陳 健，李宏偉，張 斌

(信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001)

基于標(biāo)準(zhǔn)差方法的地緣環(huán)境單元劃分研究

陳 健，李宏偉，張 斌

(信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001)

地緣環(huán)境是由地理位置相互聯(lián)系并產(chǎn)生關(guān)系的環(huán)境。文中提出將地緣環(huán)境指標(biāo)分為本底、關(guān)聯(lián)及位勢3大類，其中本底指標(biāo)又被分為社會經(jīng)濟(jì)、政治軍事、戰(zhàn)略資源和生態(tài)環(huán)境4類，各類又被細(xì)分為4個子類，各指標(biāo)之間可以通過加權(quán)疊加方法進(jìn)行綜合生成指標(biāo)體系。標(biāo)準(zhǔn)差反映數(shù)據(jù)與其平均值之間的離散程度。文中以標(biāo)準(zhǔn)差法為劃分方法，以地緣環(huán)境指標(biāo)體系及其加權(quán)疊加為劃分依據(jù)，對我國周邊地緣環(huán)境中的敏感地區(qū)之一——南亞進(jìn)行了地緣環(huán)境單元劃分實驗。實驗結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)差方法在地緣環(huán)境單元劃分中表現(xiàn)有效且準(zhǔn)確。

南亞；地緣環(huán)境；指標(biāo)體系；標(biāo)準(zhǔn)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(huán)境極其復(fù)雜。隨著全球化的不斷發(fā)展，我國與周邊國家的關(guān)系變得更加復(fù)雜和密切，因此對我國周邊地緣環(huán)境進(jìn)行單元劃分，了解我國周邊地緣環(huán)境現(xiàn)狀，對于我國的可持續(xù)發(fā)展具有重要的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。

1 地緣環(huán)境指標(biāo)體系

1.1 指標(biāo)選取原則

根據(jù)研究的需要，不同研究領(lǐng)域有不同的指標(biāo)選取和建立原則，但很多原則是通用的。本文在總結(jié)各研究領(lǐng)域指標(biāo)選取與建立原則[1-3]的基礎(chǔ)上，通過深入研究地緣環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域，提出地緣環(huán)境指標(biāo)的選取原則：

1)系統(tǒng)性原則：也稱為整體性原則，指要求將地緣環(huán)境視為一個系統(tǒng)，以系統(tǒng)整體的優(yōu)化為準(zhǔn)；

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(huán)境指標(biāo)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(lián)系；

4)真實性原則：地緣環(huán)境指標(biāo)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(huán)境的指標(biāo)選取還應(yīng)該遵循科學(xué)性原則、有代表性原則、可應(yīng)用性原則及簡潔性原則等。

1.2 地緣環(huán)境指標(biāo)體系構(gòu)建

地緣環(huán)境指標(biāo)包羅萬象，在深入研究地緣環(huán)境所涉及指標(biāo)的基礎(chǔ)上，本文將地緣環(huán)境指標(biāo)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(xì)列出本底指標(biāo)。

圖1 地緣環(huán)境指標(biāo)體系(本底指標(biāo))

2 地緣環(huán)境指標(biāo)綜合

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

在利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之前，通常需要先將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后再利用標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理主要包括數(shù)據(jù)同趨化處理和無量綱化處理[4-5]。

1)數(shù)據(jù)同趨化。數(shù)據(jù)同趨化主要是解決不同性質(zhì)數(shù)據(jù)問題。將不同性質(zhì)的指標(biāo)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行加總求和并不能正確反映不同要素作用力的綜合結(jié)果，必須考慮改變逆指標(biāo)數(shù)據(jù)性質(zhì)，使所有指標(biāo)的作用力同趨化，然后再加總求和才能得出正確結(jié)論。

2)數(shù)據(jù)無量綱化。數(shù)據(jù)無量綱化主要解決數(shù)據(jù)可比性問題。除去數(shù)據(jù)的單位限制，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為沒有量綱的純數(shù)值，這樣便于不同單位或量級指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)和對比分析。

本文采用Min-Max方法將指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化到[0，1]之間，見式(1)。

(1)

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

2.2 指標(biāo)權(quán)重計算

計算指標(biāo)權(quán)重的方法多種多樣[6]，在綜合比較分析各種方法的基礎(chǔ)上，本文選用離差系數(shù)法計算指標(biāo)的權(quán)重值。

1)計算指標(biāo)初始權(quán)重，為

(2)

2)初始權(quán)重歸一化，為

(3)

2.3 指標(biāo)加權(quán)疊加

通過本文2.1所得到的指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化值和2.2所得到的指標(biāo)權(quán)重值，可以獲得指標(biāo)組合而成的指標(biāo)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(qū)域的指標(biāo)體系的值，研究區(qū)域j編號從0到n，n+1為同一尺度參與分析的研究區(qū)域的個數(shù)。

3 地緣環(huán)境單元劃分

3.1 劃分原則

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

2)綜合分析與主導(dǎo)因素分析相結(jié)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(guān)系，找出主導(dǎo)或關(guān)鍵要素，選取主導(dǎo)要素作為依據(jù)或賦予主導(dǎo)要素以較大的權(quán)重；

3)發(fā)生學(xué)原則。從一個區(qū)域單元的形成原因及其發(fā)展來進(jìn)行區(qū)域系統(tǒng)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(nèi)部的一致性；

5)地域共軛性。共軛主要反映在毗鄰地域系統(tǒng)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(jié)果對比與分析

南亞是中國周邊地緣環(huán)境中最敏感的地區(qū)之一，本文以南亞為實驗區(qū)域，采用1倍標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行地緣環(huán)境單元劃分,劃分的實驗結(jié)果如圖2～6所示。劃分實驗是在省邦層次進(jìn)行的，但是由于南亞某些區(qū)域的地緣環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)收集困難，因此實驗結(jié)果圖中存在地區(qū)及國家級地緣環(huán)境單元。

圖2 南亞地緣環(huán)境之社會經(jīng)濟(jì)單元劃分

由圖2得知，南亞社會經(jīng)濟(jì)共被分為5種單元，總體可以分為西北部落后區(qū)域、中部一般區(qū)域以及西南部的較發(fā)達(dá)區(qū)域3大類。

圖3 南亞地緣環(huán)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(qū)域和中部一般區(qū)域兩大類。

由圖4得知，南亞戰(zhàn)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(qū)域和大部貧瘠區(qū)域兩大類。

圖4 南亞地緣環(huán)境之戰(zhàn)略資源單元劃分

由圖5得知，南亞生態(tài)環(huán)境共被分為6種單元，總體可以分為北部環(huán)境惡劣區(qū)域、中部環(huán)境一般區(qū)域以及東部沿海的環(huán)境優(yōu)良區(qū)域3大類。

圖5 南亞地緣環(huán)境之生態(tài)環(huán)境單元劃分

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

圖6 南亞總體地緣環(huán)境單元劃分

4 結(jié)束語

南亞是我國周邊地緣環(huán)境中最敏感的地區(qū)之一，本文在省邦級層次上，基于標(biāo)準(zhǔn)差法對南亞本底指標(biāo)中社會經(jīng)濟(jì)、政治軍事、戰(zhàn)略資源以及生態(tài)環(huán)境4個方面進(jìn)行地緣環(huán)境單元劃分，結(jié)果清晰明了。最后，本文對南亞地緣環(huán)境進(jìn)行了總體劃分和評價分析，將南亞總體地緣環(huán)境劃分為6種單元共3大類，包括北部總體較差區(qū)域、中部總體一般區(qū)域及南部總體較好區(qū)域。 在地緣環(huán)境單元劃分過程中，需注意以下幾個問題：

1)指標(biāo)體系有待完善。文中所構(gòu)建的指標(biāo)體系是經(jīng)過多位專家討論后決定的，具有較高的權(quán)威性，但尚需進(jìn)一步的討論和完善。

2)保證數(shù)據(jù)獲取的質(zhì)量。數(shù)據(jù)是地緣環(huán)境單元劃分的基礎(chǔ)。收集到的地緣環(huán)境數(shù)據(jù)的質(zhì)量關(guān)系到地緣環(huán)境單元劃分結(jié)果的準(zhǔn)確與否。

3)分類數(shù)目。標(biāo)準(zhǔn)差分類法的分級數(shù)目由數(shù)據(jù)本身決定，不能人為進(jìn)行設(shè)定。

4)尺度變換。地緣環(huán)境單元劃分可以分為區(qū)域?qū)哟巍覍哟?、地區(qū)層次、省邦級層次等。在劃分過程中，尺度變換可以引起指標(biāo)體系的變化并影響劃分的結(jié)果。

[1]指標(biāo)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(biāo)體系構(gòu)建的整體原則和單個指標(biāo)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(guān)于綜合地理區(qū)劃若干問題的探討[J].地理科學(xué),1999, 19(3),194-196.

[4]數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化. http://baike.baidu.com/ link?url=yerRxMsB2G0ZTGPyD-3-NAF7Ub9o6rS6Evw-Px1tZOhV 49rXCE 37bV2SvUZMc4Px,2014.1.16/2014.1.23.

[5]數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)計分析方法的地理要素現(xiàn)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(qū)劃與規(guī)劃詞典[M].北京:中國水利水電出版社，2012.

[8]數(shù)據(jù)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(zé)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(xué)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