土地生态经济系统分析4

土地生态经济系统分析

1、层次分析法

此法在考试中判断矩阵会给，只需一致性检验。

人们在进行社会的，经济的以及科学管理领域问题的系统分析中，面临的常常是一个相互关联，相互制约的众多因素构成的复杂而缺少定量数据的系统，层次分析法为这类问题的决策和排序提供了一个新的简洁而实用的建模方法。

把一个复杂问题分解成组成因素，并按支配关系形成层次结构，然后应用两两比较的方法确定决策方案的相对重要性，是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法。

它特别适用于那些难于完全定量分析的问题以及无结构问题的建模。

•运用层次分析法四个步骤：

1、.分析影响目标各因素间的关系，建立递阶层次结构；

2、.对同一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较的判断矩阵；

3、.由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重，并进行判断矩阵的一致性检验；

4、.计算各层次对于目标的总排序权重。

Analytic Hierarchy Process（AHP）—步骤：

1.分析系统间各因素的关系，建立系统的递阶层次结构。

2.对同一层次各元素关于上一层次中某一准则的重要性两两比较，建立判断矩阵

3.应用几何平均法（又称方根法）计算判断矩阵最大特征根及其对应的特征向量：

4.进行判断矩阵的一致性检验

一致性指标：

一致性比率： CR=CI/RI

当CR<0.1时，则称判断矩阵具有满意的一致性。否则就需要调整判断矩阵，使之具有满意的一致性。

5.计算各层次对于系统的总一致性检验与排序

1max ——入＝n n

CI

m

j j

j m

j j

j

RI

a CI a CR 1

1

＝＝＝

2、聚类分析

一、基本原理

聚类分析是用数学定量地确定分类对象之间的亲疏关系（例如土地功能分区），从而客观地分型划类。

聚类分析可以分为两大部分：

（1）标定，即在被分类的全体对象之间建立一定的亲疏关系，常用的有相似系数或距离来量度。

（2）分类，即根据对象或样本的亲疏关系或接近程度分类，常用系统聚类分析和最大树聚类分析。

二、聚类过程

（一）标定

设有N个样本，每个样本有M个指标，则i样本j指标记为x ij。

●相似系数：是表示样本之间相似程度的变量，记为相似关系矩阵R，其值变化域为［0,1］，值越大，样本的相似程度越接近。常用的相似系数如下：

①夹角余弦法：②相关系数法：

③最大最小法：④几何平均法：

●距离：样本之间的距离计算公式常用的如下：

①海明距离：②加权海明距离：

③切比雪夫距离：④欧氏距离：

（二）聚类

聚类方法一：系统聚类分析法

系统聚类分析法是一种以模糊等价关系为基础的传递闭包法，该方法首先是标定，即根据实际情况，按一个准则或某一方法，给论域x中的元素两两之间都赋予区〔O，l〕内的一个数，叫做相似系数，也就是衡量被分类对象间相似程度的统计量，Rij(i=1，2，…n；j=1，2…n)相似系数的确定非常重要，它直接影响以后的聚类结果。标定结束后，从而确定论域上的相似系数R，这是一个由n×n个相似系数构成的相似矩阵。一般来讲，相似矩阵只满足自反性Rij=1，对称性Rij=Rji，而不满足传递性，不是模糊等价矩阵，因而不能直接进行分

类，必须进行改造。方法是不断自乘，即：将R自乘得，再自乘，然后按

直到某一步出现，就得到一个包含尽的最小模糊等价矩阵，又称为

R的传递闭包。

步骤：

（1）选择模糊算子建立等价矩阵：

等价矩阵特点：自反性、对称性、传递性

（2）进行λ—截聚类

对于模糊矩阵的λ一截矩阵，设为一模糊矩阵,则对λ∈[0,1]的每一个取值,R均对应一个非模糊矩阵，称为R的λ—截矩阵，其中

。根据R的λ—截矩阵，可以直观的将其归类。

聚类分析方法二：最大树聚类分析

最大树聚类法是模糊聚类方法的一种，也要通过正规化，通过标定步骤从而建立起相似系数构成的相似矩阵。它是直接由模糊相似矩阵（不必为等价矩阵）进行聚类的方法。

用最大树分类的优点在于:不需要将相似矩阵改造成模糊等价矩阵，使计算工作量大大减小；不用画出聚类图.

原则：各点相连；不能形成回路。

具体步骤如下：

（1）正规化标定并建立相似矩阵

设被分类的样本集为x=(x:，x:，x3，…，x。)，每个样本有S个指标，即

（i=1、2…n）

首先根据样本的各项指标，采用所选用的标准指标进行正规化，再选取适当的公式计算它们之间的相似系数，并建立x上的相似关系矩阵R。

（2）作模糊图的最大树

直接从相似矩阵中找出联系各样本之间的最大通路，按R从大到小的顺序依次连边，并要求不产生回路，直至全部单元接通为止，画出最大树图。

（3）最后对最大树取λ截集，去掉权数Rij≤λ(λ∈[0,1])的边，这样就把一棵树截成互不连通的几棵树，聚类工作完成。

【例】

【作业题】

3、主成分分析（Principle Component Analyses, PCA）聚类

第一步：原始数据的获取与处理；

1.中心化

2.规格化

3.标准化

第二步：计算协方差矩阵；

第三步：计算协方差矩阵的各特征值及其对应的特征向量；

第四步：累积贡献率的计算；

第五步：主成分分析。

4、CBA（费用效益分析）

费用效益分析步骤：

1、弄清问题；

2、环境功能分析；

云南森林涵水能力：6000m3/ha，河北省：4078 m3/ha。

3、确定环境破坏的程度与环境功能损害的关系（剂量—反应关系）；

大气中SO2浓度大于0.06mg/m3时，农作物减产4%－5%。

4、弄清各种方案改善生态环境的程度；

5、计算各个对策方案的生态环境效益；

6、计算各种对策方案的费用；

7、费用与效益现值的计算；

8、费用与效益的比较

假设条件：

1、生态环境质量变化直接增加或者减少商品或服务的产出，这种商品或服务是市场化的或者是潜在的、可交易的，甚至有市场化的替代物；

2、生态环境影响的物理效果明显，而且可以观察出来，或者能够用实证方法获得；

3、市场运行良好，价格是产品或服务的经济价值的良好指标。

技术方法：

1、市场价值法：市场价值法就是利用因生态环境质量变化引起的产值和利润的变化来计算生态环境质量变化的经济效益或经济损失；

土壤流失；灌溉水质改善；空气污染治理与农作物和建筑物

【例】某地大气环境中SO2质量浓度超过其对农作物影响的阈值0.06mg/m3，引起作物减产，作物单产为7500kg/hm2，污染程度属于轻度污染，减产百分数为5%，污染面积为100hm2,设农作物价格为1元/kg ,则大气污染的农作物损失是39474元。

2、机会成本法：如果资源的经济效益不能直接估算，但其利用效益是可以知道的。

如果某市工业用水1亿吨，可创GDP10亿元，由于水污染，致使该市工业缺水0.2亿吨，则水污染损失为2亿元。

3、防护费用法：采取预防或治理环境污染措施所需费用。铬的地下水污染

4、恢复费用法：地面塌陷

5、影子工程法: 通过人工建造替代原来的生态功能，所需费用。

6、人力资本法：

对人的损害表现在三个方面：过早死亡、疾病或病休造成的损失；医疗费用增加、精神或