CN105354781A

CN105354781A - 农村空心化程度预警系统

Info

Publication number: CN105354781A
Application number: CN201510679708.9A
Authority: CN
Inventors: 尹锴; 张磊; 张秀鹏; 赵千钧; 张飞飞; 文美平
Original assignee: Institute of Remote Sensing and Digital Earth of CAS
Current assignee: Institute of Remote Sensing and Digital Earth of CAS
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2016-02-24

Abstract

本发明提供一种农村空心化程度预警系统，包括：构建模块，根据农村基层调研资料、社会经济统计年鉴数据和待测区域典型村庄实际调查数据，构建县域、村庄两种尺度的农村空心化预警指标体系；标准化模块，对农村空心化预警指标体系中的评价指标进行标准化，获得各评价指标标准化值；权重确定模块，采用基于层次分析法和熵权法的组合赋权法确定各评价指标权重；获取模块，根据各评价指标标准化值和权重，获取待测区域农村空心化程度；划分模块，根据待测区域农村空心化程度将不同区域农村空心化程度进行等级和地域划分。该系统能获得区域农村空心化程度，并将不同区域农村空心化程度进行等级和地域划分，实现农村空心化程度的直观可视化表达。

Description

农村空心化程度预警系统

技术领域

本发明涉及地理学、经济学、社会学、城乡规划、土地管理及新农村建设研究技术领域，尤其涉及一种农村空心化程度预警系统。

背景技术

改革开放以来，中国快速城镇化和人口非农化在促进农民就业和增收的同时，加快了农村空心化悄然演进，致使空心村问题日趋严峻。农村空心化本质上是城乡转型发展进程中乡村地域系统演化的一种不良过程，是复杂的社会经济过程在村庄物质形态中的表现，是由农村人口非农化引起“人走屋空”，以及宅基地普遍“建新不拆旧”，新建住宅逐渐向外围扩展，导致村庄用地规模扩大、闲置废弃加剧的一种“外扩内空”的不良演化过程。“十一五”期间，中国累计安排各级各类土地整治项目1.241×10⁵个，整治规模1.107×10⁷hm²，规划新增耕地2.673×10⁶hm²，安排整治资金3.274×10¹¹元。由此可见，土地整治已上升为国家层面的战略部署，对农村土地综合整治的决心昭昭可见。以村庄土地废弃闲置为主要特征的农村“空心化”问题十分突出，农村空心化主要体现在土地空心化、人口空心化、产业空心化和基础设施空心化四个方面，其本质上是农村地域经济社会功能的整体退化。

鉴于此，如何提供一种农村空心化程度预警系统，以获得区域农村空心化程度，并实现农村空心化程度的直观可视化表达成为目前需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供一种农村空心化程度预警系统，可以获得区域农村空心化程度，并根据区域农村空心化程度将不同区域的农村空心化程度进行等级划分和地域划分，实现农村空心化程度的直观可视化表达。

第一方面，本发明提供一种农村空心化程度预警系统，包括：

构建模块，用于根据农村基层调研资料、社会经济统计年鉴数据和待测区域典型村庄的实际调查数据，构建县域、村庄两种尺度的农村空心化预警指标体系；

标准化模块，用于对所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标进行标准化，获得各评价指标的标准化值；

权重确定模块，用于采用基于层次分析法和熵权法的组合赋权法确定所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的权重；

获取模块，用于根据所述各评价指标的标准化值和所述各评价指标的权重，获取待测区域农村空心化程度；

划分模块，用于根据所述待测区域农村空心化程度，将不同区域的农村空心化程度进行等级划分和地域划分。

可选地，所述两种尺度的农村空心化预警指标体系，包括：评价指标、评价指标所属系统、评价指标的功效性；

其中，所述评价指标所属系统包括：土地、人口或经济三个子系统；

所述功效性为正指标或者负指标；

所述评价指标，包括：村庄规模相对变化率、宅建比、人均宅基地相对规模、人均耕地面积、复种指数、人均住宅建筑面积、人均住房间数、村庄用地人口密度、人口非农化相对比重、村庄人口规模、乡村常住人口比重、非农户口人口占总人口比重、乡村人口结构、乡村人口文化素质、人均GDP、农民人均纯收入、乡村产业结构和农村基础设施水平。

可选地，所述标准化模块，具体用于

采用极差标准化方法对所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标进行标准化，获得各评价指标的标准化值。

可选地，所述标准化模块，具体用于

若所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标的功效性为正指标，则通过第一公式对该评价指标进行标准化；

若所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标的功效性为负指标，则通过第二公式对该评价指标进行标准化；

其中，所述第一公式为：

S_{i j} = \frac{k_{i}^{j} - k_{m i n}}{k_{\max} - k_{\min}},

其中，S_ij为第i个样本的第j评价指标的标准化值，i＝1，2，3，...，m；m为样本容量；j＝1，2，3，...，n；n为评价指标个数；为第i个样本的第j评价指标的原始值；k_max为第j评价指标的最大值；k_min为第j评价指标的最小值；

所述第二公式为：

S_{i j} = \frac{k_{m a x} - k_{i}^{j}}{k_{m a x} - k_{m i n}} .

可选地，所述权重确定模块，包括：

主观权重确定单元，用于采用层次分析法确定所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的主观权重；

客观权重确定单元，用于采用熵权法确定所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的客观权重；

权重确定单元，用于根据所述各评价指标的主观权重和客观权重，通过第三公式，获取所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的组合权重，所述组合权重为所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的权重。

可选地，所述第三公式为：

z_j＝αw_j+βh_j，

其中，z_j为所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的组合权重，w_j为所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的客观权重，h_j为所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的主观权重，α为熵权法客观权重的组合系数，β为层次分析法法主观权重的组合系数。

可选地，所述获取模块，具体用于

根据所述各评价指标的标准化值和所述各评价指标的权重，通过第四公式，获取待测区域农村空心化程度WHI_i；

其中，所述第四公式为：

{WHI}_{i} = Σ_{j = 1}^{n} z_{j} S_{i j} .

可选地，所述划分模块，具体用于

根据所述待测区域农村空心化程度，基于地理信息系统的Arcgis平台的分区功能，将面转为点，对所述待测区域农村空心化程度的评价点值进行空间克里金Kriging内插，在克里金插值栅格数据的基础上进行重分类reclassify处理，按照自然聚类的分级方法将不同区域的农村空心化程度进行等级划分和地域划分。

由上述技术方案可知，本发明的农村空心化程度预警系统，可以获得区域农村空心化程度，并根据区域农村空心化程度将不同区域的农村空心化程度进行等级划分和地域划分，实现农村空心化程度的直观可视化表达。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的农村空心化程度预警系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的农村空心化程度预警系统的一种实施技术路线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的农村空心化程度预警系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的农村空心化程度预警系统，包括：构建模块01、标准化模块02、权重确定模块03、获取模块04和划分模块05；

构建模块01，用于根据农村基层调研资料、社会经济统计年鉴数据和待测区域典型村庄的实际调查数据，构建县域、村庄两种尺度的农村空心化预警指标体系；

标准化模块02，用于对所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标进行标准化，获得各评价指标的标准化值；

权重确定模块03，用于采用基于层次分析法和熵权法的组合赋权法确定所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的权重；

获取模块04，用于根据所述各评价指标的标准化值和所述各评价指标的权重，获取待测区域农村空心化程度；

划分模块05，用于根据所述待测区域农村空心化程度，将不同区域的农村空心化程度进行等级划分和地域划分。

在具体应用中，所述两种尺度的农村空心化预警指标体系，包括：评价指标、评价指标所属系统和评价指标的功效性；

所述功效性为正指标或者负指标；

所述评价指标，包括：村庄规模相对变化率、宅建比、人均宅基地相对规模、人均耕地面积、复种指数、人均住宅建筑面积、人均住房间数、村庄用地人口密度、人口非农化相对比重、村庄人口规模、乡村常住人口比重、非农户口人口占总人口比重、乡村人口结构、乡村人口文化素质、人均国内生产总值(GrossDomesticProduct，简称GDP)、农民人均纯收入、乡村产业结构和农村基础设施水平等。

本实施例的农村空心化程度预警系统，采用基于层次分析法和熵权法的组合赋权法确定农村空心化预警指标体系中各评价指标的权重，且采用极差标准化方法对评价指标数据进行标准化处理，通过评价指标权重与标准化值相乘求和方法来获得区域农村空心化程度，并根据区域农村空心化程度将不同区域的农村空心化程度进行等级划分和地域划分，实现农村空心化程度的直观可视化表达。

可理解的是，本实施例所述标准化模块02对所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标进行标准化，是为了消除各评价指标数据量纲影响，使其具有可比性，本实施例是通过统一指标量纲并缩小各评价指标之间的数量级差异。

在具体应用中，所述标准化模块02，可具体用于

采用极差标准化方法对所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标进行标准化，获得各评价指标的标准化值；

进一步地，所述标准化模块02，可具体用于

其中，所述第一公式为：

S_{i j} = \frac{k_{i}^{j} - k_{m i n}}{k_{\max} - k_{m i n}},

其中，S_ij为第i个样本的第j评价指标的标准化值，i＝1，2，3，...，m；m为样本数量；j＝1，2，3，...，n；n为评价指标个数；为第i个样本的第j评价指标的原始值；k_max为第j评价指标的最大值；k_min为第j评价指标的最小值；

所述第二公式为：

S_{i j} = \frac{k_{m a x} - k_{i}^{j}}{k_{m a x} - k_{m i n}} .

可理解的是，本实施例所述权重确定模块03采用基于层次分析法和熵权法的组合赋权法确定所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的权重，是为了克服主观赋权法的随意性以及客观赋权法对数据过分依赖的不足。

在具体应用中，所述权重确定模块03，可包括图中未示出的：

主观权重确定单元03a，用于采用层次分析法确定所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的主观权重；

客观权重确定单元03b，用于采用熵权法确定所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的客观权重；

权重确定单元03c，用于根据所述各评价指标的主观权重和客观权重，通过第三公式，获取所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的组合权重，所述组合权重为所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的权重。

其中，所述第三公式为：

z_j＝αw_j+βh_j，

在具体应用中，

α = Σ_{i = 1}^{m} {(Σ_{j = 1}^{n} S_{i j} w_{j}) [Σ_{j = 1}^{n} S_{i j} (w_{j} + h_{j})]} / Σ_{i = 1}^{m} {[Σ_{j = 1}^{n} S_{i j} (w_{j} + h_{j})]}^{2},

β = Σ_{i = 1}^{m} {(Σ_{j = 1}^{n} S_{i j} h_{j}) [Σ_{j = 1}^{n} S_{i j} (w_{j} + h_{j})]} / Σ_{i = 1}^{m} {[Σ_{j = 1}^{n} S_{i j} (w_{j} + h_{j})]}^{2} .

在具体应用中，所述主观权重确定单元03a，可具体用于

建立所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中各评价指标的层次结构模型，构造判断矩阵A(可以具体为对各评价指标之间进行两两对比之后，然后按9分位比率排定各评价指标的相对优劣顺序，依次构造出评价指标的判断矩阵)；

计算判断矩阵A每一行元素的乘积，得到一个n行一列的矩阵M_i：

M_{i} = Π_{j = 1}^{n} b_{i j}, i = 1, 2, ..., n;

计算矩阵M_i的n次方根，得到矩阵

对方根向量进行归一化处理，得到权重向量h_j＝w_i为评价指标的主观权重；

计算判断矩阵A的最大特征根λ_max:

判断矩阵A一致性的检验：并将CI与平均随机一致性指标RI进行比较，记为CR，当CR＝CI/RI<0.10时，认为判断矩阵A具有令人满意的一致性；

若通过一致性的检验，则认为判断矩阵A的一致性可以接受，否则应对判断矩阵A作适当修正。

在具体应用中，所述客观权重确定单元03b，可具体用于

根据第i个样本的第j指标的标准化值S_ij，计算第j个指标下i个样本值的特征比重p_ij：

根据p_ij，计算第j指标的信息熵e_j：

根据e_j，计算第j指标的熵权权重w_j，w_j即第j指标的客观权重：

w_{j} = (1 - e_{j}) / Σ_{j = 1}^{n} 1 - e_{j} .

在具体应用中，所述获取模块04，可具体用于

其中，所述第四公式为：

{WHI}_{i} = Σ_{j = 1}^{n} z_{j} S_{i j} .

其中，WHI_i为i乡镇(县)的空心村预警指数，其数值越大，空心化程度越高。

在具体应用中，所述划分模块05，可具体用于

在具体应用中，本实施例所述构建模块01可根据农村基层调研资料、社会经济统计年鉴数据和待测区域典型村庄的实际调查数据计算得到所述两种尺度的农村空心化预警指标体系中的评价指标，具体可包括：

(1)村庄规模相对变化率R_vs：

R_{v s} = \frac{A_{r t} / A_{r 0}}{P_{r t} / P_{r 0}}

式中：A_rt为末期农村居民点用地面积，A_r0为初期农村居民点用地面积，P_rt为末期乡村人口，P_r0为初期乡村人口。

(2)宅建比R_hc：

R_{h c} = \frac{A_{h}}{A_{c}}

式中：A_h为农村居民点用地面积，A_c为建设用地面积。

(3)人均宅基地相对规模A_eh：

A_{e h} = \frac{A_{p r}}{S_{c h}}

式中：A_pr为人均农村居民点用地面积，S_ch为县宅基地利用标准。

(4)人均耕地面积A_pl：

A_{p l} = \frac{S_{p l}}{P_{T}}

式中：S_pl为耕地总面积，P_T为乡村人口。

(5)复种指数MCI：

M C I = \frac{S_{a}}{S_{p l}}

式中：S_a播种面积，S_pl耕地面积。

(6)人均住宅建筑面积A_rb：

A_{r b} = \frac{S_{r b}}{P_{T}}

式中：S_rb为住宅建筑面积；P_T为乡村人口。

(7)人均住房间数N_ph：

N_{p h} = \frac{N_{h}}{P_{p}}

式中：N_h为房间总数，P_p为乡村常住人口。

(8)村庄用地人口密度D_lp：

D_{l p} = \frac{P_{T}}{A_{r}}

式中：P_T为乡村人口，A_r为农村居民点用地总面积。

(9)人口非农化相对比重T_rp：

T_{r p} = \frac{U_{r}}{E_{p r}}

式中：U_r为城镇化率，E_pr为农民非农就业率。

(10)村庄人口规模S_rp：

S_{r p} = \frac{P_{T}}{n}

式中：P_T乡村人口数；n为行政村个数。

(11)乡村常住人口比重R_pt：

R_{p t} = \frac{P_{p}}{P_{T}}

式中：P_p为乡村常住人口，P_T为乡村户籍人口。

(12)非农户口人口占总人口比重R_na：

R_{n a} = \frac{P_{n a}}{P_{T}}

式中：P_na为非农户口人口，P_T为乡村户籍人口。

(13)乡村人口结构S_pa：

S_{p a} = \frac{P_{L}}{P_{T}}

式中：P_L为15～64岁的乡村人口数，P_T为乡村人口数。

(14)乡村人口文化素质Q_pc：

Q_{p c} = \frac{P_{c}}{P_{T 6}}

式中：P_c为6岁以上文盲人口数，P_T6为6岁以上乡村人口数。

(15)人均GDPA_GDP：

A_{G D P} = \frac{T_{G D P}}{P_{T}}

式中：T_GDP为乡镇生产总值，为P_T为乡镇人口数。

(16)农民人均纯收入PNI：

P N I = \frac{I}{P_{T}}

式中：I为农村居民家庭纯总收入，P_T为乡村人口数。

(17)乡村产业结构S_ri：

S_{r i} = \frac{L_{1}}{L_{T}}

式中：L₁为从事第一产业的乡村劳动力人口数，L_T为乡村总从业人口数。

(18)农村基础设施水平RIS：

R I S = \frac{n_{1} + n_{2} + n_{3}}{3 n}

式中：n₁为自来水受益村数，n₂为通汽车村数，n₃为通电话村数，n为该县的行政村个数。

在具体应用中，本实施例所述系统可通过如图2所示实施技术路线图来具体实施。

本实施例的农村空心化程度预警系统，基于农村基层调研资料、社会经济统计年鉴数据和待测区域典型村庄的实际调查数据，采用遥感技术获取多源遥感数据，着重从县域-乡镇-村庄三个层面入手分别构建不同空间尺度的预警指标体系，进而实现对不同区域的农村空心化格局进行及时有效的预警，以便于开展空心村的综合整治与管理。

在国家坚守18亿亩耕地红线、推进社会主义新农村建设和促进城乡统筹发展的时代背景下，构建空心村多源数据综合预警技术研究既是进行空心村综合治理的前提，也是面向国家战略需求提供科技决策服务的需要，本发明提供了县域(乡镇)尺度的空心村预警系统，基于农村基层调研资料和社会经济统计年鉴数据，在典型村庄的实际调查基础上，由于难以获得全国范围内所有宅基地利用信息，因此，仍需要构建县域(乡镇)尺度的农村空心化预警指标体系，以识别中国农村空心化的宏观格局极其差异特征。本发明通过甄选能够衡量县域(乡镇)尺度的农村空心化程度的预警指标18项，可进一步诊断农村空心化程度，最终，通过ArcGIS(如ArcGIS10.1)平台，按照自然聚类分级的方法，对应空心化程度由低到高的空间地域分异格局，进而实现对农村空心化格局进行及时有效的预警。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述系统中各模块或单元的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种农村空心化程度预警系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两种尺度的农村空心化预警指标体系，包括：评价指标、评价指标所属系统、评价指标的功效性；

所述功效性为正指标或者负指标；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述标准化模块，具体用于

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述标准化模块，具体用于

其中，所述第一公式为：

S_{i j} = \frac{k_{i}^{j} - k_{m i n}}{k_{\max} - k_{m i n}},

所述第二公式为：

S_{i j} = \frac{k_{m a x} - k_{i}^{j}}{k_{m a x} - k_{m i n}} .

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述权重确定模块，包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三公式为：

z_j＝αw_j+βh_j，

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述获取模块，具体用于

其中，所述第四公式为：

{WHI}_{i} = Σ_{j = 1}^{n} z_{j} S_{i j} .

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述划分模块，具体用于