多元统计分析在土地利用分区中的应用-论文.pdf

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1、第23卷第3期河南城建学院学报V01．23No．32014年5月JournalofHenanUniversityofUrbanConstructionMav．2014文章编号：1674—7046(2014)03—0024—04多元统计分析在土地利用分区中的应用冯保民，郑崇启(1．平顶山天安煤业七矿有限责任公司，河南平顶山467000；2．河南城建学院测绘工程学院，河南平顶山467036)摘要：土地利用分区是土地利用总体规划的重要组成部分，以松原市土地利用分区为例，首先利用主成分分析对评价指标进行了降

2、维处理，并解释研究了各主成分代表的意义，然后利用聚类分析方法，结合主要分区原则，将松原市划分为四个类型区。关键词：主成分分析；聚类分析；分区；土地利用程度中图分类号：F301文献标识码：A新一轮土地利用总体规划修编的过程中，土地利用分区作为总体规划的组成部分对于统筹协调区域土地利用，特别是建设用地和农用地之间的关系，合理调整土地利用结构，实现土地利用的可持续发展具有重要的现实意义。本文以松原市土地利用程度和效益数据为基础，探讨了在遵循土地利用分区主要原则下，基于主成分分析的聚类分析方法在土地利用的地

3、域分区方面的应用，为土地利用分区的进一步研究提供理论依据。1土地利用分区原则与方法1．1分区原则按照经济、社会、自然等条件相对一致，土地利用方向基本相同的状况，明确各地域土地利用方向，具有宏观控制指导作用，使规划管理在较大范围内有一定连续性。分区原则具体概括为：体现区域发展战略的要求；自然条件和社会经济水平的相对一致性；土地利用特点和存在问题的相对一致性；土地利用发展方向和措施的相对一致性；突出土地利用问题和管理措施的相似性；便于实施管理，保持乡镇界限和区划界限的完整性。1．2分区方法●本研究采用多

4、元统计分析中主成分聚类分析方法对所收集的数据进行处理。数据来源为2012年松原市土地利用变更调查和松原市统计年鉴。(1)主成分分析。主成分分析法通过研究指标体系的内在结构关系，从而将多个指标体系转化为一个或几个相互独立的综合指标，提取的综合指标能够反映原指标体系绝大部分信息，称其为主成分。其分析步骤如下：记原数据表为：X=(，)其中11,为样本点个数，p为变量个数。首先，对数据进行标准化处理，这样可以消除变量的量纲影响，使矩阵具备更强的可比性，且变量渐进遵从正态分布N(0，1)。记为标准化后的数据表

5、：X=(—，)／Sji=1，2，⋯，n；(1)收稿日期：2014一O1—17第一作者简介：冯保民(1967一)，男，河南临颍人，平顶山天安煤业七矿有限责任公司工程师。第23卷第3期冯保民，等：多元统计分析在土地利用分区中的应用其中，为第J项指标的平均值，Sj为第．『项指标的标准差。然后，计算得出标准化变量的协方差矩阵：∑=Cov()=(2)由于协方差矩阵∑为非负定矩阵，故有P个非负特征根，A≥A≥⋯≥A。30，从而求出P个特征向量0‘”，0‘’，⋯，0‘。将每一个特征向量作为一个主成分的系数向量，就

6、可得出P个主成分。若记p个主成分组成的主成分向量为y=(，，⋯，】，D)，特征向量口‘¨，口，⋯，口‘’组成矩阵A，即A=(口¨，口㈦，⋯，口‘)则可写成主成分向量的表达形式为：Y=ArX(3)m∑Ai原则上，取∞=称为主成分的yl，y2，⋯，Ym的累计贡献率。在实际过程中，一般要求累计贡献∑Ai=t率不小于85％。(2)聚类分析方法。聚类分析(ClusterAnalysis)是研究的“物以类聚”问题的一种方法，它能够将一批样本数据按照他们在性质上的亲疏程度在没有先验知识的情况下自动进行分类。这里，

7、一个类就是一个具有相似性的个性的集合，不同类之间具有明显的非相似性。在分类的过程中，不必事先给出一个分类标准，聚类分析能够从样本数据出发，客观地决定分类标准。聚类方法有很多：系统聚类法、调优法(动态聚类法)、最优分割法(有序样品聚类法)和模糊聚类法等。这里采用系统聚类法。主成分分析能够抓住分析问题的主要矛盾，消除研究指标间的信息重叠因素，把得到的主成分作为研究指标再进行聚类分析能够提高分类结果的准确性。主成分聚类分析方法对土地利用分区研究的主要步骤为：①将指标变量和样本区县数据建立原始数据矩阵；②原

8、始数据矩阵的标准化；③对经标准化后的数据矩阵采用主成分分析法建立主成分；④将主成分作为自变量进行回归分析，计算前k个主成分的样本值；⑤利用计算所得的k个主成分的样本值作为新变量进行聚类分析，用欧式距离之平方(SquaredEuclideandistance)方法计算样本间距离，用离差平方和法(Ward方法)进行连接。2方法应用2．1评价指标的确定结合土地利用分区原则，本研究选取反映区域土地利用程度和效益两个方面共11个主要指标进行评价和划分。反映土地利用程度的指标为：