CN113327021A - 一种基于topsis熵权法的土地综合评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法及装置，所述方法包括：根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数据，并对所述原始数据进行标准化处理得到标准化数据；采用预设的计算模型对所述标准化数据进行信息熵计算，得到各项评价指标的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指标的权重；结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设的线性加权模型计算得到所述目标区域的土地综合评价结果。通过实施本发明能够对国家级开发区发展提供全面的、综合性的定量化评价，为后续制定有针对性的相关政策措施、促进开发区提升转型提供数据支撑。

Description

一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法及装置

技术领域

本发明涉及土地评价技术领域，尤其是涉及一种基于TOPSIS熵权法的土地 综合评价方法及装置。

背景技术

开发区的发展在一定程度上代表了新的经济增长极，是新的经济发展模式的 探索试验区。开展发展评价研究，掌握国家级开发区发展状况和存在的问题，对 后续制定有针对性的相关政策措施、促进开发区提升转型具有重要意义。

开发区的发展评价研究主要集中在发展问题对策研究、土地集约利用评价和 开发区规划、产业集群等方向。然而国家级开发区发展现状作为一个复杂的系统， 具有自身的特殊性和变化性，目前尚且没有一个较为全面的、综合性的发展评价 方法。

发明内容

本发明旨在提供一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法及装置，以解 决上述技术问题，从而能够对国家级开发区发展提供全面的、综合性的定量化评 价，为后续制定有针对性的相关政策措施、促进开发区提升转型提供数据支撑。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于TOPSIS熵权法的土 地综合评价方法，包括：

根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数据，并对所述原始数据 进行标准化处理得到标准化数据；

采用预设的计算模型对所述标准化数据进行信息熵计算，得到各项评价指标 的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指标的权重；

结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设的线性加权模型计算得 到所述目标区域的土地综合评价结果。

进一步地，所述目标区域包括若干个开发区。

进一步地，所述评价指标模型包括目标层、准则层和指标层。

进一步地，所述指标层包括园区企业数量指标、园区企业规模指标、园区企 业发明专利数指标、土地开发强度指标、交通用地比例指标、土地利用率指标、 土地覆盖程度指数指标、人工绿地比例指标、自然生态土地比例指标、林草地斑 块密度指标中的一种或多种。

进一步地，所述标准化数据为采用极值法对所述原始数据进行标准化处理得 到。

进一步地，所述标准化处理的公式为：

其中，x_j是第j项指标的原始数据值，max(x_j)是第j项指标的原始数据最大 值，min(x_j)是第j项指标的原始数据最小值，x_ij是第i个开发区的第j项指标的原 始数据值，n为所述目标区域的开发区个数，k为指标总数，y_ij是第i个开发区的 第j项指标的标准化数据。

进一步地，所述预设的计算模型为：

其中，E_j为第j项指标的信息熵。

进一步地，采用以下计算公式获取各项指标的权重：

其中，W_j为第j项指标的权重。

进一步地，所述预设的线性加权模型为：

其中，S_j代表第i个开发区的土地利用综合效果得分。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种基于TOPSIS熵权法的土地综 合评价装置，包括：

数据获取模块，用于根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数 据，并对所述原始数据进行标准化处理得到标准化数据；

信息熵计算模块，用于采用预设的计算模型对所述标准化数据进行信息熵计 算，得到各项评价指标的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指标的权重；

综合评价模块，用于结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设的 线性加权模型计算得到所述目标区域的土地综合评价结果。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法及装置，所述方 法包括：根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数据，并对所述原始 数据进行标准化处理得到标准化数据；采用预设的计算模型对所述标准化数据进 行信息熵计算，得到各项评价指标的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指 标的权重；结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设的线性加权模型 计算得到所述目标区域的土地综合评价结果。通过实施本发明能够对国家级开发 区发展提供全面的、综合性的定量化评价，为后续制定有针对性的相关政策措施、 促进开发区提升转型提供数据支撑。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法的流 程示意图；

图2是本发明一实施例提供的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法的另 一流程示意图；

图3是本发明一实施例提供的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价装置的结 构示意图。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本发明实施例提供了一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价 方法，包括步骤：

S1、根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数据，并对所述原始 数据进行标准化处理得到标准化数据。在本发明实施例中，所述目标区域包括若 干个开发区。所述评价指标模型包括目标层、准则层和指标层。进一步地，所述 指标层包括园区企业数量指标、园区企业规模指标、园区企业发明专利数指标、 土地开发强度指标、交通用地比例指标、土地利用率指标、土地覆盖程度指数指 标、人工绿地比例指标、自然生态土地比例指标、林草地斑块密度指标中的一种 或多种。

在本发明实施例中，所述标准化数据为采用极值法对所述原始数据进行标准 化处理得到。进一步地，所述标准化处理的公式为：

其中，x_j是第j项指标的原始数据值，max(x_j)是第j项指标的原始数据最大 值，min(x_j)是第j项指标的原始数据最小值，x_ij是第i个开发区的第j项指标的原 始数据值，n为所述目标区域的开发区个数，k为指标总数，y_ij是第i个开发区的 第j项指标的标准化数据。

S2、采用预设的计算模型对所述标准化数据进行信息熵计算，得到各项评价 指标的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指标的权重。

在本发明实施例中，进一步地，所述预设的计算模型为：

其中，E_j为第j项指标的信息熵。

在本发明实施例中，进一步地，采用以下计算公式获取各项指标的权重：

其中，W_j为第j项指标的权重。

S3、结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设的线性加权模型计 算得到所述目标区域的土地综合评价结果。

在本发明实施例中，进一步地，所述预设的线性加权模型为：

其中，S_j代表第i个开发区的土地利用综合效果得分。

基于上述方案，为便于更好的理解本发明实施例提供的基于TOPSIS熵权法 的土地综合评价方法，以下进行详细说明：

本发明提供一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，从企业活力、土 地利用强度和土地利用生态安全三个角度出发对开发区进行综合评价，为后续制 定有针对性的相关政策措施、促进开发区提升转型提供数据支撑。

在本发明实施例中，从开发区用地管理的角度出发，土地利用强度是衡量其 节约集约利用的重要准则，同时优质的生态环境对地区发展带来正面影响。此外， 作为国家级开发区，应发挥其科技引领作用，带动地区科技创新。故本发明方法 将以地位作用、土地利用综合效果两方面作为目标层，以科技引领、企业活力、 土地利用强度、土地利用生态安全为准则层，构建评价指标体系，详见表1。

表1国家级开发区发展评价指标体系

表中企业活力主要对园区内部企业的发展状态、创新能力进行测度，土地利 用强度主要考察土地利用空间开发与承载情况，土地利用生态安全主要关注开发 区土地利用生态环境状况。

基于企业活力、土地利用强度和土地利用生态安全三个准则层扩展了与之对 应的10个指标。各个指标定义如下：

1)园区企业数量

园区企业数量基于天眼查，指开发园区内部所有在业、存续、正常营业的企 业总数量。

2)园区企业规模

由于不同企业体量存在差异，仅从数量考虑有失偏颇。进而引进园区企业的 注册资金衡量企业规模，公式如下：

总规模＝企业数量*注册资金

3)园区企业发明专利数

开发园区的企业发明专利数基于天眼查数据中的“发明专利”数量，用以衡 量该企业的创新能力。

4)土地开发强度

土地开发强度指地表覆盖中已建成的建设用地与园区总面积的比值，其中已 建成的建设用地指房屋建筑(区)、铁路与道路、构筑物。公式如下：

5)交通用地比例

交通用地比例为地表覆盖数据的铁路与道路与园区总面积的比值，公式如 下：

6)土地利用率

土地利用率区别于土地开发强度，前者指的是已开发利用的土地与总面积的 比值，后者指的是已建成的土地与总面积的比值。其中，已开发利用的土地面积 通过除荒漠与裸露地表外的其他地类面积衡量。公式如下：

7)土地覆盖程度指数

按照土地在社会因素影响下的自然平衡状态，赋予各地表覆盖类型不同的利 用程度分级标准，本项目依据地表覆盖分类情况以及国内外相关研究的普遍划分 方式，定义了不同地表覆盖类型的利用程度级别，如表2所示。其中，建设用地 包括房屋建筑(区)、道路、构筑物、人工堆掘地，未利用地为荒漠与裸露地表。

地表覆盖程度指数是用于分析区域地表覆盖强度情况。其计算公式如下：

式中：L为监测区地表覆盖程度指数，Ai为区域内第i级地表覆盖程度分级指 数，Ci为区域内第i级地表覆盖程度分级面积百分比，n为地表覆盖程度分级数。

8)人工绿地比例与自然生态土地比例

人工绿地指地表覆盖中的人工林地和人工草地，生态土地指地表覆盖中的耕 地、园地、林地、草地及水域。

9)林草地斑块密度

林草地斑块密度即地表覆盖中林地与草地的总斑块密度，借助景观格局分析 软件Fragstats4.2进行分析。公式如下：

Nf为某景观斑块类型的斑块数目；A为景观类型总面积。

斑块密度(PD)比值愈大破碎化程度愈高，可比较不同类型景观的破碎化程 度及整个景观的破碎化状况。

对于定量化研究，其赋权方法主要有主成分分析法、层次分析法、专家打分 法、因子分析法、变异系数法等。本方法采用基于熵权TOPSIS熵权法确定个指 标权重，该方法适用于大、小样本，多评价单元、多指标的系统资料，对数据分 布、样本含量指标无严格限制，可对数据进行横向、纵向分析，其赋权结果真实 可靠点。请参见图2，计算步骤如下：

1)原始数据标准化处理

由于各指标的数量级和量纲不同，直接进行分析比较无意义，采用极值法对 原始数据进行标准化处理，方法如下：

式中，x_j是第j项具体指标的值，max(x_j)是第j项指标的最大值，min(x_j)是第 j项指标的最小值，x_ij是第i个开发区关于第j项具体指标的原始数据，y_ij是标准 化处理后数据。

2)计算各指标信息熵

根据信息论中信息熵的定义，一组数据的信息熵E_j计算公式如下：

其中，

如果p_ij＝0，则定义

3)各指标权重的确定

根据信息熵的计算公式，计算出各指标的信息熵为E₁,E₂,…,E_k。通过信息熵 计算各指标的权重：

4)计算样本综合得分

根据线性加权模型计算出国家级开发区土地利用综合效果得分。线性加权模 型如下：

其中S_i代表第i开发区的土地利用综合效果得分，W_j代表第j个指标的权重， y_ij是相对应的标准数据。

需要说明的是，本发明实施例通过高分辨率遥感影像对国家级开发区内部的 地物进行解译，得到完整的地表覆盖数据，其中地表覆盖分类可以依据《基础性 地理国情监测内容与指标》进行采集。企业活力指标层数据来源于网络查询，通 过网络开源大数据对典型开发区内部的企业数据进行抓取，得到各个开发区内部 的企业位置、数量、注册资金、发明专利数、软件著作权、作品著作权等信息。

十项指标种的园区企业数量、园区企业发明专利数可直接得到，园区企业规 模、土地开发强度、交通用地比例、土地利用率、土地覆盖程度指数、人工绿地 比例、自然生态用地比例和林草斑块密度可根据其指标定义求得，计算过程主要 基于Arcgis10.2软件。

所有国家级开发区的十项指标计算完成后通过图1中TOPSIS熵权法的计算 步骤逐步实现，最终可得到每个国家级开发区的综合得分和排名。

与现有技术相比，本发明实施例提供一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评 价方法，从企业活力、土地利用强度和土地利用生态安全三个角度出发对开发区 进行综合评价，为后续制定有针对性的相关政策措施、促进开发区提升转型提供 数据支撑。

需要说明的是，对于以上方法或流程实施例，为了简单描述，故将其都表述 为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描 述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者 同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于 可选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

请参见图3，为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种基于TOPSIS熵权 法的土地综合评价装置，包括：

数据获取模块1，用于根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数 据，并对所述原始数据进行标准化处理得到标准化数据。在本发明实施例中，进 一步地，所述目标区域包括若干个开发区。进一步地，所述评价指标模型包括目 标层、准则层和指标层。进一步地，所述指标层包括园区企业数量指标、园区企 业规模指标、园区企业发明专利数指标、土地开发强度指标、交通用地比例指标、 土地利用率指标、土地覆盖程度指数指标、人工绿地比例指标、自然生态土地比 例指标、林草地斑块密度指标中的一种或多种。

信息熵计算模块2，用于采用预设的计算模型对所述标准化数据进行信息熵 计算，得到各项评价指标的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指标的权重；

综合评价模块3，用于结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设 的线性加权模型计算得到所述目标区域的土地综合评价结果。

在本发明实施例中，进一步地，所述标准化数据为采用极值法对所述原始数 据进行标准化处理得到。

在本发明实施例中，进一步地，所述标准化处理的公式为：

其中，x_j是第j项指标的原始数据值，max(x_j)是第j项指标的原始数据最大 值，min(x_j)是第j项指标的原始数据最小值，x_ij是第i个开发区的第j项指标的原 始数据值，n为所述目标区域的开发区个数，k为指标总数，y_ij是第i个开发区的 第j项指标的标准化数据。

在本发明实施例中，进一步地，所述预设的计算模型为：

其中，E_j为第j项指标的信息熵。

进一步地，采用以下计算公式获取各项指标的权重：

其中，W_j为第j项指标的权重。

在本发明实施例中，进一步地，所述预设的线性加权模型为：

其中，S_j代表第i个开发区的土地利用综合效果得分

可以理解的是上述装置项实施例，是与本发明方法项实施例相对应的，本发 明实施例提供的一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价装置，可以实现本发明 任意一项方法项实施例提供的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，包括：

根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数据，并对所述原始数据进行标准化处理得到标准化数据；

采用预设的计算模型对所述标准化数据进行信息熵计算，得到各项评价指标的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指标的权重；

结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设的线性加权模型计算得到所述目标区域的土地综合评价结果。

2.根据权利要求1所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，所述目标区域包括若干个开发区。

3.根据权利要求1所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，所述评价指标模型包括目标层、准则层和指标层。

4.根据权利要求3所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，所述指标层包括园区企业数量指标、园区企业规模指标、园区企业发明专利数指标、土地开发强度指标、交通用地比例指标、土地利用率指标、土地覆盖程度指数指标、人工绿地比例指标、自然生态土地比例指标、林草地斑块密度指标中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，所述标准化数据为采用极值法对所述原始数据进行标准化处理得到。

6.根据权利要求5所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，所述标准化处理的公式为：

其中，x_j是第j项指标的原始数据值，max(x_j)是第j项指标的原始数据最大值，min(x_j)是第j项指标的原始数据最小值，x_ij是第i个开发区的第j项指标的原始数据值，n为所述目标区域的开发区个数，k为指标总数，y_ij是第i个开发区的第j项指标的标准化数据。

7.根据权利要求6所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，所述预设的计算模型为：

其中，E_j为第j项指标的信息熵。

8.根据权利要求7所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，采用以下计算公式获取各项指标的权重：

其中，W_j为第j项指标的权重。

9.根据权利要求1所述的基于TOPSIS熵权法的土地综合评价方法，其特征在于，所述预设的线性加权模型为：

其中，S_j代表第i个开发区的土地利用综合效果得分。

10.一种基于TOPSIS熵权法的土地综合评价装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于根据预先构建的评价指标模型获取目标区域的原始数据，并对所述原始数据进行标准化处理得到标准化数据；

信息熵计算模块，用于采用预设的计算模型对所述标准化数据进行信息熵计算，得到各项评价指标的信息熵，并根据预设的计算公式获取各项指标的权重；

综合评价模块，用于结合所述标准化数据以及各项指标的权重，利用预设的线性加权模型计算得到所述目标区域的土地综合评价结果。

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