陈 健，李宏伟，张 斌
(信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州 450001)
基于标准差方法的地缘环境单元划分研究
陈 健，李宏伟，张 斌
(信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州 450001)
地缘环境是由地理位置相互联系并产生关系的环境。文中提出将地缘环境指标分为本底、关联及位势3大类，其中本底指标又被分为社会经济、政治军事、战略资源和生态环境4类，各类又被细分为4个子类，各指标之间可以通过加权叠加方法进行综合生成指标体系。标准差反映数据与其平均值之间的离散程度。文中以标准差法为划分方法，以地缘环境指标体系及其加权叠加为划分依据，对我国周边地缘环境中的敏感地区之一——南亚进行了地缘环境单元划分实验。实验结果表明标准差方法在地缘环境单元划分中表现有效且准确。
南亚；地缘环境；指标体系；标准差法；单元划分
我国邻国众多，历史遗留问题以及各种矛盾和利益交织在我国周边，地缘环境极其复杂。随着全球化的不断发展，我国与周边国家的关系变得更加复杂和密切，因此对我国周边地缘环境进行单元划分，了解我国周边地缘环境现状，对于我国的可持续发展具有重要的应用价值和现实意义。
1 地缘环境指标体系
1.1 指标选取原则
根据研究的需要，不同研究领域有不同的指标选取和建立原则，但很多原则是通用的。本文在总结各研究领域指标选取与建立原则[1-3]的基础上，通过深入研究地缘环境相关领域，提出地缘环境指标的选取原则：
1)系统性原则：也称为整体性原则，指要求将地缘环境视为一个系统，以系统整体的优化为准；
2)综合性原则：任何整体都是由一些要素为特定目的综合而成，要注重多因素的综合性分析；
3)层次性原则：地缘环境指标体系由多个层次组成，同一层次和不同层次之间都有着必然的联系；
4)真实性原则：地缘环境指标的选取必须可靠真实，具有客观性；
5)可获取原则；
6)可比性原则。
除以上原则外，地缘环境的指标选取还应该遵循科学性原则、有代表性原则、可应用性原则及简洁性原则等。
1.2 地缘环境指标体系构建
地缘环境指标包罗万象，在深入研究地缘环境所涉及指标的基础上，本文将地缘环境指标体系划分为3大类，深度为3级，如图1所示。限于篇幅，文中只详细列出本底指标。
图1 地缘环境指标体系(本底指标)
2 地缘环境指标综合
2.1 数据标准化处理
在利用现有数据进行分析之前，通常需要先将数据进行标准化处理，然后再利用标准化后的数据进行分析。数据标准化处理主要包括数据同趋化处理和无量纲化处理[4-5]。
1)数据同趋化。数据同趋化主要是解决不同性质数据问题。将不同性质的指标数据直接进行加总求和并不能正确反映不同要素作用力的综合结果，必须考虑改变逆指标数据性质，使所有指标的作用力同趋化，然后再加总求和才能得出正确结论。
2)数据无量纲化。数据无量纲化主要解决数据可比性问题。除去数据的单位限制，将数据转化为没有量纲的纯数值，这样便于不同单位或量级指标进行加权和对比分析。
本文采用Min-Max方法将指标数据归一化到[0，1]之间，见式(1)。
(1)
式中：Vij表示第j个区域的第i项指标的归一化值；Aij表示第j个区域第i项指标原始值；min(Ai)表示同一尺度上所有区域第i项指标的最小值；max(Ai)表示同一尺度上所有区域第i项指标的最大值。
2.2 指标权重计算
计算指标权重的方法多种多样[6]，在综合比较分析各种方法的基础上，本文选用离差系数法计算指标的权重值。
1)计算指标初始权重，为
(2)
2)初始权重归一化，为
(3)
2.3 指标加权叠加
通过本文2.1所得到的指标数据归一化值和2.2所得到的指标权重值，可以获得指标组合而成的指标体系的值，见式(4)。
(4)
同理，通过式(4)可以获得同一尺度所有研究区域的指标体系的值，研究区域j编号从0到n，n+1为同一尺度参与分析的研究区域的个数。
3 地缘环境单元划分
3.1 划分原则
1)地带性与非地带性相结合。地带性与非地带性是地表自然界最基本的地域分异规律，只有二者结合才能体现不同尺度的空间分异特征；
2)综合分析与主导因素分析相结合[3,7]。在划分或合并过程中需要综合分析各种要素相互作用的关系，找出主导或关键要素，选取主导要素作为依据或赋予主导要素以较大的权重；
3)发生学原则。从一个区域单元的形成原因及其发展来进行区域系统的划分与合并；
4)相对一致性。在划分和合并自然地缘单元时必须注意自然综合体内部的一致性；
5)地域共轭性。共轭主要反映在毗邻地域系统之间的相互作用；
6)自上而下顺序划分；
7)自下而上逐级合并。
3.2 划分方法
3.3 划分结果对比与分析
南亚是中国周边地缘环境中最敏感的地区之一，本文以南亚为实验区域，采用1倍标准差进行地缘环境单元划分,划分的实验结果如图2～6所示。划分实验是在省邦层次进行的，但是由于南亚某些区域的地缘环境指标数据收集困难，因此实验结果图中存在地区及国家级地缘环境单元。
图2 南亚地缘环境之社会经济单元划分
由图2得知，南亚社会经济共被分为5种单元，总体可以分为西北部落后区域、中部一般区域以及西南部的较发达区域3大类。
图3 南亚地缘环境之政治军事单元划分
由图3得知，南亚政治军事共被分为5种单元，总体可以分为北部、东部以及西南部较差区域和中部一般区域两大类。
由图4得知，南亚战略资源共被分为4种单元，总体可以分为西部和西南部资源较丰富区域和大部贫瘠区域两大类。
图4 南亚地缘环境之战略资源单元划分
由图5得知，南亚生态环境共被分为6种单元，总体可以分为北部环境恶劣区域、中部环境一般区域以及东部沿海的环境优良区域3大类。
图5 南亚地缘环境之生态环境单元划分
由图6得知，南亚总体地缘环境共被分为6种单元，总体可以分为北部总体较差区域、中部总体一般区域以及南部总体较好区域3大类。
图6 南亚总体地缘环境单元划分
4 结束语
南亚是我国周边地缘环境中最敏感的地区之一，本文在省邦级层次上，基于标准差法对南亚本底指标中社会经济、政治军事、战略资源以及生态环境4个方面进行地缘环境单元划分，结果清晰明了。最后，本文对南亚地缘环境进行了总体划分和评价分析，将南亚总体地缘环境划分为6种单元共3大类，包括北部总体较差区域、中部总体一般区域及南部总体较好区域。 在地缘环境单元划分过程中，需注意以下几个问题：
1)指标体系有待完善。文中所构建的指标体系是经过多位专家讨论后决定的，具有较高的权威性，但尚需进一步的讨论和完善。
2)保证数据获取的质量。数据是地缘环境单元划分的基础。收集到的地缘环境数据的质量关系到地缘环境单元划分结果的准确与否。
3)分类数目。标准差分类法的分级数目由数据本身决定，不能人为进行设定。
4)尺度变换。地缘环境单元划分可以分为区域层次、国家层次、地区层次、省邦级层次等。在划分过程中，尺度变换可以引起指标体系的变化并影响划分的结果。
[1]指标体系建立的基本原则. http://wenku. baidu.com/view/4cae9df1f61fb7360b4c656 b.html,2011.12.27/2014.1.23.
[2]指标体系构建的整体原则和单个指标选择的原则.http://zhidao.baidu.com / link ?url=eQg1vwaOv9-28Mz MxuUxugv JFx_oYf2g0n2h2l_ 7VKOZpdjw L6 MfAT tcScQb_oW0E_5H4PuTg8wFC6dpikd-ua, 2013.1.13/2014.1.23.
[3]郑度,傅小峰.关于综合地理区划若干问题的探讨[J].地理科学,1999, 19(3),194-196.
[4]数据标准化. http://baike.baidu.com/ link?url=yerRxMsB2G0ZTGPyD-3-NAF7Ub9o6rS6Evw-Px1tZOhV 49rXCE 37bV2SvUZMc4Px,2014.1.16/2014.1.23.
[5]数据标准化处理. http://wenku.baidu. com/view/10b2bec14 0289 15f80 4dc28 9.html, 2011.8.4/2014.1.23.
[6]熊金华,曹亚妮,程越.基于统计分析方法的地理要素现实重要性确定研究[J].测绘工程,2012,21(3),28-29.
[7]郑度,周成虎.地理区划与规划词典[M].北京:中国水利水电出版社，2012.
[8]数据分析:分级的概念和目的. http:// w ww.docin.com/p-635306964.html. 2011.11. 21/2014.1.23.
[责任编辑：张德福]
Research on geographical environment unit division based on the method of standard deviation
CHEN Jian, LI Hong-wei, ZHANG Bin
(Institute of Geospatial Information,Information Engineering University, Zhengzhou 450001,China)
Geographical environment is arisin g from the geographical position linkages. The geographical environment indicators are deeply studied and summed up here, and then divided into the background, the associated and the potential. The background indicators are divided into four categories, such as the socio-economic, the political and military, the strategic resources and the ecological environment, which can be divided into more sub-indexes. While the sub-indexes can be integrated to comprehensive indicator system by weighted stacking method. The standard deviation classification method reflects on how the data varies from the mean. The experiment of Chinese surrounding geographical environment unit division has been done based on the standard deviation method, the geographical environment indicator system and the weighted stacking method, taking South Asia as an example. The result indicates that standard deviation method is of high accuracy and efficiency on the geographical environment unit division.
south asia; geographical environment; indicator system; standard deviation method; unit division
2014-01-25
国家自然科学基金资助项目(41140012；41271392)
陈 健(1985- )，男，博士研究生.
P208
：A
：1006-7949(2014)08-0006-04
