土地生态经济系统分析4Word下载.docx
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4•进行判断矩阵的一致性检验
一致性指标：
入maxn
CI=——
n—1
一致性比率：
CR=CI/RI
当CR<
0.1时，则称判断矩阵具有满意的一致性。
否则就需要调整判断矩阵，使之具有满意的一致性。
平均随机一致性考掠对照表「
IB”
1屮
2*
3"
4p
5J
6*
7*
8J
9卩
10卡
11J
R1*
0卫
Qt1
0.58
050
1.32
L41
i15
1J9
L51
5•计算各层次对于系统的总一致性检验与排序
m
ajCIj
j二1
ajRIj
j=i
Al
Km
P层决总科序数值
El
al
bll
血
am
11m
b£
l
b2Z
blm
S-—-mJ
a»
e■s-«
■4■■»
Bn
bnl
bnZ
brun
C1
2、聚类分析
一、基本原理
聚类分析是用数学定量地确定分类对象之间的亲疏关系（例如土地功能分区），从而客
观地分型划类。
聚类分析可以分为两大部分：
（1）标定，即在被分类的全体对象之间建立一定的亲疏关系，常用的有相似系数或距离来量度。
（2）分类，即根据对象或样本的亲疏关系或接近程度分类，常用系统聚类分析和最大树聚类分析。
二、聚类过程
（一）标定
设有N个样本，每个样本有M个指标，则i样本j指标记为Xj。
•相似系数：
是表示样本之间相似程度的变量，记为相似关系矩阵R,其值变化域为［0,1L
值越大，样本的相似程度越接近。
常用的相似系数如下：
①夹角余弦法：
②相关系数法:
③最大最小法：
④几何平均法:
•距离：
样本之间的距离计算公式常用的如下:
②加权海明距离:
④欧氏距离:
①海明距离：
③切比雪夫距离：
（二）聚类
聚类方法一：
系统聚类分析法
系统聚类分析法是一种以模糊等价关系为基础的传递闭包法，该方法首先是标定，即根
据实际情况，按一个准则或某一方法，给论域x中的元素两两之间都赋予区〔0,I〕内的一
个数，叫做相似系数，也就是衡量被分类对象间相似程度的统计量，Rij（i=1,2，…n;
j=1,
2…n）相似系数的确定非常重要，它直接影响以后的聚类结果。
标定结束后，从而确定论域上的相似系数R,这是一个由nxn个相似系数构成的相似矩阵。
一般来讲，相似矩阵只满足自反性Rij=1,对称性Rij=Rji,而不满足传递性，不是模糊等价矩阵，因而不能直接进行分
类，必须进行改造。
方法是不断自乘，即：
将R自乘得星.瓦=泾了，再自乘R2•,
然后按
E毎J旷直到某一步出现Rn=Rl,就得到一个包含尽的最小模糊等价矩阵，又称为
R的传递闭包。
步骤：
（1）选择模糊算子建立等价矩阵:
等价矩阵特点：
自反性、对称性、传递性
（2）进行入一截聚类
对于模糊矩阵的入一截矩阵，设K=1切呻为一模糊矩阵,则对入€[0,1]的每一个取
值,R均对应一个非模糊矩阵R尸（5）和，HX称为R的入一截矩阵，其中
山i
t恬=1
.°
。
根据R的入一截矩阵，可以直观的将其归类。
【作业题】用
夹角余弦法确定相关系数
采样点
N
P
K
Ca
Cr
Zn
0.077
0.11
0.15
0.01
2
2.5
0.37
0.86
0.09
0.28
0.65
1.86
0.81
2.04
0.14
0.22
0.52
4
2.46
1.43
0.08
0.72
1.39
2.92
2.72
0.31
6
0.96
5.52
2.08
0.12
0.30
0.41
3.43
2.34
0.04
0.21
8
0.51
2.28
3.31
0.018
0.29
聚类分析方法二：
最大树聚类分析
最大树聚类法是模糊聚类方法的一种，也要通过正规化，通过标定步骤从而建立起相似
系数构成的相似矩阵。
它是直接由模糊相似矩阵（不必为等价矩阵）进行聚类的方法。
用最大树分类的优点在于：
不需要将相似矩阵改造成模糊等价矩阵，使计算工作量大大减小；
不用画出聚类图•
原则：
各点相连；
不能形成回路。
具体步骤如下：
（1）正规化标定并建立相似矩阵
设被分类的样本集为X=（x:
x:
x3,…，x。
），每个样本有S个指标，即
为=TUj9…,Xn）（i=i、2…n）
首先根据样本的各项指标，采用所选用的标准指标进行正规化，再选取适当的公式计算它们之间的相似系数，并建立x上的相似关系矩阵R。
（2）作模糊图的最大树
直接从相似矩阵中找出联系各样本之间的最大通路，按R从大到小的顺序依次连边，
并要求不产生回路，直至全部单元接通为止，画出最大树图。
（3）最后对最大树取入截集，去掉权数Rijw入（入€[0,1]）的边，这样就把一棵树截成互不连通的几棵树，聚类工作完成。
【例】
【作业题】
1.0000
0.0075
0.007S
0.007^
0.0058
0.0046
0,0025
0.0062
1,0000
0.0804
0.0748
0.0095
0.0054
0.0015
0.0118
0.0078
0,0804
0.9312
0.0108
O.OOG4
0.0028
0.0145
0.0074
0,0748
00104
0.0057
00020
0.0134
0,0095
0.0104
0,0130
0.0025
0.0252
O.OD46
0,0054
0.0064
0.0130
0.0018
0.0097
O.OD25
0,0015
0.C020
O.OD32
00062
00118
00252
00097
00032
10000
3、主成分分析（PrincipleComponentAnalyses,P）聚类
第一步：
原始数据的获取与处理；
1.中心化
2.规格化
3.标准化
第二步：
计算协方差矩阵；
第三步：
计算协方差矩阵的各特征值及其对应的特征向量；
第四步：
累积贡献率的计算；
第五步：
主成分分析。
4、CBA（费用效益分析）
费用效益分析步骤：
1、弄清问题；
2、环境功能分析；
33
云南森林涵水能力：
6000m3/ha，河北省：
4078m3/ha。
3、确定环境破坏的程度与环境功能损害的关系（剂量—反应关系）；
大气中SO2浓度大于0.06mg/m3时，农作物减产4%－5%。
4、弄清各种方案改善生态环境的程度；
5、计算各个对策方案的生态环境效益；
6、计算各种对策方案的费用；
7、费用与效益现值的计算；
8、费用与效益的比较
假设条件：
1、生态环境质量变化直接增加或者减少商品或服务的产出，这种商品或服务是市场化的或者是潜在的、可交易的，甚至有市场化的替代物；
2、生态环境影响的物理效果明显，而且可以观察出来，或者能够用实证方法获得；
3、市场运行良好，价格是产品或服务的经济价值的良好指标。
技术方法：
1、市场价值法：
市场价值法就是利用因生态环境质量变化引起的产值和利润的变化来计算生态环境质量变化的经济效益或经济损失；
土壤流失；
灌溉水质改善；
空气污染治理与农作物和建筑物
【例】某地大气环境中SO2质量浓度超过其对农作物影响的阈值0.06mg/m3，引起作物减产，作物单产为7500kg/hm2，污染程度属于轻度污染，减产百分数为5%，污染面积为100hm2,设农作物价格为1元/kg,则大气污染的农作物损失是39474元。
2、机会成本法：
如果资源的经济效益不能直接估算，但其利用效益是可以知道的。
如果某市工业用水1亿吨，可创GDP10亿元，由于水污染，致使该市工业缺水0.2亿吨，
则水污染损失为2亿元。
3、防护费用法：
采取预防或治理环境污染措施所需费用。
铬的地下水污染
4、恢复费用法：
地面塌陷
5、影子工程法:
通过人工建造替代原来的生态功能，所需费用。
6、人力资本法：
对人的损害表现在三个方面：
过早死亡、疾病或病休造成的损失；
医疗费用增加、精神或
心理上的代价。
直接经济损失：
预防和医疗费用，死亡丧葬费间接经济损失：
病人和非医务人员护理、陪住影响的劳动工时
【实例分析】--沈抚污灌区费用效益分析
沈抚污水灌渠始建于1960年，在灌渠建成的初期确实达到了预期的目的，使沈阳、抚顺两市郊区的1万公顷旱地改为水浇田。
由原来每公顷产高粱（玉米）2250公斤，增加到每公顷产水稻6400公斤。
大量的工业和生活污水，经过土地系统的净化处理，有效地控制了环境污染，可谓一举两得。
但是，土地的净化能力是有限的，长期用大部分没有经过任何处理的污水进行灌溉，超过了土地净化能力，造成了新的环境危害。
相互之间通过对农业生态系统受到污染以后给国民经济发展带来影响分析，估算了因污染造成的经济损失和环境决策所带来的经济效益。
（分析）：
一、污染造成的经济损失
1、污染造成的直接经济损失计算
（1）农作物减产损失
全区每年每公顷减产1125公斤，当时国家收购价为（0.32元/公斤）
（2）灌渠本身的损失
因污水的侵蚀，每年需维修费14万元，并因污水中含有大量的粉煤灰在渠道中淤积，每两年需清淤一次，每次需28万元。
由于农民认识到污水灌溉的危害，每年从灌渠取水只是建渠初期的一半，原来每年收费20万元。
2、污染造成的间接损失
（1）地下水污染造成的损失
因为地下水污染，全区已给6个乡安装了自来水。
据调查每安装一个乡的自来水工程设施需投资40万元，工程服务年限为15年。
（2）畜牧业损失全区因土壤造成稻草不能作为大牲畜的饲料，每年不得不从清洁区购进1000万公斤的干草来解决饲料问题。
每公斤干草市价0.26元。
全区平均每年减少大牲畜1560头，每头售价1000元。
全区共有家禽300814只，肝坏死率25.8%，与清洁区相比增加14.4%。
平均每只家禽售价1.00元。
（3）由于污染较重，目前灌区胃癌的死亡率为30/10万人，而清洁区只为12/10万人。
患肝肿大平均为千分之40，清洁区为千分之4.2。
全区患肝肿大的3580人。
据调查得这种病的人大多都丧失了劳动能力。
已知全省农业人均创造的产值1379.4元。
另据医务人员介绍，治疗一个肝炎病人，如果住院治疗，每月需医疗费320元，不住院治疗每天需医药费1.0元左右。
二、治理对策的费用
研究课题组提出如下防治方案：
1、建议在沈抚污水灌渠建一座8万立方米的沉淀池，使经过处理的水质达到污灌标准，工程投资500万元；
2、为避免沈抚灌区地下水污染，在干渠上游增设防渗工程10公里，工程投资100万元；
3、解决灌渠污水溢流工程，投资273万元。
5、土地生态经济系统INPUT-OUTPU盼析（投入一产出理论）
•投入—产出理论模型一
（1）投入产出理论—假设
1在社会经济系统中，各个部门都具有双重身份和作用
2在社会经济系统中，生产技术水平具有一定稳定性
（2）投入产出理论一表式
产出
投入
生产部门（中间产品）
最终需求
总产出
3.m
生
aii
a12
a13a1m
f1
X1
产
a21
322
323…..a2m
f2
X2
部
A31
a32
a33a3m
f3
X3
门
Xm
am1
3m2
3m3…mm
fm
新创
V1
V2
V3Vm
价值
（3）投入产出理论一实例
产出投入
农业
工业
其它
积累
消耗
60
190
30
40
280
产部门
90
1520
180
500
1510
95
75
340
新
劳动
创
报酬
320
1200
价
社会
100
795
150
值
收入
1计算A;
2计算P；
3设下一年第一产业最终需求增加8%第二产业增加12%第三产业增加15%计算X；
4设下一年各产业新创价值上涨9%求P。
•投入一产出理论模型
投入产出理论一绿化
士岀
治理部门
总产岀
23
-….m
m+1m+2m+3•…
…n
f1
812a13
a1m
a1,m+1a1,M=2a1,m+3
a1n
X
日21
a22a23
..a2m
a2,m+1a2,M=2a2,m+3……
a2n
日31
a32a33
a3m
a3,m+1a3,M=2a3,m+3……
a3n
F1.
（A1）
（A2）
為2am3……
•….amm
am,m+1am,M=2為,m+3……
amn
fm
m+1
em+1,1em+1,2em+1,3
em+1,m
em+1,m+1e^+1,M=2em+1,M+3
"
fm+1
Xm+1
治
m+2
em+2,1em+2,2em+2,3*
em+2,m
em+2,m+1Sn+2,m+2em+2,m+3
em+2,n
fm+2
理
m+3
em+3,1em+3,2Sm+3,3…
*em+3,m
em+3,m+16n+3,m+2em+3,m+3
.em+3,n
fm+3
（EJ
（E2）
.F2
.X2
n
en,1
en,2en,3……
en,m
en,m+1en,M+2Sn,m+3•…
9n,n
fn
V2v3…
Vm
Vm+1Vm+2Vm+3…V
表中各符号意义如下：
A中的aj:
表示j生产部门单位产品生产消耗i部门产品；
A中的aik：
表示治理k单位污染物消耗i部门产品；
Ei中的ehj：
表示j生产部门单位产品所产生h污染物的数量
Ez中的ehk：
表示治理单位k种污染物产生h种污染物的数量
Fi中的fi表示i产业部门的社会最终需求；
Fz中的fj表示j种污染物的最终排放量；
Xi中的xi表示i产业部门的总产出；
X?
中的xj表示j种污染物的治理量；
V表示生产部门新创价值
V?
表示治理部门新创价值
产岀模型
价格模型
Pi=AiPi+s1E1P2+Vi
P2=A2TPi+s2E2〒P2+V2
i-A
T
1-
s1曰0
1V
—1
=
—2/
i-a
2-
s2巳！
^
V
2丿
25
20
55
14
50
新创价值
80
假设部门的直接废物产生系数为：
农业0.5,工业0.2;
本部门处理废物50%;
治理部门每治理单位废物直接消耗工业产品0.2,新创造社会价值2.00元，环境允许排放废物量为30.
农业1
工业2
已知：
第一产业部门废物产生系数为0.5公斤/担，第二产业部门废物产生系数为0.2公斤/担，本部门去除率为50%；
废物智力部门去除1公斤废物消耗工业产品0.2吨，新创价值2.0元，环境允许排放30公斤，计算在考虑环境治理前后产品价格的变化情况。
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