福建农业经济可持续发展区域差异的空间叠置分析.pdf

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1、收稿日期:2006-03-01;修回日期:2006-04-101基金项目:国家社会科学基金(03BT J004)1作者简介:晏路明(1951-),男,教授,主要从事自然地理、区域地理和农业等方面的定量研究 1福建农业经济可持续发展区域差异的空间叠置分析晏路明(福建师范大学 地理科学学院,福建 福州 350007)摘 要:以福建为例建立了区域农业经济可持续发展评估的指标体系;采用基于熵理论的熵值法和GIS(地理信息系统)技术,针对该省67个市县样本进行了农业经济发展各个层面的指数构建和等级划分;在总体层面,以及5个状态层面(农业自然基础、农业投入、农业产出、农民生活、农业经济稳定性)上,对各个指

2、数进行了6个方面的空间叠置分析,对各市县不同层面潜力的发挥状况做出数量评估,为不同级别的农业规划管理和决策提供了客观的数量依据。图7,表1,参4。关键词:农业经济;熵值法;GIS;指数构建;空间叠置分析;福建省中图分类号:F30415 文献标识码:A 文章编号:1001-0068(2007)01-0010-05Spatial Overlap Analysis of Regional Diversity of Agro2economicSustainable Development in Fujian ProvinceY AN Lu2ming(College of Geographical Sc

3、ience,Fujian Normal University,Fuzhou350007,China)Abstract:This article sets up a criterion systemof assessment for the regional agro2economic sustainable development taking Fujian Province asan example1Some indexes and certain ranks are createdfor the agro2economic development at deferent levels ac

4、cording to the 67 city(or coun2ty)samples of the province by means of entropy value method and GIS technology1At the general level and at five status levels(agriculturalnatural conditions、agricultural input、agricultural output、farmerslife、agro2economic stability),the spatial overlap analyses are mad

5、e for theindexes in six aspects1The potential developments of the cities(or counties)at various levels are evaluated quantitatively1Quantitative basesare provided for agricultural managements and decisions at all ranks1Key words:agro2economics;entropy value method;GIS;creating index;spatial overlap

6、analysis;Fujian Province“三农”问题是当前政府和社会普遍关注的热点问题。农业经济是国民经济的基础,紧密结合人口、资源、生态环境条件,开展农业经济发展的综合评价研究,对中国农业的可持续发展无疑将有着极其重要的现实意义。这是国家社会科学基金项目“农业经济发展综合评价方法和实证研究 地理信息系统在统计中的应用”,针对实验区域 福建省的一个阶段性研究成果。1 研究方法111 农业经济可持续发展评估指标体系构建和数据采集所构建的福建农业经济可持续发展的指标体系可分为5个层面(见图1):总体层:综合表达农业经济可持续发展的总体能力,代表着农业经济系统总体运行态势和发展战略实施的总体

7、效果,由农业经济可持续发展水平总指数来反映;状态层:将农业经济可持续发展总体能力的表现解析为内部具有逻辑关系的5大状态层,分别由农业自然基础水平总指数、农业投入水平总指数、农业产出水平总指数、农民生活水平总指数、农业经济稳定性水平总指数来反映;基准层:用以表征农业经济系统在发展的各个状态层面上的行为关系分支结构,共包括18个分支,分别由18个相应的指数来反映;变量(源指数)层:共采用47个“指数”来代表,它们能从本质上反映、揭示农业经济系统不同分支结构的行为、关系、变化等的原因和驱动力;要素层:采用可测量、可对比、可获得的58个原始组合指标,对变量层的数量、强度、速率等表现给予直接的度量,构成

8、了指标体系的基层要素。原始指标数据主要有3个来源:社会经济数据:取自福建统计年鉴、福建经济社会统计年鉴(农村篇)、福建农村调查年鉴;气象台站第23卷第1期2007年2月农 业 系 统科学与综合研究SYSTEM SCIENCES AND COMPREHENSIVE STUDIES IN AGRICULTUREVol123,No11Feb1,2007数据;GIS、RS(遥感)空间分析数据。根据评价目的,将这些原始数据经技术处理和整合后纳入指标体系的要素层。图1 福建农业经济可持续发展评估指标体系112 对原始数据进行无量纲化变换生成指数矩阵设评估指标体系某一层面有原始数据矩阵X=xijnm,n为样

9、本数目,m为该层面的指标数目。则由公式(1)对原始数据进行无量纲化变11第1期晏路明:福建农业经济可持续发展区域差异的空间叠置分析 换可生成该层面的指数矩阵Y=yijnm。公式中的正指标为越大越好的指标,而逆指标则为越小越好的指标1。yij=100 xij/max1inxij 当xij为正指标时100(max1inxij+min1inxij-xij)/max1inxij 当xij为逆指标时(1)113 各层面指标权重的确定和指标体系的逐层收敛采用熵值法2,3,从底层到高层逐层计算出各层面指标的权重结构。其步骤为:第一,按公式(2)对矩阵Y计算第j项指标下第i个样本指标值的比重Pij;第二,按公

10、式(3)计算第j项指标的信息熵值ej;第三,按公式(4)计算第j项指标的权重aj。pij=yijni=1yij(i=1,2,n;j=1,2,m)(2)ej=-(lnn)-1ni=1(pijlnpij)(i=1,2,n;j=1,2,m)(3)aj=1-ejmj=1(1-ej)(j=1,2,m)(4)则所有变量指标的权重向量为A=a1,a2,amT。例如,计算得到状态层中5个元素的权重向量为01311,01338,01141,01143,01067 T。一旦各个层面的权重确定完毕,由源指数即可逐级合成任何一个高级层面上的指数以满足各种分析的需要,并形成能反映福建农业经济发展各个方面区域差异的指数排

11、序表。114 各指数空间差异的等级划分和可视化表达为能直观地显示任何一个指数以市县为单元空间差异的表现,可进一步借助ArcView GIS地理信息系统平台4将属性数据库与空间数据库联接,采用Quantile(数量等分)分级法,将每一个指数由高到低分成一级至五级,等级级序越高者水平越低,各个等级中的市县数目大体相等,由此生成了各种指数及其等级的空间分布图。115 指数的空间叠置分析和可视化表达在GIS平台上将各个层面的指数及其等级划分状况在空间上进行不同的组合和叠置,能够从中挖掘出许多有用的数据信息并输出可视化评估结果,从而对各市县农业经济发展不同层面潜力的发挥状况及存在的差距等问题能有更深刻的

12、认识。尤其通过对一些极端现象的揭示,更可为不同层面的决策者有针对性地去总结经验和发现弊端提供有效的提示。例如,当某个市县的农业自然基础水平总指数的等级与农业经济可持续发展水平总指数的等级相同时,可以认为该市县的农业自然基础总水平发挥正常。而当前者的等级高于或低于后者的等级时,则可认为前者的水平发挥好或发挥差,而水平发挥好或发挥差的程度又取决于二者间等级级差的大小。在这种比较中,前一个指标称为评价指标,后一个指标称为参照指标。根据这种认识,可对评价指标相对于参照指标的发挥状况做出具体的定义(见表1)。表1 评价指标相对于参照指标发挥状况的定义两指标间的等级级差-4-3-2-101234评价指标的

13、发挥状况极差很差较差稍差正常稍好较好很好极好2 福建区域农业经济可持续发展的空间叠置分析 根据以上方法即可进行福建区域农业经济可持续发展的空间叠置分析,以下给出在评估指标体系中前两个层面上的一些分析结果。211 农业自然基础总水平与农业经济可持续发展总水平图2为各市县农业自然基础水平总指数与农业经济可持续发展水平总指数叠置结果的空间分布图。从中可知,相对于农业经济可持续发展总水平而言,福建省农业自然基础总水平发挥正常、稍好和稍差的市县共有55个;发挥较好、很好的分别有4个、2个;发挥较差、很差的分别有5个、1个。下面仅对两种极端现象做出分析。罗源、三明两地的农业自然基础水平总指数与农业经济可持

14、续发展水平总指数的等级之差均达到3级,表明:在其它状态层的有效配合下,这两地的农业自然基础总水平在提高农业经济可持续发展总水平方面发挥得很好。松溪的农业自然基础水平总指数与农业经济可持续发展水平总指数的等级之差达到-3级,表明:受其它状态层的制约,该地的农业自然基础总水平在提21农业系统科学与综合研究第23卷图2 农业自然基础与农业经济可持续发展叠置图高农业经济可持续发展总水平方面发挥得很差。212 农业自然基础总水平与农民生活总水平图3为各市县农业自然基础水平总指数与农民生活水平总指数的叠置结果空间分布图。从中可知,相对于农民生活总水平而言,福建省农业自然基础总水平发挥正常、稍好、较好、稍差

15、和较差的市县共有56个;发挥很好、极好的分别有3个、1个;发挥很差、极差的分别有4个、3个。下面仅对两种极端现象做出分析。图3 农业自然基础与农民生活叠置图 闽清的农业自然基础水平总指数与农民生活水平总指数的等级之差达到4级,表明:在其它状态层的有效配合下,该地的农业自然基础总水平在提高农民生活水平方面发挥得极好。云霄、漳浦、平和3地的农业自然基础水平总指数与农民生活水平总指数的等级之差均达到-4级,表明:受其它状态层的制约,这3地的农业自然基础总水平在提高农民生活总水平方面发挥得极差。213 农业自然基础总水平与农业经济稳定性总水平图4为各市县农业自然基础水平总指数与农业经济稳定性水平总指数

16、的叠置结果空间分布图。从中可知,相对于农业经济稳定性总水平而言,福建省农业自然基础总水平发挥正常、稍好、较好、稍差和较差的市县共有46个;发挥很好、极好的分别有6个、2个;发挥很差、极差的分别有6个、7个。下面仅对两种极端现象做出分析。图4 农业自然基础与农业经济稳定性叠置图 屏南、周宁两地的农业自然基础水平总指数与农业经济稳定性水平总指数的等级之差均达到4级,表明:这两地的农业自然基础总水平在提高农业经济稳定性总水平方面发挥得很好;但同时也折射出另一个事实,即这是一种在较差的农业自然环境下的低水平产出的稳定,农业生产难有大的起色,这未必是件好事。厦门、泉州、漳州、龙海、漳浦、东山、平和这7地

17、的农业自然基础水平总指数与农业经济稳定性水平总指数的等级之差均达到-4级,表明:这7地的农业自然基础总水平固然很高,但其不稳定性也很突出,特别是降水的不稳定性;再加上其它要素不稳定性的影响,导致农业生产出现明显的波动,应引起有关方面的高度重视。214 农业投入总水平与农业经济可持续发展总水平图5为各市县农业投入水平总指数与农业经济31第1期晏路明:福建农业经济可持续发展区域差异的空间叠置分析 可持续发展水平总指数的叠置结果空间分布图。从中可知,相对于农业经济可持续发展总水平而言,福建省农业投入总水平发挥状况的区域分布较均匀,发挥正常、稍好和稍差的市县共有58个;发挥较好的有6个;发挥较差、很差

18、的分别有1个、2个。下面仅对两种极端现象做出分析。图5 农业投入与农业经济可持续发展叠置图 福清、清流、泰宁、漳浦、长汀、上杭这6地的农业投入水平总指数与农业经济可持续发展水平总指数的等级之差均达到2级,表明:在其它状态层的有效配合下,这6个市县的农业投入总水平在提高农业经济可持续发展总水平方面发挥得较好。德化、宁德两地的农业投入水平总指数与农业经济可持续发展水平总指数的等级之差均达到-3级,表明:受其它状态层的制约,这两地的农业投入总水平在提高农业经济可持续发展总水平方面发挥得很差。215 农业投入总水平与农业产出总水平图6为各市县农业投入水平总指数与农业产出水平总指数的叠置结果空间分布图。

19、从中可知,相对于农业产出总水平而言,福建省农业投入总水平发挥正常、稍好、较好、稍差和较差的市县共有48个;发挥很好、极好的分别有7个、3个;发挥很差、极差的分别有8个、1个。下面仅对两种极端现象做出分析。清流、泰宁、建宁3地的农业投入水平总指数与农业产出水平总指数的等级之差均达到4级,表明:在其它状态层的有效配合下,这3地的农业投入总水平在提高农业产出总水平方面发挥得极好。漳州的农业投入水平总指数与农业产出水平总指数的等级之差达到-4级,表明:受其它状态层的制约,这两地的农业投入总水平在提高农业产出总水平方面发挥得极差。图6 农业投入与农业产出叠置图216 农业投入总水平与农民生活总水平图7为

20、各市县农业投入水平总指数与农民生活水平总指数的叠置结果空间分布图。从中可知,相对于农民生活总水平而言,福建省农业投入总水平发挥正常、稍好、较好、稍差和较差的市县共有57个;发挥很好、极好的分别有5个、1个;发挥很差、极差的分别有3个、1个。下面仅对两种极端现象做出分析。图7 农业投入与农民生活叠置图 闽清的农业投入水平总指数与农民生活水平总指数的等级之差达到4级,表明:在其它状态层的(下转第18页)41农业系统科学与综合研究第23卷3 金继运 1“精准农业”及其在我国的应用前景J 1 植物营养与肥料学报,1998,4(1):1-714 吕 新,寇金梅,李宏伟 1 模糊评判方法在土壤肥力综合评价

21、中的应用研究J 1 干旱地区农业研究,2004,22(3):57-5915张 华,张甘霖 1 土壤质量指标和评价方法J 1 土壤,2001,(6):326-330,33316 武 伟,唐明华,刘洪斌 1 土壤养分的模糊综合评价J 1西南农业大学学报,2000,22(3):270-27217 吕苏丹,汪光宇,邬亚浪,等 1 东阳万亩园区土壤养分综合评价研究J 1 浙江大学学报(农业与生命科学版),2002,28(3):272-27618 周红艺,何毓容,张保华 1 长江上游典型地区SOTER数据库支持下的土壤肥力评价J 1山地学报,2002,20(6):748-75119 孙艳玲,郭 鹏,刘洪斌

22、,等 1 基于GIS的土壤肥力综合评价J 1 西南农业大学学报,2003,25(2):176-179110史志华,蔡崇法,蔡强国,等 1GIS在三峡库区土壤肥力综合评价中的应用J 1 土壤侵蚀与水土保持学报,1999,5(1):74-78,96111周 勇,张海涛,汪善勤,等 1 江汉平原后湖地区土壤肥力综合评价方法及其应用J 1 水土保持学报,2001,15(4):70-74112杨俐苹 1 评价区域性土壤肥力的取样技术的回顾与展望J 1土壤肥料,2000,(1):3-8113杜景龙,陈德超,王兆华 1GIS支持下的土壤综合肥力指标的定量计算J 1 土壤肥料,2005,(2):17-2011

23、4陈恩凤 1 黑土肥力的基础物质和土体构型的某些性质及其相互关系C1 中国科学院林业土壤研究所 1 土壤肥力研究文集 1 沈阳:辽宁科技出版社,1984:1-2115骆伯胜,钟继洪,陈俊坚 1 土壤肥力数值化综合评价研究J 1 土壤,2004,36(1):104-106116曹承绵,严长生,张志明,等 1 关于土壤肥力数值化综合评价的探讨J 1 土壤通报,1983,(4):13-15117潘发明 1 森林土壤肥力的综合分析评价J 1 四川林勘设计,1997,(1):32-39118王军艳,张凤荣,王 茹,等 1 应用指数和法对潮土农田土壤肥力变化的评价研究J 1 农村生态环境,2001,17(

24、3):13-16,20119肖慈英,阮宏华,屠六邦 1 下蜀主要森林土壤肥力的灰色关联分析与评价J 1 南京林业大学学报,2000,24(增刊):59-63120李方敏,艾天成,周治安,等 1 用主成分分析法评价渍害土壤肥力J 1地域研究与开发,2001,20(4):65-67,80121刘 刚 1 土壤肥力综合评价方法的试验研究J 1 中国农业大学学报,2000,5(4):42-45122汤 洁,赵凤琴,林年丰,等 1 多种模型集成的方法在土壤养分评价中的应用J 1 东北师大学报(自然科学版),2005,37(1):109-112123吕晓男,陆允甫,王人潮 1 土壤肥力综合评价初步研究J

25、1浙江大学学报(农业与生命科学版),1999,25(4):378-382124钟继红,骆伯胜 1 短轮伐林地土壤肥力的数值化综合评价J 1 农业系统科学与综合研究,2003,19(1):75-77,80125马 强,宇万太,赵少华,等 1 黑土农田土壤肥力质量综合评价J 1 应用生态学报,2004,15(10):1916-1920126李方敏,周治安,艾天成,等 1 渍害土壤肥力综合评价研究J 1 资源科学,2002,24(1):25-29127付 强,梁 川 1 节水灌溉系统建模与优化技术M1 成都:四川科学技术出版社,20021(上接第14页)有效配合下,该地的农业投入总水平在提高农民生活

26、总水平方面发挥得极好。南靖的农业投入水平总指数与农民生活水平总指数的等级之差达到-4级,表明:受其它状态层的制约,该地的农业投入总水平在提高农民生活总水平方面发挥得极差。3 结语针对福建省67个市县进行了农业经济可持续发展的空间叠置分析,在区域农业经济可持续发展评估的研究方法方面进行了探索。采用熵值法确定各个层面指标的权重,能充分利用原始数据本身空间波动的信息,避免了指标权重确定的主观性,使对样本区分的结果更为客观。由于所评价的市县样本都是地理单元,采用GIS工具能为地理数据的采集、分析、解释和成果的可视化表达,提供有效的技术手段支持。研究结果客观地揭示了各市县农业经济发展不同层面潜力的发挥状

27、况及存在的差距,可为农业管理规划和决策提供有效的数据分析支持。尤其通过对一些极端现象的揭示,更可为相应市县不同层面的农业领导决策者有针对性地去总结经验和发现弊端提供明确的提示,进而为农业经济发展不同层面的扬优挖潜和改善劣势指出明晰的方向。参考文献:1 胡永宏,贺思辉 1 综合评价方法M1 北京:科学出版社,200012 邱菀华 1 管理决策与应用熵学M1 北京:机械工业出版社,200013 周荫清 1 信息理论基础M1 北京:北京航空航天大学出版社,200214 汤国安,陈正江,赵牡丹,等 1ArcView地理信息系统空间分析方法M1 北京:科学出版社,2002181农业系统科学与综合研究第23卷