全 文 ：第29卷第4期
2010年8月
生态科学
EcologicalS ience
，，㈣：390-394
Aug．2010
范海燕，吕信红，詹晓燕，刘臣辉．扬州城市生态系统影响因子分析[J】．生态科学，2010，29(4)：390—394．
FANHai-yah，LVXin-hong，ZHANXiao-yah，LIUChen-hui．StudyontheinfluentialfactorsftheurbanecosysteminYangzhou[J]
EcologicalScience，2010，29(4)：390·394．
扬州城市生态系统影响因子分析
范海燕，吕信红，詹晓燕，刘臣辉+
扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬!}Ij225009
【摘要】 随着城市化进程的加快，城市生态系统受到一定压力，运用主成分分析法对城市生态系统影响因子进行研究。并以
扬州市为例，从社会、经济和自然三方面选取指标，采集了2000—2008年的相关数据，利用主成分分析方法从32个指标中选取
影响扬州城市生态系统动态变化的主成分，定量分析影响扬州城市生态系统变化的最主要的影响因子。结果表明，前三主成分
累计贡献率为88．158％，包含了原始数据中大部分信息，能够代表原始指标进行分析。扬州城市生态系统主要影响因子分为两
类：社会因素和环境因素。
关键词：城市生态系统；主成分分析；扬州；影响因子
doi：10．39690．issn．1008．8873．2010．04．015中图分类号：X171．1文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2010)04·390—05
AnalysisontheinfluentialfactorsftheurbanecosysteminYangzhou
FANHal．yah，LVXin-hong，ZHANXiao-yan，LIUChen-hui’
EnvironmentalScienceandEngineeringCollege,YangzhouUniversity,Yangzhou225127,China
Abstract：Alongwiththeacceleratedprocessofurbanization，urbanecosystemsaresubjectedtocertainpressure，weemployedprincipal
componentanalysismethodintheurbanecosystemresearch．Wecollectedthrelevantdatafrom2000to2008inYanzhoufromthe
social，economica dnaturaldepartments．，Principalcomponents(factors)werechosenf omselected32factorsaffectingtheurban
ecosystemchanges，themainfactorwasquantitativeanalyzed，．Theresultsshowedthatthefirstthreeprincipalcomponentscontribute
88．158％，includingmostinformationoftheriginald ta．Theycanrepresentoriginalindicatorsforanalysis．Themainfactoraffecting
theYangzJaouurbanecosystemisdividedintowocategories：socialfactorsandenvironmentalfactors．
Keywords：urbanecosystem；principalcomponentanalysis；Yangzhou；influencefactors
收稿日期：2010-03．12收稿，2010-05．15接受
作者简介：范海燕(1987一)，女．江苏靖江人，在读硕士研究生，研究方向：环境规划与评价
+通讯作者：刘巨辉，E-marl：chliu@yzu．edu．cn．通讯地址：江苏省扬州市邗江区华扬西路196号扬州大学扬子津校区
万方数据
4期 范海燕，等：扬州城市生态系统影响因子分析 39l
1前言(Introduction)
城市生态系统是一个动态平衡状态的系统，也
是一个与周围市郊及有关区域紧密联系的开发系
统，它不仅涉及城市的自然生态系统，如空气、水
体、绿地、动植物、能源等，也是合计城市的人工
环境系统，如经济系统、社会系统等，是一个以人
的行为为主导，自然环境为依托，资源流动为命脉，
社会制为经络的社会一经济一自然的复合生态系统
【l之】，系统中人、事、物在时、空、量、序上相互联
系、相互作用、相互制约【3】。如何准确的确定城市
生态系统的影响因子，对城市生态系统发展十分重
要。本文引入主成分分析法，以扬州市为例，分析
影响城市生态系统变化的主要因子，可以为扬州市
城市生态系统的研究提供一定的依据。
2主成分分析法(Methodology)
主成分分析方法是把多个指标简化为少数几
个综合指标(即所谓主成分)的统计分析方法，它
能使这些综合指标尽可能地反映原来多个指标的
信息，并保证这些综合指标彼此之间互不相关【4】。P
维向量x的P个向量X1，X2，⋯，Xp，其线性组合
构成m(m≤p)个新变量为：
厂。=口。。X。+a12x2+⋯+口。，x。p=五7X—
f2=‘22111+口22X2+．．．+a2pXlp夏乙x
／，2口。Ixl+口，2x2+⋯+口"xl，2口小x
一—’。。-』-
且满足条件：一～：口：+口22+⋯+口。2all
，(i_1，
一(了nT(1，2T⋯T‘7炉
2～．，m)与COV(，，，)=0，jJ J i
厂，的方差最大，SUrf，为向量x的第i个主成分，
依次类推。
主成分分析步骤如下【5】：
(1)假定有r1个样本，每个样本共有P个指
标变量，为排除量纲和数量级的不同，首先进
行标准化处理，先将指标同向化处理，对于逆
向指标取倒数。标准化方法：x：=(蜀一i)／仃，
O=1，2．．携／=1，2⋯力。
式中：甄为i年第j个指标的原始数据，i和
，r分别为第J个指标的样本均值和标准差。
(2)根据标准化数据rr．．、，计算相关系数矩阵
、nV7删，
R=Oi『)。，其中n；丢喜(z。一i)钆一iH．仃，
(f，J=l，2⋯p)，r：r，相关系数矩阵说明了各个
指标之间的相关程度。
(3)计算相关系数矩阵R的特征值与特征向量，
根据特征方程l朋一Rl=0，求出特征值
允。O=l，2，．．．，24’，然后分别求出对应于特征值允，的
特征向量P，o=1，2，．．．，24)，要求怯0=1，特征向量即
不同主成分中各个指标的权重。
(4)计算各个成分的方差贡献率，，÷，，通常
几’台几
选取累计贡献率兰【五。／杰力J大于85％以上为主成
分，这些主成分更好的保留了原来因子的信息，减
少了因子数量，从而起到筛选因子的作用。
(5)综合评价指数：z。：窆窆g。溉
3实例分析(CaseStudy)
3．1指标数据选取
扬州地处江苏中部，长江下游北岸，江淮平原
南端。南濒长江，西连南京，北负淮河，中贯京杭
大运河，是一座工商繁荣、文教发达和风景优美的
旅游城市，是国务院首批命名的著名历史文化名
城。近年来，扬州市积极进行生态市建设，但随着
城市化进程的加快，城市生态系统的压力较大。扬
州城市生态系统的影响来自多方面，采用主成分分
析方法，将影响扬州城市生态系统的多个因子转化
为少数的几个指标。
城市生态系统受到经济、社会、自然因素的共
同影响，城市生态系统的影响因子是指推动城市生
态系统发展变化的因素。综合考虑经济社会自然三
方面选取指标，经济方面主要包括经济发展状况和
经济结构；社会方面主要包括人口发展、生活质量、
科教文化和社会公平；自然方面主要包括自然资
源、环境污染、污染防治和生态建设。
选取指标时应遵循系统性、相对独立性、可操作性、
层次性等原则，同时参考城市生态系统健康指标、
生态城市指标、城市可持续发展指标等13,6-9]，从中
选取32项指标(表1)。数据主要来是2000～2008年
扬州市统计年鉴，部分数据缺失，利用前后年的数
据，根据其大致发展速度来估算其当年数据，应用
SPSS统计软件的主成分分析功能进行分析。
根据主成分贡献率分析可以得出(表2)，前三
个主成分累计贡献率大于85％，这三个主成分很好
的保留了原有指标的信息，故选取前三个主成分。
从表1中可以看出，第一主成分中，x6、X8、X16、
X7、X10相关系数较高，影响最为显著。X9、X2l、
X22、X“构成了第二主成分的主要影响因子。第三
万方数据
!!圣 生查整堂里121竺垂竺璺!墨!i竺!! 兰2堂
表l生态系统稳定性研究指标体系及特征向量
!璺垒!曼! i望堡!!璺鲤!!壁!曼璺壁!X!!!堡墅璺垒i!塾罡
第一主成分fl 第二主成分￡ 第三主成分f3
类型 编号 指标 单位Thefirst Thesecond Thethird
Type No． Indicators Units principle principle’principle
!Q婴P旦翌!坐 !旦里旦旦旦婴! !竺塑里旦翌型
人口自然增长率
社会
Social
Thenaturalpopulation
growthrate
人口密度
Populationdensity
城镇人均居住面积
Urbanpercapitaliving
space
万人病床数
bedsofmillionpeople
恩格尔系数
万人大学生数
X6 collegestudentsofmillion
people
、， 人均货运量
“7 Percargo
、， 城市化水平
^8 neleveIofurbanization
城镇失业率
X9 111eurbanu employment
rate
城乡人均收入差异
X10 Incomedifferencesbetween
urbandruralpercapita
公共图书馆藏书量
Xu Theamountofbooksin
publiclibraries
‰ ．0．05l 0．109 0．352
．),,／kin2． ．0．210 ．0．01 0．039
peopleercaptta
m2 0．211 O．088
张／万人
Aofmillionpe ple
％
人
Thenumberof
people
t
％
％
0。208
O．179
0．217
0．215
O．215
0．075
．O．117
0．076
O．003
．0．055
O．026
．0．427
0．0Il
0．068
0．160
．0．0ll
0．071
．o．030
0．063
恶 -0．215 -o．058 咖34
V0‰e o．214 ．o．044 -o．044
X13 P篙hGD∞PP
X14
经济Xis
Economic
．，0．213
yuan
，、旦DP增长率 ％ o．166
GDPgrowthrate
一 。
．0．070 0．08l
O．137 ．0．258
第三产业占GDP比例
thetertiaryindustry ％ -O．174 O．046 0．304
proportionofGDP
人均农业产值 ；
X16 Percapitaagri．cultural Y盏0．215 ‘0m50 0．082
ouWutvalUe
x”№盒著船蒿晌n № ¨s9 -o．298 o．036
自然
Natual
X19
X20
人均耕地面积
Percapitaar blelandarea
人均供水量
Percapitawatersupply
加7 ．0．209 ．0．101 O．073
-o．214 0．027 ．o．017
x
遏
冯
Ⅺ
K
万方数据
4期 范海燕，等：扬州城市生态系统影响因子分析 393
表2特征值、贡献率、累计贡献率
Table2Eigenvalue，contributionrate，c mulativecontributionra e
特征值 贡献率％ 累计贡献率％
Eigenvalue Eigenvalue Cumulativecontributionra e
21．065 65．828 65．828
4．550 14．218 80．046
2．596 8．112 88．158
1．570 4．908 93．066
0．838 2．6l8 95．684
0．737 2．304 97．988
0．494 1．543 99．530
主成分中，X23、X25、X26是主要影响因子。
根据表l、2中数据，得出前三主成分表达式，
计算出各年份主成分得分，见表3，得分越高，表
示城市生态系统发展越好，根据得分得出各年份主
成分变化趋势，图l。
3．2结果分析
从图1可以看出，主成分一与综合主成分变化
趋势大致相同，扬州城市生态系统处于增长状态，
主成分二、三均具有一定的波动性。 总体上讲，
2000～2008年间，扬州城市生态系统发展趋势良好。
根据主成分分析方法特性，第一主成分是主要
影响因素，包含了65．828％的变化率。从单个因子
来看，万人大学生数、人均农业产值、城市化水平、
人均货运量与主成分一有较大的正相关性，城乡收
入差异与主成分一有较大的负相关性；第二主成分
中，城镇失业率、空气质量达标率、城市地面水质
达标率、人均COD排放量是主要影响因子，存在
较大的相关性；第三主成分中，人均S02排放量、
人均固体废物排放量、噪声达标区覆盖率与主成分
三呈现较大在正相关性。
各主成分之间相互独立，其中第一主成分受社
会经济因素的共同作用，表明扬州市社会系统与经
济系统相互作用、相互影响、相互制约，反映了扬
州在城市发展中注重人口素质发展教育，万人大学
生数不断增加，科教文化是主要影响因子。第二主
成分中主要影响因子是城镇失业率，反映了社会公
平性对城市生态系统的影响。第三主成分主要反映
的是环境影响因素，人均S02排放量是主要影响因
子，说明在城市社会经济发展过程中，环境污染问
万方数据
表3各年份主成分得分
Table3Theprincipalcomponentscore
题影响着城市生态系统发展。综合三主成分结果，
望型磐妻耋奎系统影响因子主要分为两类：社会因 参考文献(References)
素和环境因素。
⋯⋯一 7
2咖2∞I2002∞3200●20052 0620口72嘲
—◆-Zl +勰 十∞ 十Z
年份
Yum
ZI：第一主成分得分Thefirstprincipalcomponent890res：
乙：第二主成分得分Thesegondprincipalcomponentscores=
z3：第=三主成分得分Thet irdprincipalcomponentscores；
Z：综合主成分得分Thecompositeprinciplecomponentscores)
图l 2000-2008年扬州城市生态系统主成分变化趋势图
Fig．1principalcomponenttrendsof2000-2008Yangzhou
urbanecosystem
4结语(Conclusion)
利用主成分分析方法对扬州城市生态系统影
响因子进行研究，主成分分析方法能够在保证原始
数据信息损失最小的前提下，用少数几个新的综合
指标代替原来指标进行分析，避免了主观随意性。
通过主成分分析，得出影响扬州城市生态系统
的三大主成分，该三主成分包括了32个指标中的
大部分信息，能够代替原始指标进行分析。社会
和环境因素是扬州城市生态系统发展的主要影响
因素。
⋯王如松．转型期城市生态学前沿研究进展[J】．生态学
报，2000，20(5)：830．840．
f21郁牙娟，郭怀成．城市生态系统的动力学演化模型研究
进展[J】．生态学报，2007，27(6)：2603-2614．
13l毕东苏，马民．城市生态系统生态化综合评价——以长
三角为例叨．环境科学与技术，2008，3l(9)：142．146．
14】吕效国，余跃．基于主成份分析法的综合评价[J】．学术
之窗，2007，(3)：246-247．
15l张文霖．主成分分析在SPSS中的操作应用【J】．市场研
究，2005，(12)：31-34．
f6l罗上华，马蔚纯，王祥荣，雍怡，余琦．城市环境保护
规划与生态建设指标体系实证[刀．生态学报，2003，
23(1)：45—55．
17l盛学良．生态城市建设的基本思路及其指标体系的评
价标准[J】．环境学报，2000，1(2)：18一19．
【8】曹慧，胡峰．南京市城市生态系统可持续发展评价研究
[J】．生态学报，2002，(5)：787．789．
【919 李刚，万绪才，刘小钊．南京城市生态系统可持续发展
指标体系与评价阴．南京林业大学学报，2002，(1)：
23．26．
m
8
6
4
2
O五。击4
￡l-口-coA基口口。I■口差
套霉如誊求谩州
万方数据
扬州城市生态系统影响因子分析
作者： 范海燕， 吕信红， 詹晓燕， 刘臣辉， FAN Hai-yan， LV Xin-hong， ZHAN Xiao-yan，
LIU Chen-hui
作者单位： 扬州大学,环境科学与工程学院,江苏,扬州,225009
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2010,29(4)

参考文献(9条)
1.罗上华;马蔚纯;王祥荣;雍怡 余琦 城市环境保护规划与生态建设指标体系实证[期刊论文]-生态学报 2003(01)
2.张文霖 主成分分析在SPSS中的操作应用[期刊论文]-市场研究 2005(12)
3.吕效国;余跃 基于主成份分析法的综合评价 2007(03)
4.李刚;万绪才;刘小钊 南京城市生态系统可持续发展指标体系与评价[期刊论文]-南京林业大学学报 2002(01)
5.曹慧;胡峰 南京市城市生态系统可持续发展评价研究[期刊论文]-生态学报 2002(05)
6.盛学良 生态城市建设的基本思路及其指标体系的评价标准 2000(02)
7.毕东苏;马民 城市生态系统生态化综合评价--以长三角为例[期刊论文]-环境科学与技术 2008(09)
8.郁牙娟;郭怀成 城市生态系统的动力学演化模型研究进展[期刊论文]-生态学报 2007(06)
9.王如松 转型期城市生态学前沿研究进展[期刊论文]-生态学报 2000(05)

本文读者也读过(10条)
1. 毕东苏.马民.BI Dong-su.MA Min 城市生态系统生态化综合评价——以长三角为例[期刊论文]-环境科学与技术
2008,31(9)
2. 周婧.王远.陈洁.ZHOU Jing.WANG Yuan.CHEN Jie 基于能值分析的苏州市城市生态系统可持续发展评估[期刊论
文]-四川环境2010,29(4)
3. 刘锦 城市生态系统的基本特征与模式[期刊论文]-大科技·科技天地2010(8)
4. 刘博 西安城市生态系统综合评价研究[学位论文]2008
5. 赵彦.孙志刚 试论城市规划对城市生态系统的优化意义与路径[期刊论文]-科技资讯2009(7)
6. 刘飞.陆林.LIU Fei.LU Lin 淮北市城市生态系统可持续发展研究[期刊论文]-安徽师范大学学报（自然科学版
）2009,32(3)
7. 曹慧.胡锋.李辉信.梁镇海.王昭昭 南京市城市生态系统可持续发展评价研究[期刊论文]-生态学报2002,22(5)
8. 许可 洛阳城市生态系统分析与评价[学位论文]2008
9. 夏斌.徐建华.张美英.楼旭逵.何绘宇.XIA Bin.XU Jian-hua.ZHANG Mei-ying.LOU Xu-kui.HE Hui-yu 珠江三角
洲城市生态系统适宜度评价研究[期刊论文]-中国人口·资源与环境2008,18(6)
10. 苏美蓉.杨志峰.陈彬.赵彦伟.徐琳瑜.SU Mei-Rong.YANG Zhi-Feng.CHEN Bin.ZHAO Yan-Wei.XU Lin-Yu 城市
生态系统现状评价的生命力指数[期刊论文]-生态学报2008,28(10)


本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_stkx201004015.aspx