基於多元統計和GIS的環境質量評價研究（簡體書）

《基於多元統計和GIS的環境質量評價研究》以水環境、大氣環境、城市環境及可持續發展等各種環境系統為實證研究對象，在數理統計學理論分析及部分方法改進的基礎蔔，以多元統計的主成分分析（PCA）、因子分析、對應分析、判別分析、聚類分析、全域主成分分析（GPCA）等方法為主，將其與地理信息系統（GIS）空間數據處理、展示與分析功能進行有效集成，遵循系統工程中的數學建模以實現定量評價的思路和方法，探索並給出科學有效的對各種簡單及複雜系統環境質量狀況綜合性、系統化、定量化以及動態性的評價方法體系，尤其是通過建守的將主、客觀指標賦權方法相結合的環境質量評價分層構權主成分分析（PCA）及分層構權全域主成分分析（GPCA）模型，構造㈩有較強穩定性和實際意義的各種環境質量綜合指數並加以推廣和應用，取得了比較好的評價效果。本書可供從事統計學、環境科學、地理學、經濟學等學科教學和科研的相關人員參閱，也可作為高等院校有關專業研究生的教材或教學參考書。

《基于多元統計和GIS的環境質量評價研究》可供從事統計學、環境科學、地理學、經濟學等學科教學和科研的相關人員參閱，也可作為高等院校有關專業研究生的教材或教學參考書。

前言第1章 緒論1．1 國內外研究現狀述評、選題意義和價值1．1．1 國內外研究現狀述評1．1．2 本書選題意義和價值1．2 本書的基本思路和方法、主要內容1．3 本書的創新之處和研究特色參考文獻第2章 多元統計分析的一般方法及在水環境評價中的初步嘗試2．1 主成分分析方法及在水環境評價中的初步嘗試2．1．1 主成分分析的基本思路、理論和一般方法2．1．2 主成分分析應用中的一般方法2．1．3 綜合評價加權問題和主成分評價的方差貢獻率模型2．1．4 評價實例l：湟水流域典型斷面水質評價之主成分分析2．2 因子分析及其在水環境質量和經濟系統評價中的應用2．2．1 因子分析的基本思路和內容2．2．2 正交因子模型應用時的參數估計和因子旋轉2．2．3 評價實例2：因子分析法在湟水流域水污染評價中的應用2．2．4 評價實例3：西部省區城市競爭力的因子分析法評價2．3 主成分綜合評價與因子分析的比較分析2．4 對應分析及其在水環境質量和經濟系統評價中的應用2．4．1 關於對應分析方法2．4．2 水環境質量評價的對應分析方法2．4．3 評價實例4：湟水流域豐水期水質污染狀況的對應分析2．4．4 評價實例5：西部十省區的城市競爭力評價對應分析2．5 本章小結參考文獻第3章 環境質量評價中主成分分析方法的初步改進與應用3．1 主成分分析方法的改進之一——數據規格化方法的改進3．1．1 原始數據均值化處理3．1．2 另外兩種適合於環境質量評價的規格化處理3．2 主成分分析方法的改進二一 變量加權模型3．3 主成分分析方法的改進三 判別分析支持下的模型3．4 改進後主成分分析方法模型在水環境質量評價中的應用3．4．1 評價實例6：改進後的主成分分析方法模型在湟水流域典型斷面水質評價中的應用3．4．2 評價實例7：基於主成分評價和判別分析的湖庫水質富營養化評價模型與應用3．5 評價實例8：改進後的主成分分析方法模型在青海省社會經濟發展狀況分析評價中的應用3．6 本章小結參考文獻第4章 環境質量評價的分層構權PCA模型及其應用4．1 傳統PCA方法在環境質量評價應用中的局限性分析4．2 環境質量評價的分層構權PCA模型4．3 重要性權的賦權方法（以層次分析法為例）4．3．1 層次分析法的基本原理與步驟4．3．2 層次分析法的應用與計算程序4．3．3 層次分析法與主成分分析的比較4．4 評價實例9：基於多元統計的水環境質量綜合指數研究4．5 評價實例10：基於多元統計的大氣環境質量評價模型與應用4．6 評價實例11：47個國家環境保護城市的污染與環保現狀評價4．7 評價實例12：中國城市競爭力評價量化模型研究4．8 本章小結參考文獻第5章 青藏高原牧區可持續發展量化評價方法研究及其應用5．1 研究背景與意義5．2 可持續發展評價與測度的系統分析與研究現狀綜述5．2．1 可持續發展評價與測度的主要問題5．2．2 可持續發展權數設置方法的系統分析5．2．3 變量加權和分層構權PCA模型定權方法對可持續發展評價的適用性分析5．2．4 變量加權PCA模型及其定權思想方法5．2．5 可持續發展綜合評價方法的系統分析與綜述5．3 柴達木盆地東部綠洲區可持續發展綜合評價5．3．1 評價實例13：基於AHP方法的柴達木盆地綠洲區可持續發展定量評價研究5．3．2 結合實際的柴達木東部地區各縣市的可持續發展狀況的評述5．4 基於多元統計和AHP的青藏高原牧區可持續發展評價模型與應用5．4．1 青藏高原牧區可持續發展評價指標體系的建立及．AHF．定權5．4．2 評價實例14：基於多元統計和AHI’的青海牧區可持續發展評價5．5 本章小結參考文獻第6章 基於多元統計和GIS的環境質量動態評價研究6．1 全域主成分分析（GPCA）6．2 環境質量評價（包括可持續發展評價）的分層構權GPCA模型6．3 評價實例15：基於分層構權GPCA模型的中國各地區：1999-2005年可持續發展環境支持能力動態評價研究6．4 評價實例16：基於GIS中國可持續發展環境支持能力動態評價6．4．1 中國可持續發展環境支持能力動態評價GIS的設計6．4．2 基於GIS的中國可持續發展環境支持能力動態評價6．5 評價實例17：基於分層構權GPCA模型的湟水流域各斷面：1998-2005年水質動態評價研究6．6 評價實例18：基於分層構權GPCA模型的青海藏區社會經濟發展水平動態評價6．7 本章小結參考文獻結束語

4.3.3層次分析法與主成分分析的比較
層次分析法把定性和定量方法結合，能處理許多復雜的實際問題，而其層層分解的方法符合人類思考的一般步驟，也容易把復雜問題簡潔化，明確化。和主成分分析一樣，層次分析法也有其嚴密的數學基礎，在求解判定矩陣時常采用特征根法，這和主成分分析有相同的數學基礎，而且兩種評價方法都是相對評價方法，都適用于一次評價。層次分析法的相對權重是通過判斷矩陣計算得來的，但層次分析法從建立層次結果到合成對比矩陣，人的主觀因素較大，而主成分分析則強調了評價的客觀性，因而兩種綜合評價方法有較大的差異和互補性。
（1）層次分析法是解決指標之間對比量化問題，而對于指標的選擇卻無能為力，指標的選取完全憑借于人的定性判斷，這就有可能使某些重要指標遺漏，而主成分分析的一個重要用途是用來選取指標；另外，層次分析法解決指標對比的個數是非常有限的，對于多指標（指超過其范圍）通常采取舍棄部分“非重要”指標的方式，而“非重要”指標的確定是人為判定的，而主成分綜合評價所選的主成分是原來指標的綜合，包含了原來指標的大部分信息。
（2）層次分析法對相關性比較強的、甚至相互包含的指標，以及不相關的指標，不能作出判定，只能通過人為地分析，而主成分分析強調了評價過程的客觀性，其權重的決定是通過對所給數據的分析而決定的。
（3）層次分析法本質上是定性描述的定量化，因此，定性因素起決定作用，量化的正確與否很大程度上取決于定性的判斷，或者說，層次分析法是定性分析與定量分析的橋梁，而主成分分析則主要強調了定量分析。
4.4評價實例9：基于多元統計的水環境質量綜合指數研究
環境問題是關系人類前途命運的重大問題，對環境問題的研究可以從不同的學科角度來進行，環境統計是人們認識和了解環境質量以及人類活動等因素對環境影響的重要學科工具，自從20世紀60年代Jacobs提出水環境質量評價的水質指數（WQI）概念和公式（Jacobs，1965）以來，水環境質量指數研究便成為環境統計的一個重要研究內容，由于計算簡單、便于操作，直至今日，水環境質量綜合指數法在國內水環境質量評價實踐中仍被大量采用。
本節利用環境質量評價的分層構權PCA模型，并對簡單和復雜的水環境系統開展具體的評價實踐，并提供更有效和穩定的水環境質量指數，使我們的研究達到新的高度和深度。