灰色聚類算法在濟(jì)西濕地生態(tài)旅游多層次綜合評價(jià)中的應(yīng)用

周紅霞

(濟(jì)南市長清區(qū)平安街道辦事處水利站，山東 濟(jì)南 250306)

張安妮

(山東黃河信息中心，山東 濟(jì)南 250013)

周方勇

(濟(jì)南市天橋黃河河務(wù)局，山東 濟(jì)南 250032)

2013-03-10

周紅霞(1971-)女，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)田水利、土木工程與水利工程信息化。

灰色聚類算法在濟(jì)西濕地生態(tài)旅游多層次綜合評價(jià)中的應(yīng)用

周紅霞

(濟(jì)南市長清區(qū)平安街道辦事處水利站，山東 濟(jì)南 250306)

張安妮

(山東黃河信息中心，山東 濟(jì)南 250013)

周方勇

(濟(jì)南市天橋黃河河務(wù)局，山東 濟(jì)南 250032)

利用灰色聚類算法從地理?xiàng)l件、旅游資源和區(qū)域位置3個(gè)方面對濟(jì)南西部濕地發(fā)展生態(tài)旅游進(jìn)行了綜合評價(jià)。結(jié)果表明，濟(jì)南西部濕地在水體質(zhì)量、文化古跡、交通條件等5個(gè)指標(biāo)上評價(jià)為優(yōu)類；在自然生態(tài)、土地開發(fā)、城鎮(zhèn)分布等10個(gè)指標(biāo)上評價(jià)為良類；在基礎(chǔ)設(shè)施指標(biāo)上評價(jià)為中類。說明其區(qū)域位置優(yōu)于旅游資源，旅游資源優(yōu)于地理?xiàng)l件，該結(jié)果可為濟(jì)西濕地未來創(chuàng)造品牌，實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的互動，建立可持續(xù)性的發(fā)展模式提供了依據(jù)。

濕地；生態(tài)旅游；灰色聚類；評價(jià)指標(biāo)

濟(jì)西濕地地處濟(jì)南市西部，交通便利，濕地水資源豐富，冬季氣候較為濕潤，夏季涼爽宜人，擁有優(yōu)良的生態(tài)旅游觀光氣候，規(guī)劃設(shè)計(jì)符合土地的利用性、旅游性和可觀賞型。根據(jù)《山東濟(jì)西國家濕地公園總體規(guī)劃》及《濟(jì)南市西部地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，長清區(qū)平安街道辦事處充分利用南水北調(diào)干渠、玉清湖、黃河等自然資源，結(jié)合濕地的自然、文化特色，依循“一區(qū)、多點(diǎn)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈“的方式，開發(fā)生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)。該濕地面積約3300hm2，其中蘆葦?shù)?00hm2，荒草地200hm2，常年保有水量1000萬m3以上。

本研究采用灰色統(tǒng)計(jì)處理專家評估意見，并引入灰色聚類分析模型計(jì)算綜合評估值，擬通過對濟(jì)南西部濕地生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)進(jìn)行一次客觀、公正、科學(xué)的多層次綜合評價(jià)，為濟(jì)南西部生態(tài)旅游資源開發(fā)建設(shè)提供科學(xué)有力的決策支持依據(jù)。

1 灰色聚類算法原理

灰色聚類是建立在灰數(shù)的白化函數(shù)生成的基礎(chǔ)上，將聚類對象對不同聚類指標(biāo)所擁有的白化數(shù)，按n個(gè)灰類進(jìn)行歸納整理，以判斷該聚類對象屬于哪一類的灰色統(tǒng)計(jì)方法[1]。

記i為聚類對象(i=1，2，3，…，n)；fjk為第j個(gè)聚類指標(biāo)(j=1，2，3，…，p)，k為聚類灰類(k=1，2，3，…，m)；dij為第i個(gè)聚類對象對于第j個(gè)聚類指標(biāo)所擁有的白化數(shù)(即聚類白化數(shù))，其中，i∈1,2,3,…,n,j∈1,2,3,…,p。fjk為第j個(gè)聚類指標(biāo)對第k個(gè)灰類的白化函數(shù)。其具體計(jì)算步驟為：

步驟1：根據(jù)給定的dij構(gòu)造樣本矩陣D；

步驟2：確定灰類白化函數(shù)fjk：fjk表示第j個(gè)指標(biāo)屬于第k灰類的白化函數(shù)。fjk(dij)為第i個(gè)聚類對象的第j個(gè)聚類指標(biāo)屬于第k個(gè)灰類的白化權(quán)函數(shù)值。

步驟3：計(jì)算折算系數(shù)(聚類權(quán))ηjk：

式中，m為總的指標(biāo)個(gè)數(shù)，cjk為門閾值。

步驟4：確定σi;

σi=(σi1,σi2,…,σin)

其中

式中，n為總的灰類數(shù)。σik=max(σi1,σi2,…,σin)，則對象i屬于第k灰類。

2 灰色聚類算法在濟(jì)南西部生態(tài)旅游的評價(jià)過程

2.1 聚類對象和評價(jià)指標(biāo)選取

本研究采用資源中心型評價(jià)指標(biāo)體系(表1)，對濟(jì)南西部濕地生態(tài)旅游資源綜合評價(jià)，邀請7名專家分別對評價(jià)體系中的16個(gè)評價(jià)指標(biāo)按4個(gè)灰類打分。其灰優(yōu)類為4分，灰良類為3分，灰中類為2分，灰差類為1分[2]。7位專家對每一個(gè)評價(jià)指標(biāo)分別給出的灰類分值詳見表1。

表1 濟(jì)南西部濕地生態(tài)旅游資源綜合評價(jià)量化得分表

2.2 灰色定權(quán)聚類評價(jià)應(yīng)用設(shè)計(jì)

(1)確定評價(jià)灰色類 確定評價(jià)灰色類采用四級制，將等級分為優(yōu)、良、中、差。設(shè)評價(jià)灰類的序號為1～4，即4個(gè)評價(jià)灰類，灰優(yōu)類為4分以上及左邊，灰良類為3分左右，灰中類為2分左右，灰差類為1分以下及右邊。4個(gè)灰類對應(yīng)的圖像[3]和相應(yīng)的白化函數(shù)fk(k=1、2、3、4)如圖1所示,其中dij為第j個(gè)專家賦值第i個(gè)指標(biāo)的分指為dij。

圖1 白化函數(shù)

(2)評價(jià)指標(biāo)計(jì)算與量化 設(shè)灰類k共4類，k=1、2、3、4；評價(jià)指標(biāo)i共16個(gè)，i=1、2、……、15、16；評價(jià)專家7人，每組1人，j=1、2、3、4、5、6、7；

白化函數(shù)fk對應(yīng)灰優(yōu)、灰良、灰中、灰差，分別是f1、f2、f3、f4，第j個(gè)專家賦值第i個(gè)指標(biāo)的分值為dij；Nj為第j個(gè)評估指標(biāo)[4]。

A.當(dāng)評價(jià)指標(biāo)i=1時(shí)，則可得7位專家(Nj=1)評估指標(biāo)1為灰優(yōu)的評價(jià)系數(shù)

=f1(d11)+f1(d12)+f1(d13)+f1(d14)+f1(d15)+f1(d16)+f1(d17)

=f1(3)+f1(2)+f1(3)+f1(2)+f1(2)+f1(3)+f1(4)

=0.75+0.5+0.75+0.5+0.5+0.75+1=4.75

同理，可得其余6位專家評估指標(biāo)1為灰良的評價(jià)系數(shù)

h21=f1(3)+f1(2)+f1(3)+f1(2)+f1(2)+f1(3)+f1(4)

=1+2/3+1+2/3+2/3+1+2/3=5.67

以此類推，評估指標(biāo)為灰中和灰差的系數(shù)

h31=0.5+1+0.5+1+1+0.5+0=4.5

h41=0

B．可求得專家評估指標(biāo)1的總評價(jià)系數(shù)h1：

C．可求得評價(jià)指標(biāo)1的評價(jià)權(quán)向量pi

評價(jià)指標(biāo)1(自然生態(tài))的權(quán)向量

p1=(p11,p21,p31,p41)=(0.3184,0.3800,0.3016,0)

D．判斷專家評估指標(biāo)1(自然生態(tài))所屬灰類：

MAX(0.3184,0.3800,0.3016,0)=0.3800=p21

所以評價(jià)指標(biāo)l(自然生態(tài))屬于灰良類取分值為3分。同理，可以求出評價(jià)指標(biāo)i=2、3、……、16的所屬灰類及分值，結(jié)果如表2所示。至此，已采用灰色統(tǒng)計(jì)法獲得了專家評估評價(jià)指標(biāo)所屬的類別和分值。

(3)灰色聚類評價(jià)應(yīng)用 求濟(jì)南西部濕地旅游資源灰優(yōu)類(k=4)的聚類系數(shù)

=0.75×0.3800+0.75×0.3594+……+0.75×0.3800=4.9998

計(jì)算出灰良類(k=3)λ12=5.3309；灰中類(k=2)λ13=2.2174；灰差類(k=1)λ14=0。

同理得出該旅游資源評價(jià)的聚類系數(shù)向量

λ1=(λ11,λ12,λ13,λ14)=(4.9998，5.3309，2.2174，0)

由于MAX(4.9998，5.3309，2.2174，0)=5.3309=λ21，k=3，可知濟(jì)南西部濕地生態(tài)旅游綜合評價(jià)結(jié)果為灰良類。

表2 綜合評價(jià)指標(biāo)所屬灰類分布表

2.3 綜合評價(jià)結(jié)果

通過應(yīng)用灰色聚類算法對濟(jì)南西部濕地生態(tài)旅游資源進(jìn)行分析計(jì)算，可知濟(jì)南西部濕地生態(tài)旅游資源在水體質(zhì)量、文化古跡、交通條件、客源分布條件和與附近景區(qū)比較5個(gè)指標(biāo)上評價(jià)為優(yōu)類[5]；在自然生態(tài)、土地開發(fā)、城鎮(zhèn)分布、旅游設(shè)施、氣侯條件、地質(zhì)地形條件、動物、植物、民情民俗和景點(diǎn)特色10個(gè)指標(biāo)上評價(jià)為良類；在基礎(chǔ)設(shè)施這項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)為中類。區(qū)域位置優(yōu)于旅游資源，旅游資源優(yōu)于地理?xiàng)l件。

3 小結(jié)

本研究采用灰色聚類數(shù)據(jù)挖掘算法對濟(jì)南西部濕地生態(tài)旅游進(jìn)行了綜合評價(jià)，通過對其旅游資源16個(gè)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，得到其旅游資源所屬灰類，這對發(fā)展?jié)衔鞑可鷳B(tài)旅游工作具有理論和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。從總體上看，該方法原理清晰，計(jì)算簡單，所需樣本量小，可為旅游開發(fā)決策者提供科學(xué)化和規(guī)范化的有效參考，但該法也存在一些需要改進(jìn)的地方，如評價(jià)指標(biāo)的選取和完善、合理樣本量的確定等。

[1]易德生，郭 萍.灰色理論與方法[M].北京：石油工業(yè)出版社,1992.

[2]汪俠，顧朝林，梅 虎.多層次灰色評價(jià)方法在旅游者感知研究中的應(yīng)用[J].地理科學(xué),2007，27(1):121-126.

[3]保繼剛，楚義芳.旅游地理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4]朱曉華，楊秀春，蔡運(yùn)龍.基于灰色系統(tǒng)理論的旅游客源預(yù)測模型——以中國入境旅游客源為例[J].經(jīng)濟(jì)地理,2005，25(2)：232-235.

[5]劉思峰，郭天榜.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

F590.3

A

1673-1409(2013)11-0026-04