一种县域尺度农村环境评价系统

技术领域

本发明涉及环境评价技术领域，尤其涉及一种县域尺度农村环境评价系统。

背景技术

随着经济社会的快速发展，生态优先、环境逐渐成为全社会的共识，城乡居民对绿色优质农产品和优美田园风光的需求日益增长。推进农村生产、生活方式的生态化、绿色化，改变过往重视工业和城市污染防治，忽视农业、农村污染防治的现状，加强农村人居环境和生态环境整治是农村振兴的支撑点，那么从环境发展的角度认识和评估农业农村环境，对加快推进农业高质量发展有着重要意义。

目前对环境的评价可以通过根据采集的评价数据进行矩阵的建立，由此获得特征根进而计算方差贡献率，其次构造评价函数完成对环境的评价，但是无论何种环境评价方法及系统都没有考虑，参与评价的不同主体之间存在的差异性对算法权重的影响，同时多个评价指标之间的关联性也会造成数据的冗余，导致环境评价较为模糊，精度较差。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种县域尺度农村环境评价系统。

本发明提供一种县域尺度农村环境评价系统，包括：

数据采集模块：用于建立包括多个系统和多个指标的评价指标体系，基于所述评价指标体系采集获得相关数据；

标准化模块：用于通过极值法对数据采集模块采集获得的相关数据进行标准化处理，获得标准化值；

初步权重模块：用于通过熵权法计算数据采集模块建立的各项指标的权重，获得初步权重系数；

主体划分模块：用于以受教育年限及个人垃圾产排量为变量参数进行高斯判别分析，并将变量参数符合正态分布的县域尺度中的村域评价单元的人员主体划分为第一评价主体，将变量参数不符合正态分布的人员主体划分为第二评价主体；

重要度分数模块：用于根据对主体划分模块划分的所述第一评价主体和所述第二评价主体分别进行参与式评估的结果，计算获得针对各项指标的第一重要度分数和第二重要度分数，根据所述第一重要度分数和所述第二重要度分数构建判断矩阵；

优化权重模块：用于通过重要度分数模块构建的所述判断矩阵计算获得差异权重系数，根据所述差异权重系数对所述初步权重模块计算获得的初步权重系数进行修正，获得优化权重系数；

得分计算模块：用于根据优化权重模块获得的所述差异权重系数、所述优化权重系数及标准化模块获得的所述标准化值，计算获得农村环境认知错位度、所有指标的环境综合得分及多个系统的指标贡献率，以完成县域尺度农村环境评价。根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述数据采集模块建立的所述评价指标体系包括：

农业资源系统，所述农业资源系统的正向指标包括耕地保有率、节水灌溉率、农田灌溉水有效利用系数；

面源污染系统，所述面源污染系统的正向指标包括畜禽粪污染集中处理率、秸秆综合利用率，所述面源污染系统的负向指标包括化肥施用强度、农药施用强度、农膜施用强度；

人居环境系统，所述人居环境系统的正向指标包括农村卫生厕所普及率、农村生活污水处理率、农村生活垃圾处理率、村庄绿化覆盖率、道路密度；

村域环境系统，所述村域环境系统的正向指标包括农林牧渔业总产值年增长率、农村居民人均可支配收入增长率。

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述主体划分模块的高斯判别分析的判别条件为：

当所述变量参数符合如下高斯判别分析条件时，将村域评价单元的人员主体划分为第一评价主体：

当所述变量参数符合如下高斯判别分析条件时，将村域评价单元的人员主体划分为第二评价主体：

其中，

其中，

其中，

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述标准化模块计算获得所述标准化值的表达式为：

其中，

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述初步权重模块计算获得所述初步权重系数的表达式为：

其中，

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述优化权重系数对对所述初步权重系数进行修正的过程，还包括：

所述初步权重模块计算获得的初步权重系数中，若超过80%的初步权重系数满足95%置信区间下的取值范围，则剔除未满足95%置信区间下的取值范围的初步权重系数，并取值：

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述重要度分数模块构建的所述判断矩阵的表达式为：

其中，

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述优化权重模块计算获得的所述优化权重系数的表达式为：

其中，

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述得分计算模块计算获得的所述农村环境认知错位度的表达式为：

其中，

根据本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，所述得分计算模块计算获得的所述环境综合得分的表达式为：

其中，

所述得分计算模块计算获得的所述指标贡献率的表达式为：

其中，

本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，通过多项判断指标结合统计学原理判别正态分布，将待评价的对象分为多个目标区域，分别获取参与度分数，以修正环境评价的权重系数，进一步进行计算得出多个量化指标，另外还在指标评价体系中将有关联性的指标归为一个子系统，从多个维度完成对农村环境进行评价，不仅避免了判断指标的主观性，同时简化了算法，提升评价精度，增强实用性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种县域尺度农村环境评价系统结构示意图。

附图标记：

1、数据采集模块；2、标准化模块；3、初步权重模块；4、主体划分模块；5、重要度分数模块；6、优化权重模块；7、得分计算模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1描述本发明实施例。

本发明提供一种县域尺度农村环境评价系统，包括：

数据采集模块1：用于建立包括多个系统和多个指标的评价指标体系，基于所述评价指标体系采集获得相关数据；

进一步的，数据采集模块1包括评价体系建立单元和相关数据采集单元。

进一步的，首先确定评价指标体系然后进一步根据建立的评价体系进行数据的采集，本发明所述评价指标体系中包括22个评价指标，涉及到农业资源、面源污染、人居环境和村域环境4个层面，在实际操作中，可根据待评价县域的实际需求，对本发明中所提出的具体评价指标进行适当调整。

在一些实施例中，采集获取相关数据是通过问卷调查的形式，问卷访问对象为评价县域各村村民，问卷包括村庄基本情况、村庄农业资源与环境、村庄人居环境以及村庄发展条件四个部分，旨在了解待评价县域乡村基本信息，获取农村环境评价涉及的指标。

其中，所述数据采集模块1建立的所述评价指标体系包括：

农业资源系统，所述农业资源系统的正向指标包括耕地保有率、节水灌溉率、农田灌溉水有效利用系数；

面源污染系统，所述面源污染系统的正向指标包括畜禽粪污染集中处理率、秸秆综合利用率，所述面源污染系统的负向指标包括化肥施用强度、农药施用强度、农膜施用强度；

人居环境系统，所述人居环境系统的正向指标包括农村卫生厕所普及率、农村生活污水处理率、农村生活垃圾处理率、村庄绿化覆盖率、道路密度；

村域环境系统，所述村域环境系统的正向指标包括农林牧渔业总产值年增长率、农村居民人均可支配收入增长率。

进一步的，评价体系具体架构和包含的各项指标计算方法如表1所示。

表1 本发明用于农村环境评价的评价体系

标准化模块2：用于通过极值法对数据采集模块1采集获得的相关数据进行标准化处理，获得标准化值；

其中，所述标准化模块2计算获得所述标准化值的表达式为：

其中，

进一步的，农村环境评价指标体系中不同指标的数值单位不一致，不具有可比性，因此采用极值标准化方法对获取的数据进行标准化处理。

初步权重模块3：用于通过熵权法计算数据采集模块1建立的各项指标的权重，获得初步权重系数；

其中，所述初步权重模块3计算获得所述初步权重系数的表达式为：

其中，

进一步的，为尽量减少主观因素对评价结果的影响，故采取熵权法确定各评价指标的权重。

主体划分模块4：用于以受教育年限及个人垃圾产排量为变量参数进行高斯判别分析，并将变量参数符合正态分布的县域尺度中的村域评价单元的人员主体划分为第一评价主体，将变量参数不符合正态分布的人员主体划分为第二评价主体；

进一步的，依据统计学原理，假定在评价区域范围内所包含的各类主体人员受教育年限和垃圾产排量符合正态分布，则其中约70%的人员应该符合统计平均值加减一个标准差的取值范围内，因此若其统计值高于或低于该范围，则认为其实际水平超过70%人群，具有明显差异。

进一步的，个人垃圾产排量以通过计算单位时间内个人的垃圾产排量的抽样调查方法获取。

进一步的，以受教育年限和生活垃圾产排量作为横纵坐标，其中受教育年限高，产排量少的（第二象限），作为第一评价主体，受教育年限低、产排量多的（第四象限）作为第二评价主体。

其中，所述主体划分模块4的高斯判别分析的判别条件为：

当所述变量参数符合如下高斯判别分析条件时，将村域评价单元的人员主体划分为第一评价主体：

当所述变量参数符合如下高斯判别分析条件时，将村域评价单元的人员主体划分为第二评价主体：

其中，

其中，

其中，

进一步的，县域农村环境评价的评价单元是村域，村域主体对于农村环境的实际需求有所差异，因此采用参与式评估的方式，针对村域第一评价主体和第二评价主体两类人群，每个评价单元至少各选择1人开展调研访谈，获取两类主体对该评价指标体系中各项指标的相对重要性判断，获得两类主体的重要度分数，形成判断矩阵，并以此为基础，计算指标的权重系数，对上述熵值法确定的权重进行修正。

重要度分数模块5：用于根据对主体划分模块4划分的所述第一评价主体和所述第二评价主体分别进行参与式评估的结果，计算获得针对各项指标的第一重要度分数和第二重要度分数，根据所述第一重要度分数和所述第二重要度分数构建判断矩阵；

其中，所述重要度分数模块5构建的所述判断矩阵的表达式为：

其中，

进一步的，判断矩阵是一个正交矩阵，左上至右下对角线位置上的元素为1，其两侧对称位置上的元素互为倒数，每次判断时，只需要作

表2 判断矩阵中标度表示的含义

优化权重模块6：用于通过重要度分数模块5构建的所述判断矩阵计算获得差异权重系数，根据所述差异权重系数对所述初步权重模块3计算获得的初步权重系数进行修正，获得优化权重系数；

其中，所述优化权重模块6计算获得的所述优化权重系数的表达式为：

其中，

进一步的，经过修正后的指标权重综合考虑到了不同评价单元各指标本身的信息熵大小、不同评价单元各主体对于农村环境的诉求，符合不同地区对于农村环境评价的客观需要，提升了本发明中评价系统的适用性与评价精度。

其中，所述优化权重模块6对所述初步权重系数进行修正的过程，还包括：

所述初步权重模块6计算获得的初步权重系数中，若超过80%的初步权重系数满足95%置信区间下的取值范围，则剔除未满足95%置信区间下的取值范围的初步权重系数，并取值：

进一步的，熵值法确定权重系数主要依靠数据本身的熵值（无序度）来判断某个指标的离散程度，其熵值越小，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响(即权重)越大，如果某项指标的值全部相等，那么该指标在综合评价中不起作用。

因此，为提高本评价的测算精度，避免因部分指标离散程度过大或过小而导致的极端情况，因此采用95%置信区间下，各指标的权重范围来进行判断。

例如，若在20个指标中，超过16个指标的初步权重系数满足95%置信区间下的取值范围，则认为在该方法下，指标权重可信度较强，剔除未满足95%置信区间下的取值范围的指标后，记优化权重系数等于初步权重系数，直接进行优化权重系数的计算。

若不超过16个指标的初步权重系数满足95%置信区间下的取值范围，则认为该方法下确定的指标权重存在误差，需要对指标权重进行划分评价主体、获得重要度分数、构建矩阵进行优化。

得分计算模块7：用于根据优化权重模块6获得的所述差异权重系数、所述优化权重系数及标准化模块8获得的所述标准化值，计算获得农村环境认知错位度、所有指标的环境综合得分及多个系统的指标贡献率，以完成县域尺度农村环境评价。

其中，所述得分计算模块7计算获得的所述农村环境认知错位度的表达式为：

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其中，

进一步的，对于农村环境认知错位度，其值越高表明该评价单元范围内环境管理策略与农村居民认知存在较大偏差，需要强化。

进一步的，计算各评价单元农村环境综合得分和计算各子系统指数贡献率后，以贡献率和农村环境认知错位度确定农村环境短板要素和短板区域。

所述得分计算模块7还用于：

根据多个系统的所述指标贡献率将待评价县域划分为资源约束型、污染约束型、人居环境约束性及发展质量约束性。

根据上述计算结果，评价单元得分贡献率最低的子系统确定为该评价单元农村环境要素，根据确定的短板将待评价县域的乡村划分为资源约束型、污染约束型、人居环境约束型以及发展质量约束型。

其中，所述得分计算模块7计算获得的所述环境综合得分的表达式为：

其中，

所述得分计算模块7计算获得的所述指标贡献率的表达式为：

其中，

所述得分计算模块7还用于：

根据所述环境综合得分，为待评价县域中的各村赋值，并基于赋值大小梯度，为待评价县域行政区划图填色，获得县域尺度农村环境环境格局图。

而根据计算得出的农村环境认知错位度确定农村环境治理与管理的短板区域，其值越高表明改评价单元范围内环境管理策略与农村居民认知存在较大偏差，是待评价县域农村环境的短板区域，需要在后续中进行策略调整或强化居民认知，该结果能为后续分类、分区、分级开展环境治理提供科学支撑。

本发明提供的一种县域尺度农村环境评价系统，通过建立评价体系，采集相关数据进行标准化处理后加权计算，基于农村不同主体的角度对权重进行优化以计算获得指标评分和评价系统的贡献率，不仅将环境发展评价客观化且量化，同时提供多维的结果指示，以提供支撑。

最后应说明的是：以上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精神和范围。