乡村-城市变迁指数的评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种乡村-城市变迁指数的评价方法，其步骤如下：(1)确定研究区域；依据每个地级市行政区划现状，从全市域中划出市辖区来表征城市地域类型；(2)确定研究时期；这是由起点T1和终点T2两个年份所确定的变化时段；(3)确定地级市的“乡村－城市”变迁的评价指标体系，为每个地级市采集T1和T2两个年份的各项指标数据，进入数据库；(4)对地级市的各评价指标的原始矩阵进行投影寻踪分类计算；(5)根据求出的各地级市“乡村－城市”变迁的投影值，得到地级市“乡村－城市”变迁的综合评价结果。本发明能够较为客观公正地对我国地级市的乡村－城市变迁过程与特征开展定量评价，评价结果具有重要的实际应用价值，应用前景较广。
【专利说明】乡村一城市变迁指数的评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市一区域的城乡差异和村镇发展分类的【技术领域】，尤其涉及评价区 域城市化和城市区域化过程中乡村一城市变迁指数的评价方法。
【背景技术】
[0002] 在我国实行"市管县"体制以来，地级以上大中城市都有一定数量的市辖区和辖 县，以此构成"城市一区域"空间关系。近年来，地级以上大中城市的经济实力逐渐增强，极 大地带动了周边郊县的城镇化发展，也通过"县（市）改区"的行政区划调整手段不断扩大 城市辖区范围，由此引起这些大中城市与其周边郊县的地域范围变化和城乡发展水平的强 烈对比，自然引起全市域范围内乡村向城市的快速转变过程。有必要构建一个能够反映此 强烈变化过程的综合评价指标。
[0003] 根据检索可知，有关乡村-城市变迁的指标体系及其定量化评价的研究成果十分 稀少。在已有城市化文献中，主要分为乡城市化研究和乡村性研究。这些成果尚有许多缺 点和弊端，例如评价指标体系不全面、评价方法有自身缺陷等，这些都有待补充和完善。
[0004] 总体上，现有研究主要基于县域单元进行多指标的统计分析，根据评价结果划分 乡村性或城镇化水平高低。但是，很少有基于地级市空间单元进行乡村一城市变迁研究；研 究中所采用的综合评价方法有主成分分析、层次分析法和熵值法等，每种方法各有优势和 缺点，针对研究目标可以选用更合适的评价方法。
[0005]投影寻踪分类（Projectionpursuitclustering，PPC)法，是Friedman和Turkey 于1974年提出的一种既可作探索性分析，又可作确定性分析的聚类和分类分析方法。所谓 投影实质上就是从不同的角度去观察数据，寻找能够最大程度地反映数据特征和最能充分 挖掘数据信息的最优投影方向。PPC法是一种可用于高维数据分析的、有效的除维技术，适 用于高维、非线性、非正态问题的分析和处理，评价结果与实际相符率高，已经广泛应用于 水质评价、大气环境质量综合评价、灾情评估、工业经济、企业竞争力等方面。
[0006] 更重要的是，当今以大中城市及其腹地组成的城市一区域，已经成为全球化时代 城市区域发展研究的主流思想和前沿领域。因此，未来我国地级市的乡村一城乡变迁研究， 应当在"城市一区域"理论指导下进行整体和系统的研究，为我国区域发展和规划提供参 考。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了提供一种乡村一城市变迁指数的评价方法，用以评价区域城 市化和城市区域化过程中城市一乡村整体性变迁的技术方法。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现。
[0009] (1)确定研究区域一一这是由多个地级市组成的城市群。依据每个地级市行政区 划现状，从全市域中划出市辖区来表征城市地域类型；而全市域中含有广大农村，可近似表 征乡村地域类型。这样，就把每个地级市划分成为建立"全市域/市辖区"两部分地域单元。
[0010] ⑵确定研究时期一一这是由起点Tl和终点T2两个年份所确定的变化时段。这 个研究区域内的"乡村一城市"变迁就在这个时段内发生。
[0011] (3)确定地级市的"乡村一城市"变迁的评价指标体系，为每个地级市采集Tl和T2 两个年份的各项指标数据，进入数据库。
[0012] (4)对地级市的各评价指标的原始矩阵进行投影寻踪分类计算。
[0013] (5)根据求出的各地级市"乡村一城市"变迁的投影值，按由大到小排序，对地级市 进行统一评价。
[0014] 本发明能够较为客观公正地对我国地级市的乡村一城市变迁过程与特征开展定 量评价，评价结果具有重要的实际应用价值，应用前景较广。
[0015] 一种乡村一城市变迁指数的评价方法，其步骤如下：
[0016] (1)确定研究区域一一这是由多个地级市组成的城市群。依据每个地级市行政区 划现状，从全市域中划出市辖区来表征城市地域类型；而全市域中含有广大农村，可近似表 征乡村地域类型。这样，就把每个地级市划分成为建立"全市域/市辖区"两部分地域单元。
[0017] ⑵确定研究时期一一这是由起点Tl和终点T2两个年份所确定的变化时段。这 个研究区域内的"乡村一城市"变迁就在这个时段内发生。
[0018] (3)确定地级市的"乡村一城市"变迁的评价指标体系，为每个地级市采集Tl和T2 两个年份的各项指标数据，进入数据库。
[0019]具体来说，又可分为以下几个步骤：
[0020] 1)建立地级市"乡村一城市"变迁的评价指标体系。根据相关理论和研究成果，结 合统计数据可获得情况，最终确定评价指标为：
[0021] 第二产业占⑶P比例、第三产业占⑶P比例、固定资产投资额占地区生产总值的比 例、外商实际投资额与地区生产总值的比值、地区生产总值与年末总人口的比值、第二产业 占从业人员比例，第三产业占从业人员比例、非农业人口占年末总人口比例、普通中小学生 总数与普通中小学专任教师总数的比值、医生数与年末总人口的比值、在岗职工工资总额 与在岗职工平均人数的比值、地区生产总值与行政区土地面积的比值、年末总人口与行政 区土地面积的比值
[0022] 2)采集研究区内各地级市的指标数据进入数据库的过程中，通过手工录入或者计 算的方式得到。有的统计指标可以从统计年鉴中直接录入，有的指标需要换算方可得到。
[0023] 3)对原始数据进行换算，求算Tl和T2两个时间点期间的每个地级市的"乡村一 城市"的社会经济指标的变迁。又可细分为三步：
[0024] ①把Tl年份的市辖区和全市域的N社会经济统计指标数据录入数据库，并将市辖 区和全市域的相应统计指数数据相减，得到Tl年份地级市城乡差距（含N项统计指标的差 值）。
[0025] ②把T2年份的市辖区和全市域的N社会经济统计指标数据录入数据库，并将市辖 区和全市域的相应统计指数数据相减，得到T2年份地级市城乡差距（含N项统计指标的差 值）。
[0026] ③将每个地级市的T2与Tl年份每个统计指标的城乡差值相减，得到研究区内S 个地级市的城乡差距变化的数据矩阵。
[0027] (4)对S个地级市N个指标的城乡差距变化的数据矩阵进行投影寻踪分类计算。
【权利要求】
1. 一种乡村一城市变迁指数的评价方法，其特征在于：其步骤如下： (1) 确定研究区域一一这是由多个地级市组成的城市群；依据每个地级市行政区划现 状，从全市域中划出市辖区来表征城市地域类型；而全市域中含有广大农村，可近似表征乡 村地域类型；这样，就把每个地级市划分成为建立"全市域/市辖区"两部分地域单元； (2) 确定研究时期一一这是由起点Tl和终点T2两个年份所确定的变化时段；这个研 究区域内的"乡村一城市"变迁就在这个时段内发生； (3) 确定地级市的"乡村一城市"变迁的评价指标体系，为每个地级市采集Tl和T2两 个年份的各项指标数据，进入数据库； 具体来说，分为以下几个步骤： 1) 建立地级市"乡村一城市"变迁的评价指标体系；根据相关理论和研究成果，结合统 计数据可获得情况，最终确定评价指标为： 第二产业占⑶P比例、第三产业占⑶P比例、固定资产投资额占地区生产总值的比例、 外商实际投资额与地区生产总值的比值、地区生产总值与年末总人口的比值、第二产业占 从业人员比例，第三产业占从业人员比例、非农业人口占年末总人口比例、普通中小学生总 数与普通中小学专任教师总数的比值、医生数与年末总人口的比值、在岗职工工资总额与 在岗职工平均人数的比值、地区生产总值与行政区土地面积的比值、年末总人口与行政区 土地面积的比值； 2) 采集研究区内各地级市的指标数据进入数据库的过程中，通过手工录入或者计算的 方式得到； 3) 对原始数据进行换算，求算Tl和T2两个时间点期间的每个地级市的"乡村一城市" 的社会经济指标的变迁；又可细分为三步： ① 把Tl年份的市辖区和全市域的N社会经济统计指标数据录入数据库，并将市辖区和 全市域的相应统计指数数据相减，得到Tl年份地级市城乡差距； ② 把T2年份的市辖区和全市域的N社会经济统计指标数据录入数据库，并将市辖区和 全市域的相应统计指数数据相减，得到T2年份地级市城乡差距； ③ 将每个地级市的T2与Tl年份每个统计指标的城乡差值相减，得到研究区内S个地 级市的城乡差距变化的数据矩阵； (4) 对S个地级市N个指标的城乡差距变化的数据矩阵进行投影寻踪分类计算； 具体来说，分为以下几个步骤： 1) 样本评价指标集的归一化处理，计算公式为： X(IJ)=-/(U)~-V-(/) ?·)-·?·) 式中，xYi，j)，i= 1，…，n;j= 1，…，ρ为第i个样本的第j个评价指标值，η,ρ分别 为样本的数目；Xmax(j)与xmin(j)分别为样本集中第j个评价指标的最小值和最大值； 2) 构造投影目标函数Q(a);实质是把p维数据x(i，j)，j-Ι，…，p综合成为a= (a(l)，a(2)，"^a(P))为投影方向的一维投影值z(i);计算公式为： Ζ(?) = ?^α(βχ(?,β，i=l，…，P i=l 式中a为单位长度向量； 在综合投影值时，要求投影值z(i)的散布特征应为：局部投影点尽可能密集，最好凝 聚成若干个点团，而在整体上投影点团之间尽可能散开；基于此，投影指标函数可构造为： Q(a) =SzDz 式中，Sz为投影值z(i)的标准差，Dz为投影值z(i)的局部密度；计算公式分别为：
式中，a为单位长度向量；z为系列z(i)，i= 1，…，η的均值；R为求局部密度的窗口 半径；Ut为单位阶跃函数，当t= (Riij)彡O时其函数值为1，当t〈0时其函数值为O;在 此需指出的是，局部密度的窗口半径（R)取值既要包含在窗口内的投影点的平均个数不能 太少，避免滑动平均偏差太大，又不能使它随着指标数（η)的增大而增加太高，为此，密度 阈值（a)可以取 0·ISz, 0·OlSz, 0·OOlSz 等； 3) 通过求解投影指标函数最大化来估计最佳投影方向，以最大可能揭示高维数据某类 特征杜始.斗哲/入才斗.
式中，s.t.代表约束条件，这是一个以a(j)，l，…，p为优化变量的复杂非线性优化问 题，一般常用模拟生物劣汰规则与群体内部染色体信息交换机制的遗传算法来求解。我们 采用复合单纯形法求解，在有些情形下，优化效果可能更好一些； P 4) 把由公式maxQ('a) =3此与〃^^1./) = 1，a(j)彡0求得的最佳投影方向aM戈 η 入公式ζ〇Σβω.γ(ζ'，）)后，即得各评价样本的投影值ζ⑴，按从大到小排序，据此可对 /=1 评价指标样本集进行统一评价； (5)根据评价结果，获得各地级市"乡村一城市"变迁的投影值，据此按从大到小排序， 完成地级市的"乡村一城市"变迁的综合评价，得出不同地级市"乡村一城市"变迁指数大 小和排序。
【文档编号】G06F19/00GK104318116SQ201410598382
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】田莉, 李永浮, 姚之浩 申请人:同济大学