基于六角格的划界方案线资源分配评价方法

武丽丽，徐　青，华一新

(1.信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南郑州450052；2.信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州450052)



基于六角格的划界方案线资源分配评价方法

武丽丽1，徐青2，华一新2

(1.信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南郑州450052；2.信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州450052)

摘要：针对传统陆地边界划界中方案评价存在的层次性较差、详细程度不高、评价模型的针对性不强、赋权方式过于主观等突出问题，提出基于六角格的划界方案线资源分配评价方法。文中方法以六角格陆地边界环境模型为基础，包括资源分配定量评价和资源分配综合评价两部分。其中资源分配定量评价主要以统计图表的方式直观地展示出方案线两侧的资源分配结果；资源分配综合评价选取基于熵权AHP的模糊综合评价方法，能够定性得出多条方案线的优劣次序。通过实验，证明这两种方法有效可行，能够较好地解决陆地边界划界中方案线的评估问题，辅助决策者优选出最佳方案线。

关键词：边界；方案线；六角格；资源分配；评价

划界方案线是指在陆地边界谈判过程中提出或拟定的争议区分割线。该分割线将原本完整的争议区分为两部分，区域内的面积及各项资源也随之一分为二。对于不同的划界方案线，其分配结果不尽相同。只有通过评价与分析，才能够合理有效地掌握分配结果，对方案的预期效果做出判断，优选出对己方最为有利的方案线，进而提高划界决策的正确性，最大限度地获取边界利益。

对于划界方案线的分析与评价，国内外很多学者都做过相关研究，总结起来存在如下问题：

1)评价方式过于简单。以往的方案线的评价大多是通过不同专题图层之间的叠置分析来提取评价信息。这样的分析与评价方式不仅过于简单详细程度不高，而且缺乏层次性。

2)评价方法的针对性不强。已有方案评价方法都是泛泛而谈，方案评价与方案生成相脱节，不能较好地兼顾已有的数据处理结果与方案线的生成环境。

3)赋权方式过于主观。已有的方案线综合评价中对评价指标的赋权方式多采用层次分析法[1]。这种方法主要依靠人的主观经验分配权重，客观性较差。

为此，本文提出了基于六角格的陆地边界环境模型，在此基础上构建了综合评价指标体系，设计了资源分配定量评价以及基于熵权_AHP的资源分配模糊综合评价两种方法对方案线的资源分配结果进行评估，克服了以上问题并进行实验，验证了它们在方案评价过程中的有效性。

1六角格陆地边界环境模型

各类信息连续分布的争议区域内，划界方案有无穷多种，若不加处理将很难找到满足多种条件的最佳方案线，同时也很难对已有的方案线进行定量评估。而造成这一现状最主要的原因就是地理空间信息的连续性，为此首先应将争议区域内的边界信息离散化。针对陆地边界的特殊情况，鉴于六角格描述的方向较多、邻近分析简便等特性，本文选择了六角格作为信息离散化的基本图形。以此为基础，通过对陆地边界区域的分析，构建基于六角格的陆地边界环境模型。该模型首先将陆地边界区域进行六角格剖分，然后整理区域内的信息类型，将重要信息按照某种规则映射到剖分后的每一个六角格单元内。在此基础上，模型提供相关的分析功能，不仅能够使边界信息离散化，而且为进一步分析与评价，尤其是划界方案线的拟定奠定了基础。以该模型为基础，划界方案线就是若干六角格单元中心点的连接线，如图1所示。

图1　初始方案线辅助生成问题分析图

2综合评价指标体系构建与处理

划界条件不同，在六角格陆地边界环境模型基础上生成的划界方案线就不同。对于不同的划界方案线，到底哪条对我方更有利需要构建统一的综合评价指标体系判断其优劣性。

2.1　构建原则

划界评价指标层次结构的建立，应兼顾以下原则[2-3]：

1)应能反映划界区域实际。所选取的指标应真实反映争议区的自然社会状况，其对划界的影响程度并兼顾当地的进展情况。

2)应区分出影响因素主次。各因素对划界的影响和作用不同，建立划界评价指标层次结构时要分清主次，进而提高评价工作的效率。

3)应具有可操作性。各划界评价指标不仅要简单明确，还应该能够方便地从已有的划界研究成果中获取，具有一定的可操作性。

2.2　指标的选取与构建

影响划界评价的数据信息极为复杂，为了将这些数据信息集成为一个有序的数据集合体，便于管理和使用，就需要对这些信息进行分层，建立一个合理的因素指标层次结构，这也是层次分析法的主要体现之处。通过对划界影响因素的分析，结合上述评价原则，分析已有的专题资源成果，并参考地学和社会学方面有关环境、社会发展、区域重要性等方面的评价指标研究情况，将资源分配综合评价指标划分为自然资源因素、社会资源因素和预期效果三大类，各大类又细分若干小类，其层次结构如图2所示。

图2　方案线资源综合评价指标体系

自然资源因素：自然资源包括土地面积、矿产资源、水文资源、生物资源、旅游资源5类有代表性的资源。其中，土地资源潜力综合了土地利用现状、土地资源潜力两方面的内容；矿产主要是统计各种矿藏种类、成矿特征、数量和分布的基础上，综合产能和潜力而形成的综合分类评价[4-7]。

人文资源因素：主要选取人口资源状况、经济发展情况、交通状况、社会稳定等影响社会经济评定的因素作为人文资源的内容[8-9]。

预期效果：主要是将专家的分析能力因素考虑在内，通过专家的决策，弥补计算机分析能力的不足。主要选取了战略意义评价、持续发展能力、安全影响评价、对方可接受度、管理难易度5个指标。

2.3　指标的处理

对于优选得来的各项指标，它们之间存在不可公度性和矛盾性。为了消除这些差异对评价结果的影响，应该对这些指标对应的数据进行处理。其中，指标对应的数据类型不同，具体的处理方式也不相同。

2.3.1　定量指标的同量化处理

定量指标是指能够用准确的数据衡量的指标，如人口总量、矿产总量等。对于这类指标，由于各指标的量纲、数量级不同，若不转化成同一量纲的数值，就无法进行综合评价。对于此类指标应该首先进行同量化处理[10-12]。同量化处理的方法是设计合理的准则，利用一定的数学变换，把量纲、性质各异的指标值转化为可综合处理的量化值，通常情况下是将各指标值统一变换至0~1或0~10之间。

假设评价指标为xj(j=1,2,…,m)，其对应的观测值为{xij|i=1,2,…,n;j=1,2,…,m}。利用极值处理方法可对指标观测值进行如下转换：

式中，Mj=Max{xij},mj=Min{xij}。

2.3.2　定性指标的分级与赋值

定性指标是指不能用数量准确衡量或描述的指标，如矿产资源的质量、管理的难易程度等。对于这类指标要在分析和研究的基础上，通过专家进行综合评定，首先拟定综合评价指标的量化标准，再确定隶属登记，最后调整分级次序，为指标设定对应的量化数值。表1是方案线综合评价的指标分级量化表。

3方案线资源分配评价内容

在确定了综合评价指标体系并对其进行了处理之后，便可进行具体的评价。在此对于划界方案线的划分结果，从定量评价和综合评价两方面对其进行分析。

表1　资源分配分级量化表

注：其他定性指标的量化标准，可以根据其所属的领域知识和专家知识设定。

3.1　基于六角格的资源分配定量评价

基于六角格的方案线定量评价是指将一条或多条方案线下划界双方的重要信息量值统计出来并以统计表或图的形式展示给决策者，使决策者自己从这些数据和图表中发现信息。以往对方案线的定量评价是通过图层叠加来实现信息统计的，数据处理方式虽简单但不够灵活，不适合于基于六角格的陆地边界环境模型。而本文提出的基于六角格的方案线定量评价方法弥补了这一缺点，其首先在六角格陆地边界环境模型基础上确定方案线的位置，并对争议区域进行分割，明确甲乙双方所属区域以及甲乙双方所占有的六角格单元，然后选定需要评价的资源类型及对应的资源属性项，统计并评价甲乙双方格网内的面积及资源属性值。最后，将分析评价后的结果以图形或列表方式进行展示。它能够根据模型详略程度变化，实时计算出对方案线的评价结果。具体实现流程如图3所示。

图3　方案线的资源分配定量评价流程

3.2　基于熵权_AHP的资源分配综合评价

在资源分配定量评价基础上，可以进一步了解方案线的资源分配情况，在此本文提出了基于熵权_AHP的资源分配模糊综合评价模型[13-14]。该评价方法是将熵权_AHP模糊综合评价方法应用于资源分配中，进而得到一条或多条方案线的资源分配综合结果。相较于其他评价方法，该方法的具体实现流程如图4所示。

1)构建资源分配综合评价指标体系。

2)建立资源分配评价指标因素集U={U1,U2,…,Un}，其中指标因素i还可以细分为m个子因素集Ui={Ui1,Ui2,…,Uim}。

3)建立评语集，用V={V1,V2,…,Vk}表示。在本模型中，k=5，表示资源分配综合评价的评语集为V={占区域总体资源很少，占区域总体资源较少，占区域总体资源持平，占区域总体资源较多，占区域总体资源很多}。

4)通过定性评价指标分级与赋值方法为定性评价指标赋值；通过六角格陆地边界环境模型提取方案线两侧甲乙双方的六角格单元信息，参照定量评价指标的同量化处理方法为定量评价指标赋值。

5)利用资源分配综合评价指标值及评语集，得到单因素模糊评估矩阵Ri。

其中：m为评价指标集Ui中的元素个数，n为评价集V中的元素个数。

6)利用层次分析法计算资源分配综合评价体系中各指标的主观权重，记为w′。

7)利用熵权法计算资源分配综合评价体系中各指标的客观权重，记为wj″。

8)确定评价指标的组合权重，记作wj，其中

9)根据模糊理论，运用模糊矩阵的合成运算B=W×R，得到方案线的综合评价值并根据隶属度原则Bk=max(b1,b2,…,bm)，确定初始方案线所属的资源分配等级Vk。当有多条方案线进行综合评价时，可通过比较其综合评价值，达到方案线优选的目的。

4实验验证

前面介绍了资源分配定量统计与评价及基于熵权_AHP的资源分配模糊综合评价的具体实现过程，下面通过具体实例来验证方法的有效性。

4.1　资源分配定量评价实例

首先，对于某争议区域Q，构建基于六角格的三层陆地边界环境模型。在此基础上，按照面积比为1∶1，资源分配类型为矿产资源型，生成方案线得到如图5的划界结果。

图5　某初始方案线生成略图

对于该方案线进行资源分配定量评价，双方各项指标的量值对比情况如图6所示，多条方案线的定量评价结果类似。

图6　某方案线资源分配定量评价结果图

4.2　资源分配综合评价实例

在定量评价基础上，可以对若干条方案线进行综合评价。按照以上综合评价流程，首先利用层次分析法，确定评价指标的主观权重w′。将准则层各指标两两比较，确定相对重要性并赋值，构建准则层相对于目标层的权重判断矩阵

构建指标层相对于准则层的权重判断矩阵，分别为

于是可得到各指标项对应的主观权重，如表2所示。

表2　资源分配综合评价指标主观权重

确定评价指标的客观权重w″。不同的初始方案线，对区域的划分结果不同，假设有3条方案线，对应着3种不同的资源分配结果，将其各指标对应的值归一化处理得到表3的结果。

表3　资源分配综合评价指标归一化结果

表4　综合评价指标主、客观及综合权重

根据组合权重值和模糊评估矩阵求得各方案线的综合评价结果为

B=W·R(0.754 2，0.701 6，0.213 6).

由此可知，方案线1的资源分配结果占区域总体资源最多是最佳方案线，其次为方案线2，最差为方案线3。

5结束语

针对陆地边界划界的实际情况，本文提出了基于六角格的资源分配评价方法。该方法具体包括基于六角格的资源分配定量评价和基于六角格的熵权_AHP模糊综合评价两部分内容。其中，基于六角格的资源分配定量评价对划界方案线两侧的资源分配情况进行了定量统计，使得决策者对方案线下各资源分配情况有了详细的了解。基于六角格的熵权_AHP模糊综合评价是在六角格陆地边界环境模型基础上，以模糊综合评价法为主线，将AHP法与熵权法相结合，对划界方案线的资源分配结果得出一个综合评判。总之，这两种方法克服了以往方案线分析与评价中存在的诸多问题，从定量和定性两方面得出划界方案线的资源分配结果，为多条方案线的评价与优选提供了工具。

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[责任编辑：刘文霞]

Evaluation method for resource distribution of demarcation line based on hexagon

WU Li-li1,XU Qing2,HUA Yi-xin2

(1.College of Navigation & Aerospace Engineering,Information Engineering University,Zhengzhou 450052,China;2.College of Geographic Information,Information Engineering University,Zhengzhou 450052,China)

Abstract：For the problems such that the hierarchy is poor,the level of detail is not high,the target of the evaluation model is not strong and the weighting methods are too subjective and other serious problems exist in the traditional borderland demarcationevaluation,the paper puts forward a method of evaluation method for the resource distribution of demarcation line based on the hexagon.This method is based on the hexagon land boundary environment model,including two parts of the quantitative evaluation and comprehensive evaluation.Among them,the quantitativeevaluation mainly shows the resource distribution results on both sides of the demarcation line in the way of statistical charts；the comprehensive evaluation selects the fuzzy comprehensive evaluation method based on entropyAHP which can draw the priority order qualitatively.Through the experiment,it proves the feasibility and validity of these two methods,which can be a good solution to the land border demarcation line evaluation problem,and help decision-makers choose the best demarcation line.

Key words：borderland；demarcation line;hexagon;resourcedistribution；evaluation

作者简介：武丽丽(1984-)，女，讲师，博士.

基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2012BAK12B00)

收稿日期：2014-10-11

中图分类号：TP311

文献标识码：A

文章编号：1006-7949(2015)12-0062-06