灰色聚类算法在济西湿地生态旅游多层次综合评价中的应用

周红霞

(济南市长清区平安街道办事处水利站，山东 济南 250306)

张安妮

(山东黄河信息中心，山东 济南 250013)

周方勇

(济南市天桥黄河河务局，山东 济南 250032)

2013-03-10

周红霞(1971-)女，工程师，研究方向为农田水利、土木工程与水利工程信息化。

灰色聚类算法在济西湿地生态旅游多层次综合评价中的应用

周红霞

(济南市长清区平安街道办事处水利站，山东 济南 250306)

张安妮

(山东黄河信息中心，山东 济南 250013)

周方勇

(济南市天桥黄河河务局，山东 济南 250032)

利用灰色聚类算法从地理条件、旅游资源和区域位置3个方面对济南西部湿地发展生态旅游进行了综合评价。结果表明，济南西部湿地在水体质量、文化古迹、交通条件等5个指标上评价为优类；在自然生态、土地开发、城镇分布等10个指标上评价为良类；在基础设施指标上评价为中类。说明其区域位置优于旅游资源，旅游资源优于地理条件，该结果可为济西湿地未来创造品牌，实现生态保护与经济发展的互动，建立可持续性的发展模式提供了依据。

湿地；生态旅游；灰色聚类；评价指标

济西湿地地处济南市西部，交通便利，湿地水资源丰富，冬季气候较为湿润，夏季凉爽宜人，拥有优良的生态旅游观光气候，规划设计符合土地的利用性、旅游性和可观赏型。根据《山东济西国家湿地公园总体规划》及《济南市西部地区发展规划》，长清区平安街道办事处充分利用南水北调干渠、玉清湖、黄河等自然资源，结合湿地的自然、文化特色，依循“一区、多点、生态产业链“的方式，开发生态旅游产业。该湿地面积约3300hm2，其中芦苇地800hm2，荒草地200hm2，常年保有水量1000万m3以上。

本研究采用灰色统计处理专家评估意见，并引入灰色聚类分析模型计算综合评估值，拟通过对济南西部湿地生态旅游产业进行一次客观、公正、科学的多层次综合评价，为济南西部生态旅游资源开发建设提供科学有力的决策支持依据。

1 灰色聚类算法原理

灰色聚类是建立在灰数的白化函数生成的基础上，将聚类对象对不同聚类指标所拥有的白化数，按n个灰类进行归纳整理，以判断该聚类对象属于哪一类的灰色统计方法[1]。

记i为聚类对象(i=1，2，3，…，n)；fjk为第j个聚类指标(j=1，2，3，…，p)，k为聚类灰类(k=1，2，3，…，m)；dij为第i个聚类对象对于第j个聚类指标所拥有的白化数(即聚类白化数)，其中，i∈1,2,3,…,n,j∈1,2,3,…,p。fjk为第j个聚类指标对第k个灰类的白化函数。其具体计算步骤为：

步骤1：根据给定的dij构造样本矩阵D；

步骤2：确定灰类白化函数fjk：fjk表示第j个指标属于第k灰类的白化函数。fjk(dij)为第i个聚类对象的第j个聚类指标属于第k个灰类的白化权函数值。

步骤3：计算折算系数(聚类权)ηjk：

式中，m为总的指标个数，cjk为门阈值。

步骤4：确定σi;

σi=(σi1,σi2,…,σin)

其中

式中，n为总的灰类数。σik=max(σi1,σi2,…,σin)，则对象i属于第k灰类。

2 灰色聚类算法在济南西部生态旅游的评价过程

2.1 聚类对象和评价指标选取

本研究采用资源中心型评价指标体系(表1)，对济南西部湿地生态旅游资源综合评价，邀请7名专家分别对评价体系中的16个评价指标按4个灰类打分。其灰优类为4分，灰良类为3分，灰中类为2分，灰差类为1分[2]。7位专家对每一个评价指标分别给出的灰类分值详见表1。

表1 济南西部湿地生态旅游资源综合评价量化得分表

2.2 灰色定权聚类评价应用设计

(1)确定评价灰色类 确定评价灰色类采用四级制，将等级分为优、良、中、差。设评价灰类的序号为1～4，即4个评价灰类，灰优类为4分以上及左边，灰良类为3分左右，灰中类为2分左右，灰差类为1分以下及右边。4个灰类对应的图像[3]和相应的白化函数fk(k=1、2、3、4)如图1所示,其中dij为第j个专家赋值第i个指标的分指为dij。

图1 白化函数

(2)评价指标计算与量化 设灰类k共4类，k=1、2、3、4；评价指标i共16个，i=1、2、……、15、16；评价专家7人，每组1人，j=1、2、3、4、5、6、7；

白化函数fk对应灰优、灰良、灰中、灰差，分别是f1、f2、f3、f4，第j个专家赋值第i个指标的分值为dij；Nj为第j个评估指标[4]。

A.当评价指标i=1时，则可得7位专家(Nj=1)评估指标1为灰优的评价系数

=f1(d11)+f1(d12)+f1(d13)+f1(d14)+f1(d15)+f1(d16)+f1(d17)

=f1(3)+f1(2)+f1(3)+f1(2)+f1(2)+f1(3)+f1(4)

=0.75+0.5+0.75+0.5+0.5+0.75+1=4.75

同理，可得其余6位专家评估指标1为灰良的评价系数

h21=f1(3)+f1(2)+f1(3)+f1(2)+f1(2)+f1(3)+f1(4)

=1+2/3+1+2/3+2/3+1+2/3=5.67

以此类推，评估指标为灰中和灰差的系数

h31=0.5+1+0.5+1+1+0.5+0=4.5

h41=0

B．可求得专家评估指标1的总评价系数h1：

C．可求得评价指标1的评价权向量pi

评价指标1(自然生态)的权向量

p1=(p11,p21,p31,p41)=(0.3184,0.3800,0.3016,0)

D．判断专家评估指标1(自然生态)所属灰类：

MAX(0.3184,0.3800,0.3016,0)=0.3800=p21

所以评价指标l(自然生态)属于灰良类取分值为3分。同理，可以求出评价指标i=2、3、……、16的所属灰类及分值，结果如表2所示。至此，已采用灰色统计法获得了专家评估评价指标所属的类别和分值。

(3)灰色聚类评价应用 求济南西部湿地旅游资源灰优类(k=4)的聚类系数

=0.75×0.3800+0.75×0.3594+……+0.75×0.3800=4.9998

计算出灰良类(k=3)λ12=5.3309；灰中类(k=2)λ13=2.2174；灰差类(k=1)λ14=0。

同理得出该旅游资源评价的聚类系数向量

λ1=(λ11,λ12,λ13,λ14)=(4.9998，5.3309，2.2174，0)

由于MAX(4.9998，5.3309，2.2174，0)=5.3309=λ21，k=3，可知济南西部湿地生态旅游综合评价结果为灰良类。

表2 综合评价指标所属灰类分布表

2.3 综合评价结果

通过应用灰色聚类算法对济南西部湿地生态旅游资源进行分析计算，可知济南西部湿地生态旅游资源在水体质量、文化古迹、交通条件、客源分布条件和与附近景区比较5个指标上评价为优类[5]；在自然生态、土地开发、城镇分布、旅游设施、气侯条件、地质地形条件、动物、植物、民情民俗和景点特色10个指标上评价为良类；在基础设施这项指标评价为中类。区域位置优于旅游资源，旅游资源优于地理条件。

3 小结

本研究采用灰色聚类数据挖掘算法对济南西部湿地生态旅游进行了综合评价，通过对其旅游资源16个指标进行聚类分析，得到其旅游资源所属灰类，这对发展济南西部生态旅游工作具有理论和现实指导意义。从总体上看，该方法原理清晰，计算简单，所需样本量小，可为旅游开发决策者提供科学化和规范化的有效参考，但该法也存在一些需要改进的地方，如评价指标的选取和完善、合理样本量的确定等。

[1]易德生，郭 萍.灰色理论与方法[M].北京：石油工业出版社,1992.

[2]汪侠，顾朝林，梅 虎.多层次灰色评价方法在旅游者感知研究中的应用[J].地理科学,2007，27(1):121-126.

[3]保继刚，楚义芳.旅游地理学[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4]朱晓华，杨秀春，蔡运龙.基于灰色系统理论的旅游客源预测模型——以中国入境旅游客源为例[J].经济地理,2005，25(2)：232-235.

[5]刘思峰，郭天榜.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社，2000.

F590.3

A

1673-1409(2013)11-0026-04