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1、模糊物元评价方法在水库移民安置区优选中的应用摘要: 本文在模糊物元分析的基础上,结合模糊相似贴近度的概念,将基于模糊相似贴近度的模糊物元分析应用到水库移民安置区优选中,并根据GIS中图层叠加方法,在多种约束条件下对备选水库移民安置区进行初步的筛选,满足基本约束条件的要求,减轻了初选工作量。在指标权重方面,采用层次分析法和熵值法相结合的方法计算评判指标权重,提高了对移民安置区评判准确度和可信度。最后,将该优化选择模型应用于南水北调工程丹江口库区移民试点优选外迁安置区中,从应用的过程和对计算结果的分析来看,该方法在实践中效果较好,并可推广应用到整个库区外迁移民安置过程中,实现了移民淹没区和安置区优
2、化配置,确保了移民“搬得出、稳得住、逐步能致富”的目标。 关键词 :物元模型;模糊相似贴近度;安置区优选;丹江口库区移民库区移民工作是水利水电工程建设的重要环节之一,关系到整个工程的顺利建设,而移民安置工作关系到整个移民工作成败,选择移民安置区是移民安置工作的重中之重,关系到移民今后的长久治安和可持续发展。水库移民安置后出现返迁现象不断甚至“二次移民”,造成国家人力、物力、财力的巨大损失,而问题的根源在于前期在移民初步设计时未筛选到较好地安置区(点)以及未实现区域之间优化配置,导致移民安置后生产生活方式不适应1-5,与安置区居民难以融合,使得移民长期处于贫困状态,这种状态的所表现出现的结果是移
3、民返迁及上访等影响社会稳定和发展。在移民初步设水库淹没往往涉及到多个区域,相应的移民安置区也有多个,因此,在多个备选的移民安置区中选择自然条件较好、经济相对较发达、环境容量较大及移民生产生活相似的安置区关系到移民能否实现“搬得出、稳得住、逐步能致富”的目标。移民安置区的优选是一个涉及面广、问题复杂,不仅与投资有关,而且是一门综合社会学、经济学、库区移民心理学的大规模系统工程6。因此,移民安置区选择往往是跨地区、跨部门、跨学科进行统一协调和综合分析的一项复杂工作。安置区往往涉及到若干个,如何能够从多个移民安置区选择最优的是至关重要的。目前,查阅有关文献资料,水库移民安置区选择主要从模糊聚类分析法
4、(吴宗法、施国庆,1995)、综合模糊评价法(缑元有,2000;姚凯文,2006)以及灰色理论法(苏红兵,2007)等方面进行了研究。对水库移民安置区优化选择研究并不多见。本文尝试着从GIS和模糊相似贴近度运用到移民安置区优化筛选中去,从约束条件的初步优选出安置区域集,缩小了安置区选择范围。同时,运用模糊相似贴近度将生产生活差异性、适度居住性等方面也同时作为优选安置区的要件进行分析,更加科学地筛选移民安置区,通过这种方法使移民能够找到相对较理想的安置区。1 相似贴近度的模糊物元分析在物元分析中,用“事物、特征、量值”三要素组成物元描述事物。如果其中量值具有模糊性,便称之为模糊物元。若事物有n个
5、特征及其相应的模糊量值,则称为n维度模糊物元7。给定事物的名称N,其关于特征C的量值为V,以有序三元R=(N、C、V)构成描述事物的基本元。如果其中量值V具有模糊性,便称为模糊物元,如果事物N有n个特征c1,c2L,cn和相应的模糊量值v1,v2,v3L,vn,称R为n维模糊物元,简记R=(N、C、V)。如果m个事物的n维物元组合在一起,便构成了m个事物n维复合物元Rmn。若将Rmn的量值写成模糊物元量值,称为m个事物n维复合模糊物元8,写为:1.1 标准模糊物元从公式(1)构成标准化的n维模糊物元R0n,其中各项由Rmn中各移民备选安置区从优隶属中的最大值或最小值来确定,可以得到标准物元:R
6、0n=M0c1u0 1c2u0 2MMcnu0 n(2)1.2 评价指标权重的确定设W为层次分析法得到的权重向量9,w为熵值法得到的权重向量10。综合权重计算模型为:W=tw+(1-t)w(3)T值的选取决定于w中各分量的差异程度,t值的计算公式表示为:t=(n/n-1)G(4)G为层次分析法各分量的差异系数:G=2(1p1+2p2+3p3+Lnpn)n-(n+1)1n(5)式中n为指数个数,p1,p2,p3L,pn为层次分析法分量从小到大的重新排序。1.3 欧化距离相似贴近度设A、B、C定义在同一评价空间V上的模糊集映射,N:f(V)f(V)0,1满足以下条件:N(A,B)=N(B,A);N
7、(A,A)=1,N(A,)=0;若A?B?C,则N(A,B)+N(B,C)N(A,C),则称N(A,B)为模糊集A和B的贴近度。欧化距离相似贴近度为11:r(A,B)=1-d(A,B)/max(6)式中:max=maxd(A,B);d(A,B)=?nk=1(uk)-B(uk)?2?1.4 综合评价若以ij(i=1,2,3L,m;j=1,2,L,n)表示标准模糊物元R0n与复合模糊物元Rmn中各项差点平方,则组成差平方复合 模糊物元R,即:R=c1c2LcnM11121Lm1MMMLMMm1n2nLmn(7)式中:ij=(u0j-uij)?2,(i=1,2,L,m;j=1,2,L;n),结合欧化
8、距离相似贴近度r(A,B),则:?r(A,B)i=1-nj=1ijmaxnj=1ijwj(8)?式中:r(A,B)i为第i个备选移民安置区域理想安置区(最优安置区)之间的贴近程度,可以根据欧化距离相似贴近度的大小对各备选移民安置区进行优劣排序。贾永飞:模糊物元评价方法在水库移民安置区优选中的应用中国人口资源与环境 2010年 第1期2 基于GIS下的筛选移民安置区对于一个水库淹没区移民村有多个备选移民安置区供选择,为了快速做出选择,首先对移民备选安置点进行初步的筛选。进行移民安置区初选时主要考虑到的是备选安置区的土地资源、水资源和投资建设或改善基础设施的资金约束。设为水库淹没区(搬迁区)平面空
9、间,x=(x1,x2)为淹没区内准备搬迁安置的移民点,yi=(yi1,yi2)(i=1,2,L,n)为备选移民安置(区)点,n为安置目的地数量,即选择方案,则该水库淹没区平面内水库移民搬迁安置的约束条件为:2.1 土地资源约束设区域内有n中土地利用方式(土地按适宜度分为m个等级),Xij为第j种土地等级上采用第i种土地利用方式的面积数。当i=1,n1时,为种植业利用方式;i=n1+1,n2时,为林业利用方式;当a=1表示第j级土地适宜第i中利用类型;当a=0时表示第j级土地不适宜第i种利用类型;Xijt为t年j级土地i种利用的面积12。(1)安置区t年j种等级土地上各种利用方式的面积大约不大于
10、等j种等级土地的总面积smjt:?ni=1Xijtsmjt(9)?(2)安置区t年各类土地不同利用方式的面积之和大约不大于安置区可供生产用地总面积Lmt:?mj=1ni=1XijtLmt(10)?(3)安置区t年为了保护一定的生态环境需保证的林地大约不大小于满足森林覆盖率Tt所需要的林地面积:?n2t=n1+1aijXijtTtgLmt(11) ?2.2 水资源约束13安置区t年系统内灌溉、养殖及人畜用水总量不大于系统可供水量WQt:?mj=1ni=1WijtXij+lk=1WktXAk+WpXPWQt(12)?式中:Wijt表示t年单位Xij需水量;Wkt表示单位XAk的年需水量;Wp表示人
11、均需水量;Xij为第j种土地登记上采用i中土地利用方式的面积数。2.3 投资约束安置区生产投资和水利投资大约不大于所提供的资金:?mj=1ni=1aijcijtXijt+lk=1CktXAkM1mj=1ni=1aijXijWijtPij+lk=1PwkXAk+WpXPPpM2(13)?式中:Cijt为t年j级土地i中利用单位投资(不含化肥等);Xijt为t年j级土地i种利用的面积;Ckt为t年k种畜禽蛋单位投资;XAk为畜禽数量;Pij为单位土地供水投资;pwk为单位畜禽供水投资;pp为人均用水投资;M1,M2分别为生产投资和水利工程投资;XP表示安置人数最多。根据上述约束条件,利用MAPIN
12、FO中图层叠加模型就可以筛选出满足约束条件的初选安置区。具体计算步骤如下:在MAPINFO中输入上述约束条件所要的数据,并绘制每个约束条件所对应的数据图层。根据对应的约束条件将各数据图层二值化(TRUE,FALSE),筛选出符合约束条件的数据图1,2,3,L,n。利用图层叠加模型求出同时满足所有约束条件的可行域:X=1I2I3Ln(14)通过图层叠加方法,首先将不合要求的备选方案剔除,这样可以节省了计算,减轻了工作量,而且模型针对研究移民安置区中的每一个条件逻辑“与”运算,筛选改安置区能否满足所有约束条件。目的是为了解决移民安置区空间上可行域或有限备选安置区集的搜索问题,将一个目标规划问题转化
13、成容易处理的有限备选安置区集,从而快速得到问题的解。3 应用案例南水北调中线一期工程丹江口水利枢纽大坝加高工程正常蓄水位170m方案,淹没涉及到河南省淅川县、湖北省丹江口市、武当山特区、郧县、郧西县和张湾区等6个县(市、区),淹没涉及影响区土地面积307.70 km2,人口33.13万人,农村规划生产安置人口26.7万人,其中县内安置6.2人,出县外迁20.49万人。初步选定的外迁安置区涉及两省53县(市、区、农场),304个乡镇或县属农场、2026个村。2007年底,两省移民试点已经开始搬迁,河南省在大石桥、老城、金河、盛湾、滔河、马蹬、上集、香花等8个主要淹没乡镇选择张湾、狮子岗、姚湾、马
14、川、鱼关、周湾、姬家营、曹湾、魏营、张义岗等10个村进行了试点14。本文只给出其中一个试点张义岗村的安置区优选计算过程。3.1 评价指标的选择影响安置点的因素很多,根据试点村的具体情况以及资料收集情况,设置了以下评价指标:人均耕地(亩)c1、粮食产量(公斤)c2、人均纯收入(元)c3、移民生产生活差异性c4、居住环境适宜度c5、基础设施完善等指标c6,具体数据见表1。3.2 移民安置区初选根据优选移民安置区的约束条件,将有关数据添加到MAPINFO中各图层,并将数据图二值化,然后运用图层叠加,即可得到满足所有约束条件的可行域X=(王庄农场;榆林农场;小庄李村;马杨农场;杨庄;三官殿)。将初选结
15、果在图中标出来。3.3 权重的确定按照熵值法计算出各个指标的权重为:wi=(w1,w2,w3,w4,w5,w6)=(0.231,0.265,0.213,0.187,0.101,0.103)按照层次分析法得到的各评价指标的权重为:wi=(w1,w2,w3,w4,w5,w6)=(0.201,0.195,0.243,0.177,0.111,0.079)按照公式(3),并取偏好系数为,可得到各个指标的综合权重:w总=(0.211,0.185,0.213,0.175,0.112,0.104)3.4 安置区的综合评判对于表1,只有目标c4用越小越优模型计算目标相对优属度,其它目标用越大越优模型计算目标对优属度,从而得到移民淹没区(搬迁区)模糊物元的相对优属度矩阵:最大值或最小值确定,这里仅取最大值组成标准安置区(最优安置区)的模糊物元,即:R0n=c1c2c3c4c5c6M00.9630.9760.9010.1120.6760.876根据公式(7)计算各安置区指标与标准安置区(最优安置区)指标之间差的平方值ij,得到差点平方复合模糊物元R,即:得到欧化距离相似度贴近度:Rr(A,B)=M1M2M3M4M5M6r(A,B)0.5610.4730.3710.2020.6020
