直到獲得合理的分類(lèi)。它不要求用于聚類(lèi)的變量具有相似的方差或遵從高斯分布，可以較好的解決具有連續(xù)性變異的自然現(xiàn)象[14]。

式中：Q為大于等于1的實(shí)數(shù)指數(shù)，iv為第i類(lèi)的聚類(lèi)中心。

為求得最合理的聚類(lèi)中心，常用的目標(biāo)函數(shù)為：

2.2.2 FCM計(jì)算步驟

1）選定C(2≤C ≤n)，初始模糊分類(lèi)矩陣H(o)，迭代次數(shù)L（初始值為0），允許誤差E (＞0)和指數(shù))1(≥QQ。在確定)(oH時(shí)，i?，k?應(yīng)滿(mǎn)足如下約束條件：

3）修改)(L

R

4）比較H(L+1)與H(L)大小，當(dāng)時(shí)，則迭代停止；否則取1+=LL，重新開(kāi)始計(jì)算。

2.3分區(qū)原則

2.3.1 體現(xiàn)區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃要求與區(qū)域“十一五”總體規(guī)劃綱要和遠(yuǎn)景目標(biāo)相配合，符合其空間戰(zhàn)略布局的思路和要求，將主體功能區(qū)劃的初步分區(qū)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以符合總體規(guī)劃。

2.3.2 明確主導(dǎo)功能在特定空間內(nèi)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等要素的一種或幾種起著主導(dǎo)作用，在分區(qū)過(guò)程中確定在整體功能中起主導(dǎo)作用的要素，確定特定單元的優(yōu)勢(shì)功能[16]。以求達(dá)到地域優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，協(xié)調(diào)區(qū)域共同發(fā)展。

2.3.3 保持行政區(qū)劃相對(duì)完整在縣域范圍內(nèi)，為便于主體功能分區(qū)的規(guī)劃與管理，盡量保持主體功能區(qū)界線(xiàn)盡量與一定級(jí)別的行政界線(xiàn)吻合。這有利于實(shí)施對(duì)各級(jí)政府的責(zé)任目標(biāo)管理，增加可操作性。

2.3.4 高度綜合性依據(jù)系統(tǒng)論中的結(jié)構(gòu)功能原理，一定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定其功能，結(jié)構(gòu)的合理性、有序性保證了功能的完整性。主體功能區(qū)劃必須從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)耦合作用的角度，考慮單元及其組合結(jié)構(gòu)的完整性，使主體功能區(qū)是完整的功能體。

2.4分區(qū)步驟

1）構(gòu)建分區(qū)指標(biāo)體系。收集基礎(chǔ)資料，綜合考慮選取符合盧龍縣實(shí)際情況,按照科學(xué)性、可比性、易得性和精簡(jiǎn)性原則,在生態(tài)環(huán)境重要性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)支撐力和土地利用承載力3個(gè)方面選取14個(gè)評(píng)價(jià)因子，建立指標(biāo)體系。

2）運(yùn)用主成分分析法簡(jiǎn)化因子。所選14個(gè)評(píng)價(jià)因子，因?yàn)槊總€(gè)因子都在不同程度上反映了分區(qū)的某些信息，并且指標(biāo)之間彼此有一定的相關(guān)性，因而所得的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)反映的信息在一定程度上有重疊，運(yùn)用主成分分析法對(duì)因子進(jìn)行簡(jiǎn)化。

3）運(yùn)用模糊c-均值聚類(lèi)法確定分區(qū)。利用MATLAB自帶的RAND函數(shù)隨機(jī)確定分類(lèi)矩陣H，選定最大迭代次數(shù)為100，允許誤差為10-5，根據(jù)主成分分值，利用MATLAB編制FCM程序，多次迭代，求得最小J（H,V），根據(jù)最大隸屬度所在分區(qū)作為分類(lèi)依據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1評(píng)價(jià)因子選取與體系構(gòu)建

主體功能區(qū)劃分的本質(zhì)是用一套科學(xué)的指標(biāo)體系來(lái)綜合評(píng)價(jià)特定空間的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)價(jià)值，評(píng)價(jià)不同區(qū)域的主導(dǎo)功能差異。根據(jù)盧龍縣自然地理背景和社會(huì)發(fā)展特點(diǎn)，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元，保持行政界線(xiàn)完整性，從生態(tài)環(huán)境重要性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力、土地利用承載力3個(gè)方面篩選14個(gè)評(píng)價(jià)因子，在人口、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境等各方面協(xié)調(diào)發(fā)展思想的主導(dǎo)下，構(gòu)建指標(biāo)體系。

生態(tài)環(huán)境主要為主體功能區(qū)劃分的剛性限制因素，考慮區(qū)域的自然環(huán)境特征及資料的可取性選取坡度、生物多樣性、水資源涵養(yǎng)、地質(zhì)災(zāi)害、土地利用方式等五個(gè)因素。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)為劃分主體功能區(qū)中需要把握的重要經(jīng)濟(jì)屬性，對(duì)于判斷各樣本現(xiàn)有發(fā)展情況影響顯著。選取人口密度、人均GDP、交通便捷度、財(cái)政收入增產(chǎn)率四個(gè)因素。

土地利用為國(guó)土空間布局優(yōu)化的重要方面，從中選取人均居民點(diǎn)面積、城鎮(zhèn)工礦用地比例、單位建設(shè)用地GDP、耕地綜合生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)指數(shù)、可利用土地資源量五個(gè)因素。

表1 主體功能區(qū)劃指標(biāo)及編號(hào)Table 1 Index and numbers of major function oriented zoning

3.2主成分分析法確定主成分

以SPSS11.5為工作平臺(tái)，對(duì)選取的14個(gè)因子進(jìn)行主成分分析，得出相關(guān)系數(shù)矩陣，計(jì)算各個(gè)主成分的特征值及貢獻(xiàn)率。由下表可知第一主成分貢獻(xiàn)率為47.917%，第二主成分貢獻(xiàn)率為23.172%，第三主成分貢獻(xiàn)率為12.449%。這三個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)83.538%，確定主成分y1、y2、y3。

特征向量即是各因子在主成分上的載荷矩陣，通過(guò)載荷矩陣和樣本標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，可以得出主成分得分，由3個(gè)主成分來(lái)代表所選因子，之后通過(guò)模糊c-均值聚類(lèi)來(lái)進(jìn)行主體功能分區(qū)。

表2 特征值及貢獻(xiàn)率Table2 Eigenva lues and contribution ratio

表3 主成分載荷矩陣Table 3 Principal component loading matrix

3.3模糊c-均值聚類(lèi)方法進(jìn)行主體功能分區(qū)

相比傳統(tǒng)模糊聚類(lèi)算法，F(xiàn)CM算法將各樣本按一定的模糊隸屬度歸屬到某一聚類(lèi)中心。結(jié)合主成分分析法的分析結(jié)果，運(yùn)用MATLAB平臺(tái)首先確定分類(lèi)矩陣H，初步確定分區(qū)數(shù)為4,經(jīng)26次迭代后，得到目標(biāo)函數(shù)),(VHJ的最小值，以此確定各樣本的的隸屬度矩陣，隸屬度最大值所在矩陣作為分區(qū)依據(jù)，得到分區(qū)結(jié)果。

表4 各樣本的分類(lèi)隸屬度矩陣Table 4 Matrix of sub jection degree on samples

圖1 模糊隸屬度空間預(yù)測(cè)分布圖Fig.1 Predictive maps showing partial memberships of individual fuzzy classes

3.4主體功能分區(qū)結(jié)果

3.4.1 優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)該區(qū)域主要包括主要包括西南部的盧龍鎮(zhèn)、石門(mén)鎮(zhèn)。隸屬度分別為0.325和0.412。該區(qū)域面積20122.26 hm2，占全縣總面積的21.5%。該地區(qū)人口密度大，產(chǎn)業(yè)聚集度高，單位工業(yè)產(chǎn)值處于較高的水平，土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度高，現(xiàn)有開(kāi)發(fā)密度高，因其自身的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、科技潛力和以往較高經(jīng)濟(jì)水平的積累，使得其區(qū)域發(fā)展水平較高。該地區(qū)應(yīng)限制占地多、耗能高的工業(yè)用地，支持高新技術(shù)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展。并嚴(yán)格保護(hù)耕地，保留開(kāi)敞的綠色空間，保護(hù)好各項(xiàng)生態(tài)用地，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善。

3.4.2 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)該區(qū)域主要包括劉田各莊鎮(zhèn)。隸屬度為0.416，面積為11094.93 hm2，占全縣總面積的11.61%。該地區(qū)資源環(huán)境承載力較高，現(xiàn)有開(kāi)發(fā)密度較低，未來(lái)發(fā)展前景良好。未來(lái)發(fā)展應(yīng)優(yōu)先保障承接優(yōu)化開(kāi)發(fā)區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的用地需求，積極引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展和集中布局。鼓勵(lì)存量建設(shè)用地深度開(kāi)發(fā)，統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地，推動(dòng)和加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)用地，切實(shí)發(fā)揮耕地特別是基本農(nóng)田在優(yōu)化城鎮(zhèn)、產(chǎn)業(yè)用地結(jié)構(gòu)中的生態(tài)支撐作用。

3.4.3 限制開(kāi)發(fā)區(qū)該區(qū)域主要包括中部的下寨鄉(xiāng)、雙望鎮(zhèn)、木井鄉(xiāng)、蛤泊鄉(xiāng)、潘莊鎮(zhèn)、印莊鄉(xiāng)。隸屬度高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積為40006.11 hm2，占全縣總面積的41.86%。資源環(huán)境約束中等，現(xiàn)有開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較低，未來(lái)發(fā)展?jié)摿χ械?。在未?lái)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先、適度開(kāi)發(fā)、點(diǎn)狀發(fā)展的原則，嚴(yán)格控制開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，逐步減少城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間，嚴(yán)格限制增加建設(shè)用地，引導(dǎo)與主體功能定位相悖的產(chǎn)業(yè)向區(qū)外有序轉(zhuǎn)移。

3.4.4 禁止建設(shè)區(qū)該區(qū)域主要包括北部的劉家營(yíng)鄉(xiāng)、燕河營(yíng)鎮(zhèn)、陳官屯鄉(xiāng)。隸屬度分別為0.638、0.418和0.706，面積為24359.25 hm2，占全縣總面積的25.49%。主要為坡度大于25°的山地區(qū)。具有較為強(qiáng)大的生態(tài)功能，在維護(hù)區(qū)域環(huán)境中發(fā)揮重要的作用。未來(lái)應(yīng)實(shí)行實(shí)行強(qiáng)制性保護(hù)，嚴(yán)禁任何不符合主體功能定位的各類(lèi)土地利用活動(dòng)，確保生態(tài)功能的穩(wěn)定發(fā)揮。

圖2 盧龍縣主體功能區(qū)劃結(jié)果Fig.2 Major function oriented zoning in Lulong County

4 結(jié)論與討論

1）將主成分分析與模糊聚類(lèi)相結(jié)合的方法應(yīng)用到主體功能分區(qū)中，從生態(tài)環(huán)境重要性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力、土地利用承載力三個(gè)方面構(gòu)建了綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。評(píng)價(jià)結(jié)果全面、細(xì)致準(zhǔn)確地劃分了主體功分區(qū)。利用模糊聚類(lèi)進(jìn)行分區(qū)，避免了信息的丟失，符合分區(qū)的模糊特征。拓寬了劃分主體功能區(qū)的方法，為落實(shí)主體功能區(qū)劃，協(xié)調(diào)區(qū)域發(fā)展，存進(jìn)資源節(jié)約和環(huán)境友好，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展的效率與公平關(guān)系都具有重要價(jià)值和創(chuàng)新意義。

2）盧龍縣主體功能區(qū)劃分結(jié)果與各區(qū)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況及土地資源狀況相一致，與客觀實(shí)際相符合。表明分區(qū)方法科學(xué)、合理，符合實(shí)際情況。主體功能分區(qū)作為明顯的區(qū)位指向性分區(qū)，更加注重從總體空間上協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境矛盾，有別于以往的各類(lèi)分區(qū)。

3）主體功能區(qū)劃是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、約束性分區(qū)，是其他區(qū)域規(guī)劃在空間開(kāi)發(fā)和布局的基本依據(jù)。同時(shí)主體功能區(qū)劃要以其他區(qū)域規(guī)劃為支撐，應(yīng)做好與其他區(qū)域規(guī)劃的銜接工作。

[1]劉彥隨.區(qū)域土地利用優(yōu)化配置[M].北京:學(xué)苑出版社,1999

[2]樊杰.我國(guó)主體功能區(qū)劃的科學(xué)基礎(chǔ)[J].地理學(xué)報(bào),2007,62(4):339-350

[3]張學(xué)波,武友德.省域主體功能區(qū)區(qū)劃的理論與方法[J].資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng),2009,25(12):1092-1096

[4]牛叔文,李永華,馬利邦,等.甘肅省主體功能區(qū)劃中生態(tài)系統(tǒng)重要性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2009,19(3):119-124

[5]黃亞云,周寅康,金曉斌.基于主體功能區(qū)規(guī)劃理念的土地利用總體規(guī)劃控制性指標(biāo)分解初探[C]//2008年中國(guó)土地學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京:中國(guó)大地出版社,2008:40–44

[6]張曉瑞,宗躍光.區(qū)域主體功能區(qū)規(guī)劃模型、方法和應(yīng)用研究-以京津地區(qū)為例[J].地理科學(xué),2010,30(5):728-734

[7]王利,張卓,王丹,等.遼寧省主體功能區(qū)劃分方法研究[J].地域研究與開(kāi)發(fā),2010,29(6):8-11

[8]傅鼎,宋世杰.基于相對(duì)承載力的青島市主體功能區(qū)區(qū)劃[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2011,21(4):148-152

[9]蒙莉娜,鄭新奇,趙璐,等.基于生態(tài)位適宜度模型的土地利用功能分區(qū)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(3):282-287

[10]范樹(shù)平,程久苗,項(xiàng)思可.基于三維魔方的蕪湖市市域主體功能區(qū)劃研究[J].亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2011,6(2):66-74

[11]Mingqin liu,Ashok Samal.A fuzzy clutering approach to delineate agroecozones[J].Ecological Modelling,2002,149:215-228

[12]于秀林,任雪松.多元統(tǒng)計(jì)分析[M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,1999

[13]劉宜平,沈毅,劉志言.一種FCM聚類(lèi)算法的改進(jìn)與優(yōu)化[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2000,22(4):1-3

[14]Yang M S,Liu H H.Fuzzy clustering procedures for conical fuzzy data[J].Fuzzy Sets and Systems,1999,106:189-200

[15]王新洲,史文中,王樹(shù)良.模糊空間信息處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003

[16]朱傳耿,仇方道,馬曉冬,等.地域主體功能區(qū)劃理論與方法的初步研究[J].地理科學(xué),2007,27(2):136-141

Major Function Oriented Zoning Based on Principal Components Analysis and Method of Fuzzy-C-means

WANG Xiao,ZHANG Li,CHEN Ya-heng
College of Land and Resources,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China

Major function oriented zoning(MFOZ)is one of the effective ways to coordinate current rapid economic development and resources and environmental protection,and is the guideline for optimizing the spatial pattern of regional development.Taking Lulong County in Jidong mountainous and hilly region as an example,this paper buit index system from importance of eco-environment,support of social economy and Land use strength.This paper classified MFOZ using the method of principal components analysis and fuzzy clustering means.Optimization development zone is Lulong,Shimen, which has the area of 20122 ha;important development zone is Litiangezhuang,which has an area of 11094.93 ha;lmit development zone is Xazai,Shuangwang,Mujing,Habo,Panzhuang,Yinzhuang,which has an area of 40006.11 ha; development-prohibited zone is Liujiaying,Yanheying,Chenguantun,which has the area of 24359.25 ha.Evaluation results show that the method is scientific,proper and accords with the actual conditions.The method of principal components analysis and fuzzy clustering means broadened the method of classifying MFOZ,which has important value and innovation significance for the implement of MFOZ.

Principal components analysis and fuzzy clustering means;zoning indicators;major function oriented zoning

F301.23

A

1000-2324(2014)04-0568-08

2012-10-25

2012-12-03

河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究?jī)?yōu)秀青年基金項(xiàng)目(Y2012015);河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(D2010000795)

王曉(1987-),男,山東省肥城市人,碩士研究生.從事土地信息與管理研究.E-mail:wxguotu@163.com