基于多元分析法的人居環(huán)境質(zhì)量研究

李昕怡

摘 要：目前，我省正處在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的重要時期，城市的人居環(huán)境也在迅速進(jìn)行，如何建設(shè)一個適合人類居住的現(xiàn)代化城市，為越來越多的人們所重視，選取22個具體指標(biāo)對安徽省16個省市城市人居環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價，分析了安徽省各城市人居環(huán)境發(fā)展中的一些問題和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的對策。

關(guān)鍵詞：居住環(huán)境；主成分分析；聚類分析；綜合評價

一、引言

目前，我省正處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迅速時期，城市建設(shè)也在快速發(fā)展，城市人居環(huán)境的建設(shè)發(fā)展問題引起了人們的重視，解決人居環(huán)境問題迫在眉睫。近年來，國內(nèi)外有諸多研究學(xué)者主要目的是要分析引起人居環(huán)境建設(shè)發(fā)展差異的原因，但研究者們選取了不同的評價指標(biāo)進(jìn)行評價，采用的分析方法也缺乏規(guī)范統(tǒng)一，得到的結(jié)果也就參差不齊。本文結(jié)合實例分析，對人居環(huán)境的發(fā)展建設(shè)進(jìn)行綜合評價研究，不僅能揭示住區(qū)環(huán)境發(fā)展空間差異規(guī)律，還可以為各地政府在實施人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展管理和決策時提供科學(xué)依據(jù)。

二、文獻(xiàn)綜述

國外的人居環(huán)境研究是從城市規(guī)劃學(xué)演變來的，但在發(fā)展過程中，隨著研究的不斷深入，不同學(xué)科的研究者加入進(jìn)來，形成了以下幾個主要學(xué)派，城市規(guī)劃學(xué)派、人類聚居學(xué)派、地理學(xué)派和生態(tài)學(xué)派等。城市規(guī)劃學(xué)派的代表者霍華德（E.Howard）在1898年提出了“田園城市”概念，格迪斯（P.Ggddes）在1915年提出了城市生態(tài)問題以及杜克塞迪（Doxiadis）提出的人類聚居學(xué)。人類聚居學(xué)派的主要代表人物是道薩迪亞斯，也是他創(chuàng)建了人類聚居學(xué)派，并逐步形成了獨立的學(xué)科體系。

在國內(nèi)人居環(huán)境的發(fā)展中，吳良鏞、周干峙和林志群等人創(chuàng)立了“人居環(huán)境科學(xué)”，提出了中國人居環(huán)境評價方法體系。隨后中國學(xué)者對人居環(huán)境的研究進(jìn)行了大量的研究，包括定性方法和定量方法。如鄭佳等在對中國西北地區(qū)城市可持續(xù)人居環(huán)境的綜合評價時采用了因子生態(tài)分析法；葉超等人采用主成分分析法對四川省人居環(huán)境進(jìn)行評價，運用生態(tài)位適宜度理論進(jìn)行城市人居環(huán)境質(zhì)量定量研究，并據(jù)此構(gòu)建了適合現(xiàn)代城市發(fā)展理念的城市人居環(huán)境生態(tài)位適宜度模型，為各地區(qū)城市人居環(huán)境建設(shè)提供了理論參考依據(jù)。

本文主要是運用主成分分析和聚類分析對人居環(huán)境進(jìn)行質(zhì)量評價，通過對數(shù)據(jù)的實際分析，對各省市人居環(huán)境發(fā)展作出評價和比較，為各省市以后的建設(shè)發(fā)展做出建議。

三、研究方法

（一）主成分分析的基本概念。主成分分析（CPCA），是數(shù)理統(tǒng)計分析領(lǐng)域一種非常重要方法，它是利用降維的思想，將多個變量通過線性變換以選出幾個較少的重要變量。通常將通過線性轉(zhuǎn)換選出的較少個重要變量稱之為主成分，對于每一個主成分，它們都是由原來的多個變量經(jīng)過線性轉(zhuǎn)換而來的，而且這些主成分之間是相互獨立的。主成分分析的一個重要特征就是利用這些較少的新變量去反映所研究對象時，盡可能多的去反映原來多個變量所反映的信息。

（二）聚類分析的基本概念。本文的評價方法采用k-means聚類法。接受輸入量，將個數(shù)據(jù)對象聚成個不同的類，使得所獲得的聚類滿足：同一聚類中的對象相似度較高；而不同聚類中的對象相似度較?。?、將所有的樣品分成個初始類；2、計算歐幾里得距離，依據(jù)距離大小將某個樣品分到事先確定的個類別中，并對新獲得樣品與失去樣品的類，重新計算中心坐標(biāo)進(jìn)行分類；3、重復(fù)步驟2，直到滿足終止聚類的條件為止。

四、實證研究

構(gòu)成人居環(huán)境的基本因素有經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)全面性、科學(xué)性、簡明性、可比性的原則，以統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，最后選擇了22個指標(biāo)，構(gòu)成了人居環(huán)境的評價指標(biāo)體系。

通過MATLAB軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，得到前六個主成分的方差和占方差的比例：

因此，可選擇Y1為第一主成分，Y2為第二主成分，Y3為第三主成分，依次類推。這樣，原來的22個人居環(huán)境指標(biāo)即轉(zhuǎn)化為六個新指標(biāo)，起到了降維的作用，使問題得到了簡化。根據(jù)上式，可計算各個城市的得分和排名，基本情況如下：第一，銅陵市的人居環(huán)境最優(yōu)。其他依次為合肥市、馬鞍山市、蕪湖市、淮北市、淮南市、黃山市、宣城市、池州市、蚌埠市、滁州市、六安市、安慶市、宿州市、亳州市、阜陽市。第二，各城市的人居環(huán)境差別較大。銅陵市的得分最高為1.1452，是排在第二位的合肥市的1.229倍，第三位馬鞍山市的1.419倍，而得分最低為阜陽市僅為-0.7415。第三，從全體來看，城市人居環(huán)境較差.全省16個中心城市中，10個城市的得分為負(fù)值，同時這10個城市的人居環(huán)境狀況也低于全省平均水平，只有6城市高于平均值。

接下來使用k-means聚類法通過MATLAB軟件進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見下圖1：

圖1

從圖中可以看出安徽省16個城市被分為三類.第一類是淮北、蚌埠、淮南、滁州、蕪湖、宣城、池州、黃山；第二類是亳州、宿州、阜陽、六安、安慶；第三類是合肥、馬鞍山、銅陵。符合人們的現(xiàn)實想法.這是因為安徽省南部地區(qū)靠近長江，屬于濕潤季風(fēng)性氣候，適合人類的居住.而安徽北部的城市地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展比中南部較慢，城市環(huán)境治理投入力度較小，所以大都屬于第二、三類。

由主成分分析的排序結(jié)果和聚類分析的分類結(jié)果極其相似.聚類分析的第一類同時也是主成分排序的前四名，這充分說明了這兩種評價方法相當(dāng)可靠.第二、三類的城市在主成分排序中的位次也相差無幾。合肥、銅陵、馬鞍山、蕪湖這四個城市的人居環(huán)境建設(shè)在全省處于領(lǐng)先地位，這也說明了安徽南部的城市建設(shè)較北部好。

由此可見，運用主成分分析和聚類分析方法進(jìn)行人居環(huán)境研究，可以很方便地得出人居環(huán)境發(fā)展的現(xiàn)狀，簡明直觀地揭示導(dǎo)致人居環(huán)境區(qū)域差異的主要因素，可為政府決策部門在制定城市建設(shè)方案時提供理論參考依據(jù)。并且，由于計算方法的不同和評價指標(biāo)選取的差異，導(dǎo)致定量分析有一定的局限性，本文在進(jìn)行人居環(huán)境評價研究時同時使用了定量分析以及定性分析，盡量使評價結(jié)果符合客觀實際。只有把二者結(jié)合起來，才能真正發(fā)揮定量分析的作用，得出正確的結(jié)論。

（作者單位：華僑大學(xué)統(tǒng)計學(xué)院）

基金項目：華僑大學(xué)研究生科研創(chuàng)新能力培育計劃資助項目（1400219003）

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