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毕业论文

英文翻译

原文标题Combining AHP with GIS in synthetic evaluation of environmental suitability for living in Chinarsquo;s 35 major cities

译文标题 结合AHP与GIS对中国35个主要城市的环境适宜性进行的综合评估

结合AHP与GIS对中国35个主要城市的环境适宜性进行综合评估

Yuyue Xu^{1 2}，Jiulin Sun¹，Jinqu Zhang¹，Yong Xu³，Mingwu Zhang⁴，Xiuying Liao^{1 2}

1 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 中国

2 中国科学院研究生院，北京 中国

3 香港中文大学地理与资源管理系，香港 中国

4 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 中国

摘要：中国有近700个城市，每个城市都有独特的自然环境和经济发展速度。当人们能够选择一个城市居住时，他们会考虑到这些方面以改善他们的生活方式。本文基于地理信息系统技术和层次分析法，设计了中国大城市居住环境适宜性指数（LESI）模型。利用经济条件，便利性和宜居度，自然环境和自然资源等因素构建LESI。然后应用LESI模型比较2007年中国35个主要城市的生活状况，其中包括30个省会城市和5个副省级城市。中国东南部城市的LESI值高于西北部城市。最高的LESI值主要分布在中国东南沿海和长江三角洲。 LESI值最低的城市位于中国中部和北部。在35个城市中，有4个具有非常适合的生活环境，7个具有不适宜的生活环境。

关键词：生活环境适宜性，地理信息系统，中国，层次分析法， 省会，权重

1 简介

城市化是中国当前和未来的趋势，寻求工作和生活在城市中的年轻人数量正在增加（Fan et al. 2009, Liang 2009）。 随着中国经济和相关城市化的快速发展，中国的城市生活环境发生了翻天覆地的变化（Long et al. 2008）。 目前，在中国的一些大城市，房价已经变得如此之高，以至于人们无法安心地生活在这些城市，并且不得不接受低质量的居住环境。 因此，评估这些城市的生活环境很有意义（Weng 2001）。

本文将可视化工具与专门分析方法相结合，通过层次分析法（AHP）和地理信息系统（GIS）技术提供的研究工具评估城市的生活环境（Malczewski 2006, Ohta et al. 2007, Rinner 2007）。 层次分析法是一种决策分析方法，它将定性和定量信息同时考虑，并通过将不良结构问题分解为系统层次结构来组合它们，从而根据许多标准对替代方案进行排序（Xiong et al. 2007）。因此，AHP在多指标评估中具有特殊的优势。它已被应用于许多研究领域，包括自然科学和社会科学与经济学（Ohta et al. 2007, Choi et al. 2009, Yu et al. 2011）。 GIS技术为用户提供了数据管理和可视化的新平台（Bojorquez-Tapia et al. 2001）。结合计算机技术的快速发展，GIS在自然资源评估和环境管理研究中得到了广泛的应用（Grabaum and Meyer 1998, Bayliss et al. 2003）。

以前的研究已经考察了城市生活环境的特点。一些国家已经建立了基于遥感和GIS的标准评估体系，例如美国的LEED标准和荷兰生态量子标准（Choguill 1996, Gilbert 1998, Emmanuel 2005, Xiong and Zeng 2007）。中国的城市生活环境是近期引起许多研究兴趣的话题。以上海、杭州、南京和北京等城市为案例研究，讨论了人居环境的定义和评价方法（Li et al. 1999, Liu 1999, Ning and Cha 1999, Chen et al. 2000, Liu et al. 2004）。其他研究致力于建立城市生活环境可持续发展评价指标体系（Liu and Liu 1999, Li et al. 2002, Ye and Dong 2003）。Wen和Fang（2007）定性分析了中国省级人居环境的空间扩展趋势。此外，人类居住的气候适宜性也被进行了评估（Huang et al. 1990, Zhang and Feng 1991, Liu 1999, Li and Liu 2003）。然而，这些研究仅考察了单个中国省市，研究方法基于定性分析。

为了定量分析中国主要城市的生活环境并揭示其在中国的空间分布，GIS技术用于获取有关城市自然环境、经济实力、便利性、宜居度和自然资源的定量信息。利用这一信息AHP被用来构建生态环境适宜性指数（LESI）模型。研究区域的LESI值是使用ArcGIS计算的。

2 研究区域

中国有23个省，5个自治区，4个直辖市和2个特别行政区。本次研究选择了中国人口最多的35个城市（图1）。这些城市包括30个省会城市和5个副省级城市（表6）。因为没有足够的数据，所以没有研究省会城市拉萨、香港、澳门和台北。此外，香港、澳门和台北与其他城市有着特定的政治、经济和文化差异，这使得统计数据的可比性变得困难。剔除港澳台及台湾城市，截至2007年底，中国大陆共有655个城市，总人口3.7亿，占地面积177070平方公里。2007年底，本研究包含的城市人口为1.8亿，总面积56,640平方公里（“中国城镇建设统计年鉴2007”）。 这些主要城市是各省的政治、经济和文化中心。北京是政治中心，上海是中国的金融中心。深圳是中国第一个经济特区，经过30多年的发展，它已成为中国经济的“璀璨明珠”。

图1 中国城市的居住环境适宜性研究地点

3 方法

3.1 评价指标体系的设计

建立适宜的评价指标体系是生活环境适宜性科学分析的基本要求。对生活环境适宜性的综合评估受许多因素的影响，包括参考许多主题和许多层面的自然特征和经济条件。设计中包含的因素应该能够代表LESI系统的特征。在选择指标组时应考虑到影响环境适应性的主要问题。同时，在选择因素时，还应该考虑能够获得所需数据。

城市生活环境是通过评估一套人口和社会经济指标来确定的（Rinner 2007）。传统上，拥有受教育和就业人口的富裕地区一直被认为是高质量的生活环境（Li et al. 1999）。最近，诸如交通便利性，房价和城市设施等指标已被考虑在内（Yu 2007, Dong et al. 2010, Li 2011, Liang 2011）。

中国LESI研究（Li et al. 1999, Yu 2007, Dong et al. 2010, Li 2011, Liang 2011），特别是城市人居环境评价科学评价标准《舒适城市科学评价标准》的发布（Gu and Luo 2007）为我们的研究提供了基础。在考虑数据可用性之后，选择自然环境、经济实力、便利性和宜居程度以及自然资源作为我们的LESI模型的指标。该指标体系与《中国统计年鉴》一致，因为本研究的数据来源来自该年鉴（表1）。

本研究的统计数据是2007年的数据。所有的源数据都被重新采样为完整的数据集。将数据转换为相同的坐标系：原始经度为105°E的阿尔伯斯等面积投影系统，27°N和45°N的双标准平行，北京1954年的大地基准和Krasovsky椭球。

3.2 评估模型的技术方案

我们建立了一个生活环境适宜性评估标准体系，并按照等级顺序排列了表1中定义的因素和指标（图2）。

3.3 评估因素的标准化

由于评价因素各有其特点和程度，各因素的数据有其自身的维度和分布，因此很难直接比较它们或将它们包括在一个操作系统中。因此，评估因子的原始数据需要通过范围变换进行无量纲化（Xiong et al. 2007）。此外，评估因素在LESI评估中具有负向和正向的相互关系。因素之间的积极相互关系在定义生活环境适宜性方面非常有利。较高的因素评估值表明更好的生活环境适宜性。在定义生活环境适宜性方面，因素的负相关性是不利的。因此，这些负面因素的评价值越高，所指示的生活环境适应性越差。因此，负面和正面因素应该是无量纲的，公式（1）为正面因素和公式（2）负相关因素。无量纲单位使所有因素保持一致，给予LESI更多的重要因素。在数据集中，C18是一个负面因素，而其他指标是正面因素（表3）：

其中STD_{k, j}是标准化分数，ACT_{k, j}是实际分数，Min_{k, j}是最小分数，Max_{k, j}是最高分数。 为了便于处理，所有转换的数据被放大100倍。 所有的指数都通过这些方法进行处理。

3.4 评估因素的权重

层次分析法是一种系统的分析评估方法，用于定量处理复杂的多指标体系，将复杂的问题分解为更少的层次和因素，并通过加权来改进比较和计算（Xu 2002）。由于其能够为复杂系统的各种因素赋予适当的权重，因此将AHP应用于LESI系统的推导是合适的（Xiong et al. 2007）。因此，根据专家建议系统应用层次分析法计算每个因素的权重。详细的分析过程如下:

表1 用于评估适用于中国主要城市的生活环境适宜性指数（LESI）模型的主要因素和指标