基于主成分分析的山东省城市人居环境评价

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摘要 基于山东省17个地级城市的基本状况，在构建城市人居环境评价指标体系的基础上，应用主成分分析方法，结合SPSS统计软件，对山东省17个地级城市的人居环境进行了定量评价，评价结果表明：威海、青岛、济南、日照、烟台这5个城市属于人居环境较优的城市，东营、临沂、莱芜、淄博、泰安、济宁、滨州为人居环境居中的城市，潍坊、德州、枣庄、聊城、菏泽属人居环境较差的城市。进而针对各个城市人居环境中存在的问题进行了分析，提出了相关的发展建议。

关键词 城市人居环境；主成分分析；评价；山东省

中图分类号 X82 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2011）21-0279-02

Evaluation of Urban Human Settlement Environment in Shandong Province Based on Principal Component Analysis

ZHAI Miao-miao WU Quan-yuan * XU Yan-hui ZHANG Fen

（Population Resources and Environment College，Shandong Normal University，Jinan Shandong 250014）

Abstract Based on the basic situation of 17 cities in Shandong Province，building the evaluation index system，principal component analysis was employed，combined with SPSS statistical software，the quantitative evaluation of residential environment of 17 cities in Shandong Province were carried on. The evaluation results showed that：excellent cities for human settlement were Weihai，Qingdao，Rizhao，Jinan，Yantai；general cities for human settlement were Dongying，Linyi，Laiwu，Zibo，Taian，Jining，Binzhou； poor cities for human settlement were Weifang，Dezhou，Zaozhuang，Liaocheng，Heze. The results in view of each city living environment and the problems existing were analyzed in the paper，and relevant suggestions for the development were put forward.

Key words urban human settlement environment； principal components analysis； evaluation； Shandong Province

近年来随着工业高速发展，城市化进程急剧加快，人口不断向城市聚集，致使城市人居环境发生一系列恶化，如能源短缺、交通拥挤、环境污染等，人类对人居环境的要求也在逐渐提高[1]。城市人居环境是指人类在一定的城市地理系统背景下，从事着居住、工作、文化、教育、卫生、娱乐、休息等活动，从而在城市推进的过程中所创造出的人居环境[2]。现以山东省17个地级市为研究区域，选取9个指标，建立评价指标体系，对研究区域的人居环境进行了定量评价和结果分析，为城市建设规划提供一定的建议。

1 研究方法

1.1 评价指标体系的建立

根据山东省资源环境背景、社会经济发展状况，以及指标选取遵循的科学性、系统性、全面性、以人为本和可操作性等原则[3-4]，借鉴有关学者区域评价指标体系[5-6]，选取了3个目标层中的9个指标作为评价山东省城市人居环境的评价指标体系（表1）。

1.2 评价方法

采用主成分分析方法，以所选城市为样本，以表1中9个二级指标因子数据为变量构建矩阵，采用SPSS13.0统计分析软件进行数据处理，运算得出矩阵的特征根和相应的方差贡献率，根据特征根的方差贡献率和累积方差贡献率，选择主成分并得到因子提取结果和因子回归系数，根据因子回归系数计算出每个样本城市的各个因子得分，公式如下[7]：

Pik=■WjZij （1）

式（1）中：Pik表示第i个城市第k个主成分的因子得分；Wj表示第j个指标的因子回归系数；Zij表示数据处理过程中的指标数值。

用所选主成分的方差贡献率为权数，将各个因子得分进行综合，进而得出每个样本城市的综合因子得分Mi，公式如下[8]：

Mi=∑PikBk（2）

式（2）中：Mi表示第i城市的主成分综合得分值；Bk表示所选用主成分的方差贡献率。

2 结果与分析

2.1 影响人居环境的主成分因子提取

根据《山东省统计年鉴2010》中城市市区（即城市建成区，包括城区、郊区，不包括市辖县）的相关数据，以山东省17个地级市为样本，以表1中所选9个二级指标因子的标准化数据为变量构建矩阵，采用SPSS13.0统计分析软件进行数据处理，运算得出矩阵的特征根和相应的方差贡献率（表2）。

按照特征根大于1的原则选取主成分，根据表2可选择前4个特征根为主成分，它们的累计方差贡献率为82.47%，说明这4个新变量（主成分）已经包含了原始变量中82.47%的信息[7]。为了能更明显地反映主成分所包含的指标信息，将得到的因子提取结果进行正交方差最大旋转，旋转后结果如表3所示。

从表3可以看出，第一主成分（N1）对人均GDP（X1）、居民消费水平（X3）、人均城市道路面积（X6）这3个指标有较大负荷系数，是反映城市经济发展水平的综合指标；第二主成分（N2）对第三产业值占GDP比重（X2）、燃气普及率（X5）这2个指标有较大负荷系数，是反映城市社会生活条件的综合指标；第三主成分（N3）对用水普及率（X4）、污水处理率（X8）这2个指标有较大负荷系数，是反映城市水供应和水处理方面的综合指标；第四主成分（N4）对建成区绿化覆盖率（X7）、生活垃圾处理率（X9）这2个指标有较大负荷系数，是反映城市生态环境质量的综合指标。

2.2 人居环境综合评分

根据因子回归系数计算出各城市各个主成分的因子得分，并以每个主成分的方差贡献率为权数，得到各个城市的综合因子得分（表4）。

由表4可知，得分最高的是威海，其次是青岛、济南、日照等11个城市，其分值都介于0～1，而潍坊、德州、枣庄等5个城市得分均为负值，人居环境状况不佳，其中菏泽最低，得分仅为-1.136。从全省整体水平来看，城市人居环境适宜性不高，17个中心城市中，有5个城市的人居环境状况低于全省平均水平，而且各个城市水平差异较大。

2.3 综合评价

2.3.1 人居环境较优的城市。有威海、青岛、济南、日照和烟台。威海是山东省17个地级城市中综合得分最高的，其在N1、N3和N4上的得分都非常高，说明经济水平和生态环境质量都排在全省前列，而在N2上得分较低，今后应着重在城市基础实施建设方面加大力度。青岛是排名第2位的城市，其在N1、N2和N4上的得分都较高，说明青岛在经济发展、基础设施建设和生态环境质量等方面都有较高水平，而在N3上的得分较低，今后需要重点解决城市水方面存在的问题。济南在N3和 N4上得分较低，但在N1和N2上得分较高，尤其N2上得分最高，说明济南作为省会城市，基础设施条件在全省占有非常大的优势，但在水供应及生态环境质量方面仍需加大投资力度。日照在N3和N4 上得分较高，但在N1上得分较低，故今后应大力发展经济建设。烟台在N1上得分较高，经济水平非常不错，但在N3和N4上的得分较低，今后要重点发展水供应、水处理建设以及生态环境建设。

2.3.2 人居环境居中的城市。东营、临沂、莱芜、淄博、泰安、济宁、滨州这7个城市综合得分高于全省平均值，整体上较优，但在某些方面仍存在明显不足。东营在N1上得分排全省第1位，经济实力非常雄厚，但在N2、N3和N4上得分均为负值，故亟需大力加强城市建设和改善生态环境。临沂在N4上得分排全省第1位，城市生态环境条件非常优越，但在N1上得分为倒数，故应加大经济建设发展力度。莱芜在N3和N4上得分较高，在N2上得分排在全省倒数，今后应努力加强城市建设，完善城市基础设施。淄博、滨州均在N2和N3上得分较高，基础设施还比较完善，但这2个城市在N1和N4上得分均为负值，应加大力度发展经济建设，并努力改善城市生态环境质量。泰安在N2和N4得分较高，在N1和N3得分较低，应着重发展经济建设和提高水供应能力。济宁在N3上得分排全省第1位，在水供应和处理方面具有非常大的优势，但在N1、N2和N4上得分均为负值，因此要重点发展经济、完善城市基础设施建设和改善城市生态环境质量。

2.3.3 人居环境较差的城市。潍坊、德州、枣庄、聊城、菏泽5个城市在主成分N1上得分均为负值，说明经济发展水平都不高。在主成分N2上，除了德州和潍坊外，其余全在全省平均水平之下，说明城市基础设施较差。对于主成分N3来说，枣庄虽然排名比较靠前，但在其他主成分上均为倒数位置，除了潍坊外，其余也都在全省平均水平之下。在N4上，除了聊城，其余也均在全省平均水平之下。总之，对这5个城市来说，它们共同存在的问题是经济水平得分均为负值，即低于全省平均水平，而第一主成分的贡献率达到29.36%，因此经济发展水平的好坏，将直接影响城市人居环境。今后这7个城市的发展，首先要不断加强经济建设，不断提高城市人居环境条件。

3 结论与讨论

采用主成分分析方法，可以客观确定指标权重，对评价区域城市人居环境进行定量评价和分析，从而有利于揭示出引起人居环境差异的主导因素，可以为决策管理部门实施人居环境可持续发展管理和决策提供科学依据。然而由于只选取了单年份的数据进行评价分析，长时间序列方面的评价仍需进一步加强，且并没有对评价结果进行空间性分析，所以空间差异方面还有待进一步的研究。

4 参考文献

[1] 熊鹰，曾光明，董力三，等.城市人居环境与经济协调发展不确定性定量评价——以长沙市为例[J].地理学报，2007，62（4）：397-406.

[2] 李王鸣，叶信岳，孙于.城市人居环境评价——以杭州城市为例[J].经济地理，1999，19（2）：38-43.

[3] 蒋伶，宁越敏.可持续发展的南京城市人居环境塑造[J].现代城市研究，2002（6）：28-33.

[4] 朱丽，张仁陟.甘肃省城市人居环境评价与分析[J].现代农业科技，2008（6）：193-195.

[5] 李雪铭，李明.基于体现人自我实现需要的中国主要城市人居环境评价分析[J].地理科学，2008，28（6）：742-747.

[6] 叶依广，周耀平.城市人居环境评价指标体系刍议[J].南京农业大学学报：社会科学版，2004，4（1）：39-42.

[7] 卢纹岱.SPSS for Windows 统计分析[M].2版.北京：电子工业出版社，2004：311-316.

[8] 缪仁炳，徐朝晖.信息能力国际比较的主成分分析法[J].数理统计与管理，2002，21（2）：1-5.