專利名稱：一種地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于地理國情自動監(jiān)測技術(shù)領域，特別是涉及一種新的地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
綜合指數(shù)是反映一個國家或區(qū)域某個指定領域狀況的量化指標，是用于一個國家或區(qū)域內(nèi)指定領域的發(fā)展所處階段判斷的量化的、內(nèi)在的和綜合的指標。由于地理國情作為一個新型的綜合性國情體系，目前尚無科學地、量化的和綜合的評價方法，亟待需要能對地理國情綜合狀況進行科學、客觀、量化評價的指標。另一方面，許多專題領域中都廣泛嘗試定義了針對領域特點的綜合指數(shù)用于量化反映一個專題領域的狀況。這些針對不同專題領域的綜合指數(shù)可以在下列文獻中找到[I] 李世東，張大紅，崔洪波，2006.生態(tài)綜合指數(shù)及其在生態(tài)狀況評估中的應用研究.自然資源學報，21 (5)，pp. 782-789 ; [2] T. Tang, Y. J. Zhai, K. Huang, 2011. Water Quality Analysis and Recommendations through Comprehensive Pollution Index Method. Management Science and Engineering, 5 (2), pp. 95-100 ； [3]X. Y. Li, J. Yang, P. F. Sheng,2011. Structure and Application of a New Comprehensive Environmental Pollution Index. Energy Procedia,Vol. 5,pp. 1049-1054 ； [4] T. L Maderj Leslie J. Johnson, John B. Gaughan,2010. Components of the Comprehensive Climate Index. Journal of Animal Science ； [5] T. L Maderj L J. Johnson and J. B. Gaughan, 2010. A comprehensive index for assessing environmental stress in animals. Journal of Anima Science,Vol. 88,pp. 2153-2165 ； [6] Geurt Van de KerkiArthur R. Manuel,2008. A comprehensive index for a sustainable society: The SSI — the Sustainable Society Index. Ecological Economics. Vol. 66, pp. 228-242 ； [7] R. M. Patel, S. 0. Prasher, R. B. Bonnell and R. S. Broughton,2002. Development of Comprehensive Soil Salinity Index. JOURNAL OF IRRIGATION AND DRAINAGE ENGINEERING，128(3)， pp.185-188。上述這些專題領域的綜合指數(shù)均是針對生態(tài)系統(tǒng)、水質(zhì)、環(huán)境污染、氣候、社會經(jīng)濟和土壤等專題領域的屬性特征而建立的量化指標。很難用于地理國情這樣一個復雜的、 多領域綜合系統(tǒng)狀況的量化評價。這使得有必要開發(fā)一個綜合性的量化指標，用于地理國情的綜合系統(tǒng)評價。為了開發(fā)一個對一個國家地理國情進行量化的、綜合評價的綜合指數(shù)，需要確立指數(shù)的構(gòu)成結(jié)構(gòu)、各構(gòu)成因子(成分)的權(quán)重、綜合指數(shù)計算模型和評價等級的確定是任何綜合指數(shù)的開發(fā)中都需要考慮的技術(shù)。其中，成分的選擇和成分的權(quán)重是一個綜合指數(shù)開發(fā)的關鍵技術(shù)，直接影響著綜合指數(shù)的客觀性和整體性能。這與專題領域的綜合指數(shù)的相同。專題領域綜合指數(shù)的研究中提出了一些指標構(gòu)成選擇、指標因子權(quán)重確定和綜合指數(shù)的計算模型。例如前面提到的文獻及[7]陳朝，呂昌河，2010.基于綜合指數(shù)的湖北耕地質(zhì)量變化分析.自然資源學報，25(12)，pp. 2018-2029 ； [8]朱國宇，熊偉，2011.模糊評價法與綜合指數(shù)法在生態(tài)影響后評價中的應用比較研究.東北農(nóng)業(yè)大學學報，42 (2)， pp. 54-58。在專題領域綜合指數(shù)結(jié)構(gòu)的成分確定中，包括文獻[I]、[4]、[7]、[9]陳秀波， 朱德全，2011.基于AHP的綜合指數(shù)法在高速公路景觀評價中的應用.黑龍江農(nóng)業(yè)科學， Vol. 11，pp. 74-77等在內(nèi)的科技文獻中給出了基與所研究領域現(xiàn)狀的一些特征，考慮一些可能反映所研究領域狀態(tài)的方面來選擇構(gòu)成專題領域綜合指數(shù)的構(gòu)成因子(成分)。但這種方法帶有較強的主觀性，選擇的成分代表性具有一定的局限性。而指標結(jié)構(gòu)中各因子 (成分)對綜合指數(shù)的貢獻權(quán)重，目前的方法主要有等權(quán)法(所有成分都賦以相同的權(quán)重)， 有關文獻包括[I]、[2]和[3];層次分析(AHP)法，如文獻[9]和[10]國泰君安證券研究所課題組，2003.成分指數(shù)選樣方法研究，http://www. sse. com. cn/cs/zhs/xxfw/jysjs/ sseResearch/2003-3/20033c. pdf.中均采用AHP的方法計算各成分的權(quán)重。等權(quán)方法是一種簡單的定權(quán)方法，其局限性在于沒有充分考慮各成分對綜合指數(shù)的真實影響程度。而層次分析法在定權(quán)的關鍵在于下一層各元素對其上一層支配準則的重要程度的確定。它直接影響AHP方法的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前缺乏對地理國情狀態(tài)進行客觀、綜合、量化評估方法的問題， 本發(fā)明專利的目的在于提出一種監(jiān)測地理國情綜合指數(shù)(National Geographic State Comprehensive Index, NGCI)的方法，以達到自動監(jiān)測地理國情綜合指數(shù)，避免地理國情綜合狀態(tài)評估中的人為主觀因素的效果。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法，包括以下步驟
步驟1，確定構(gòu)成地理國情綜合指數(shù)的成分，包含以下子步驟，
步驟1-1，獲取構(gòu)成地理國情綜合指數(shù)的候選成分及相應的樣本值；
步驟1-2，執(zhí)行主成分分析方法，根據(jù)樣本值從候選成分中初步確定出地理國情各領域主要的成分，形成初始的潛在候選成分集；
步驟1-3，計算潛在候選成分集各成分與潛在候選成分集中其余領域成分的累積相關性，計算方法如下
設在潛在候選成分集中，任一成分*所屬領域外其他領域所有成分構(gòu)成的子集記為O， 設子集· #有挑個成分，對成分I按以下公式計算累積相關性
權(quán)利要求
1.一種地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，確定構(gòu)成地理國情綜合指數(shù)的成分，包含以下子步驟，步驟1-1，獲取構(gòu)成地理國情綜合指數(shù)的候選成分及相應的樣本值；步驟1-2，執(zhí)行主成分分析方法，根據(jù)樣本值從候選成分中初步確定出地理國情各領域主要的成分，形成初始的潛在候選成分集；步驟1-3，計算潛在候選成分集各成分與潛在候選成分集中其余領域成分的累積相關性，計算方法如下設在潛在候選成分集中，任一成分I所屬領域外其他領域所有成分構(gòu)成的子集記為O， 設子集O共有《個成分，對成分i按以下公式計算累積相關性其中，uI表不成分I與子集中所有成分的累計相關性；O(H)表不成分i與子集中第J'個成分之間的相關性，計算方式如下設每個成分有個樣本，任兩個分屬不同領域的成分U之間的相關性的計算公式表示為其中，Γζτ,χ)表示成分 之間的相關性，々和乃分別表示成分A的第I個樣本值，;和P分別表示成分Ay的《個樣本值取平均所得平均值；步驟1-4，根據(jù)成分強度函數(shù)重新計算并調(diào)整潛在候選成分集中每個成分的強度，包括對潛在候選成分集中任一成分i，按照以下成分強度函數(shù)公式計算其中，名表示成分r調(diào)整后的強度，表示成分 初始的強度， 表示步驟1-3所得成分t與子集O中所有成分的累計相關性；步驟1-5，根據(jù)調(diào)整后的強度，重新執(zhí)行主成分分析方法，選出地理國情每一領域主要的成分，構(gòu)成新的潛在候選成分集；步驟1-6，判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足迭代終止條件，則終止迭代，將潛在候選成分集所含成分確定為構(gòu)成地理國情綜合指數(shù)的構(gòu)成成分，進入步驟2 ;如果不滿足迭代終止條件，則返回步驟1-3;步驟2，采用層次分析法計算步驟I所確定地理國情綜合指數(shù)的各成分的權(quán)重；步驟3，根據(jù)步驟I所確定地理國情綜合指數(shù)的成分和步驟2所得各成分的權(quán)值，計算地理國情綜合指數(shù)NGCI，計算公式如下式中 表示地理國情綜合指數(shù)的成分μ表示各成分的權(quán)重，α 表示潛在候選成分集中成分的思數(shù)，Σ；步驟4，根據(jù)步驟3所得地理國情綜合指數(shù)NGCI進行地理國情綜合狀態(tài)評級。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法，其特征在于步驟1-6采用的迭代終止條件是，如果的值不再增加，則迭代終止；難)=士 ΣΓ>其中，是潛在候選成分集中各成分的強度平均值，''i表示潛在候選成分集中成分的總數(shù)，而名表示其中成分 的強度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法，其特征在于步驟2包含以下子步驟，步驟2-1，建立地理國情的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，遞階層次結(jié)構(gòu)模型中從上到下依次為目標層、準則層和方案層，目標層為地理國情綜合指數(shù)，準則層的元素為地理國情的各領域， 方案層的元素為各領域包含的各個成分；步驟2-2，設在遞階層次結(jié)構(gòu)模型中，目標層σ所支配的下一層元素4，為.為構(gòu)成領域?qū)觠，而領域?qū)覬所支配的下一層元素…構(gòu)成成分層C，其中P為領域?qū)?的元素個數(shù)，<ι為成分層e的元素個數(shù)；計算遞階層次結(jié)構(gòu)模型中下層元素對上層元素的相對權(quán)重，包含以下子步驟步驟2-2-1，計算成分層e的每個元素對領域?qū)觀的相對權(quán)重；步驟2-2-2，計算領域?qū)覬的每個元素對目標層σ的相對權(quán)重；步驟2-3，根據(jù)步驟2-2-1所得計算結(jié)果和步驟2-2-2所得計算結(jié)果，計算成分層中各元素對目標層一的總排序權(quán)重，作為地理國情綜合指數(shù)的各成分的權(quán)重。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2的地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法，其特征在于步驟4包含以下子步驟，步驟4-1，定義地理國情的綜合情況的分級體系，分為優(yōu)、良、中、差四個等級，并用0-1 之間的數(shù)字對其進行量化表示；步驟4-2，對地理國情綜合指數(shù)NGCI進行歸一化處理，得到歸一化結(jié)果；步驟4-3，根據(jù)步驟4-1定義的地理國情的綜合情況的分級體系，以及步驟4-2所得地理國情綜合指數(shù)NGCI的歸一結(jié)果，對地理國情綜合狀態(tài)進行評價。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種地理國情綜合指數(shù)監(jiān)測方法，進行地理國情綜合指數(shù)構(gòu)成成分選擇、定權(quán)確立各成分對地理國情綜合狀態(tài)的影響程度、監(jiān)測地理國情綜合指數(shù)、地理國情綜合狀態(tài)評價；為地理國情綜合狀態(tài)的量化評價提供了指標和監(jiān)測方法，避免了人為評估的主觀性和不確定因素。本發(fā)明方法簡單、綜合性和客觀性強，適用于國家或區(qū)域地理國情的狀態(tài)客觀、綜合、量化評估，可為決策提供科學數(shù)據(jù)支持。
文檔編號G06Q10/00GK102609779SQ20121004047
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者史文中, 張鵬林 申請人:武漢大學