孫　明，王紹玉

(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 建筑學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150090；2. 東北林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

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基于魚骨圖和主成分法的小城鎮(zhèn)公共安全體系研究——以黑龍江賓縣為例

孫明1,2，王紹玉1

(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 建筑學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150090；2. 東北林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

摘要:基于魚骨圖法，引入環(huán)境承載力指標構(gòu)建小城鎮(zhèn)公共安全評價體系。采用主成分法(PCA)，結(jié)合統(tǒng)計軟件SPSS對賓縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公共安全環(huán)境承載能力進行評價，找出影響公共安全環(huán)境承載能力的重要因子，計算出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)公共安全承載能力的綜合評價值，得到不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公共安全承載能力排序。結(jié)果表明：各鄉(xiāng)鎮(zhèn)公共安全承載能力差異較大，且基礎(chǔ)設(shè)施承載因子和土地承載因子是影響鄉(xiāng)鎮(zhèn)公共安全承載能力最重要的因子，加大公共安全和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的投入、有效利用閑置土地，可以較好地提高城鎮(zhèn)公共安全承載能力。

關(guān)鍵詞:小城鎮(zhèn)公共安全；環(huán)境承載力；評價體系；魚骨圖；主成分法

當前世界各國自然和人為災(zāi)害均呈現(xiàn)出復(fù)雜而多發(fā)的趨勢，崩塌、滑坡、泥石流、山洪等災(zāi)害仍呈高發(fā)態(tài)勢，城市暴恐、公共衛(wèi)生等新的安全問題也不斷涌現(xiàn)。城鎮(zhèn)公共安全事件激增，多元化的災(zāi)害風險及人類認知的局限性，使城鎮(zhèn)公共安全工作研究面臨著多重挑戰(zhàn)[1]。城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施承載負荷不斷加大，村鎮(zhèn)自然災(zāi)害的影響日趨嚴重，小城鎮(zhèn)薄弱的生態(tài)環(huán)境承載能力和公共安全防治水平，嚴重阻礙了小城鎮(zhèn)健康、快速的發(fā)展；鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)較城市發(fā)展相對滯后，村鎮(zhèn)居民抵御災(zāi)害的能力較弱，使城鎮(zhèn)公共安全問題成為當今縣域經(jīng)濟社會發(fā)展的重要影響因素之一。但是我國關(guān)于城鎮(zhèn)公共安全體系研究較少，遠未形成綜合化的城鎮(zhèn)公共安全評價體系研究。國內(nèi)外學(xué)者對環(huán)境承載力的研究主要集中在環(huán)境要素承載力方面[2]，而甚少涉及小城鎮(zhèn)環(huán)境承載力的實例研究，這恰恰成為一個城鄉(xiāng)公共安全體系的短板。因此，建立定量化的小城鎮(zhèn)公共安全評價體系是未來發(fā)展的必然趨勢。我們以黑龍江賓縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例，通過建立城鎮(zhèn)公共安全評價體系，得出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公共安全環(huán)境承載力評價結(jié)果，并對評價結(jié)果進行排序，提出相應(yīng)的公共安全規(guī)劃措施和建議，不斷地提高小城鎮(zhèn)公共安全環(huán)境承載能力。

1概述

賓縣位于黑龍江省哈爾濱市東部，東接方正、延壽，南鄰尚志，西靠阿城，北隔松花江與呼蘭、巴彥、木蘭縣相望。全縣幅員面積3 844.7 km2?？h城駐賓州鎮(zhèn)，城區(qū)面積8.02 km2，是全縣經(jīng)濟、文化、科研、自然風景旅游中心。賓縣農(nóng)產(chǎn)品資源豐富，糧食和畜牧業(yè)是全省和全國重要的生產(chǎn)基地。賓縣地處張廣才嶺西坡與松嫩平原的交接地帶，其中山區(qū)占總面積的37.2﹪，主要分布在東部、南部，夏季易形成滑坡泥石流；多年平均氣溫2.4～6.1 ℃，全年最冷月是1月份，平均氣溫為-18.6 ℃，易形成雪災(zāi)和凍害；松花江由西向東貫穿整個行政區(qū)域，遇連續(xù)性強降雨時易形成洪澇災(zāi)害。賓縣具有良好的生態(tài)環(huán)境，但目前仍以粗放型經(jīng)濟增長方式為主，生產(chǎn)效率有待提高。同時城市發(fā)展形成了對資源環(huán)境的依賴，環(huán)境承載能力直接影響到城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展(圖1)。

圖1　賓縣及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)位圖

2基于魚骨圖的城鎮(zhèn)公共安全指標體系

魚骨圖是由日本管理大師石川馨提出并發(fā)展的，魚骨圖是一種發(fā)現(xiàn)問題根本原因的方法，它也可以稱之為因果圖，在質(zhì)量管理和安全安全系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛[3]。基于環(huán)境承載力數(shù)據(jù)，城鎮(zhèn)公共安全指標選取時應(yīng)遵循科學(xué)性、可行性、適應(yīng)性、完備性等原則。參照張貴祥的綜合承載力評價指標體系及朱正威的公共安全評價指標，在充分考慮城鎮(zhèn)環(huán)境承載力的影響因素的情況下，結(jié)合賓縣發(fā)展狀況和區(qū)域特點，并考慮到指標選擇的可操作性和代表性，從土地、基礎(chǔ)設(shè)施、社會及“三農(nóng)”承載能力等方面選擇指標，最終構(gòu)建了4個一級指標，18個二級指標[4-6]。應(yīng)用魚骨圖法，可以清晰、系統(tǒng)地呈現(xiàn)賓縣公共安全環(huán)境承載力體系(圖2)。

3城鎮(zhèn)公共安全風險主成分分析

3.1主成分基本思想

主成分分析(PCA)是研究多個定量(數(shù)量)變量間相關(guān)性的一種多元統(tǒng)計方法，是利用降維的思想，在保持遠指標信息不變的前提下重新組合指標的方法。分析步驟是為排除量綱和數(shù)量級的不同，首先要對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理；然后計算相關(guān)矩陣，從相關(guān)矩陣出發(fā)求主成分；再計算相關(guān)矩陣的特征值、方差貢獻率、累積方差貢獻率、因子載荷矩陣；最后選擇m個主成分，計算相關(guān)的單位特征向量，集合專業(yè)知識對所選的主成分給出解釋[7]。以上所有計算過程在SPSS20.0軟件中進行。

圖2　基于魚骨圖分析法的小城鎮(zhèn)公共安全評價體系

3.2指標標準化處理

參照哈爾濱、賓縣的城市年鑒，統(tǒng)計總體規(guī)劃、文本及圖紙文件[8-9]，結(jié)合實地調(diào)研，得出18項原始指標的具體數(shù)值，應(yīng)用SPSS統(tǒng)計軟件，得出指標的標準化處理結(jié)果。

(1)

(2)

3.3因子分析

利用SPSS的factor過程對數(shù)據(jù)進行因子分析，得出解釋的總方差表(表1)。

由表1可知，前7項的初始特征根(InitialEigenvalues)大于1，累計百分比未達到80%～85%以上。由于前七個主成分貢獻率≥85%，結(jié)合表1中變量不出現(xiàn)丟失，所以提取的主成分個數(shù)m=7，得出初始特征根：λ1=5.434，λ2=2.392，λ3=2.063，λ4=1.683，λ5=1.649，λ6=1.281，λ7=1.183；主成分貢獻率：r1=0.301 9，r2=0.132 9，r3=0.114 6，r4=0.093 5，r5=0.091 6，r6=0.071 2，r7=0.065 7。

3.4主成分得分分析

通過初始因子載荷矩陣中的7列數(shù)據(jù)(表1)，可得出特征向量矩陣。結(jié)合標準化后的數(shù)據(jù)，可得出各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的特征向量主成分值Zi(i=1,2,3,4)，最后得出17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主成分值Z(公共安全承載能力)及排序(表2)。

表1　解釋的總方差

表2　賓縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)2012年公共安全承載能力及排序

4公共安全承載力評價結(jié)果分析

從表3可以看出，在主成分1中，千人擁有醫(yī)師數(shù)、燃氣普及率、應(yīng)急疏散通道、有線電視入戶率等承載能力較強，主成分1主要解釋這四個指標，可命名為公共安全基礎(chǔ)設(shè)施及醫(yī)護承載力因子；主成分2主要解釋承載較強的三個指標：千人擁有病床數(shù)、醫(yī)療保險覆蓋率及千人擁有農(nóng)技推廣服務(wù)人員，可命名為公共安全醫(yī)療及農(nóng)技承載因子；主成分3中承載較強的是人均耕地面積、有效灌溉面積占比和自來水普及率，可命名為公共安全耕地及水資源保障因子；主成分4承載力較強的是人均林地面積和農(nóng)村磚瓦化率，可命名為公共安全生態(tài)及建筑因子；主成分5主要解釋了垃圾

集中處理率、農(nóng)民人均收入及單位面積糧食生產(chǎn)率，可命名為公共安全環(huán)境污染及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因子；主成分6中，百人中學(xué)生擁有中學(xué)教師數(shù)及人口密度承載能力較突出，可命名為教育及人口因子；主成分7主要解釋了養(yǎng)老保險覆蓋率，可命名為社會保障因子。完善這七項因子，尤其是前三項因子(對公共安全的貢獻率超過50%)將在較大程度上增強小城鎮(zhèn)公共安全承載能力(表3)。

從表2結(jié)果可以看出，賓縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)公共安全承載能力存在較大差距，縣城所在地賓州鎮(zhèn)的公共安全承載能力最強，位于中南部的三寶鄉(xiāng)承載能力相對較弱。賓州鎮(zhèn)主成分1得分最高，表明其公共安全基礎(chǔ)設(shè)施及醫(yī)護承載能較強，而耕地及水資源保障因子得分較低，急需完善；常安鎮(zhèn)、擺渡鎮(zhèn)各主成分得分較均勻，各項承載因子承載能力較強；賓西鎮(zhèn)作為賓縣連接哈爾濱市區(qū)的經(jīng)濟龍頭，在緊抓經(jīng)濟發(fā)展的同時，應(yīng)該加強本區(qū)垃圾污染治理及農(nóng)業(yè)安全問題；糖坊鎮(zhèn)、鳥河鄉(xiāng)及寧遠鎮(zhèn)生態(tài)及建筑承載因子得分較高，而公共安全基礎(chǔ)設(shè)計及社會保障能力較差；居仁鎮(zhèn)醫(yī)療及農(nóng)技承載能力較強，生態(tài)承載能力較差；平坊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力較強；勝利鎮(zhèn)、永和鄉(xiāng)、新甸鎮(zhèn)在社會保障因子方面承載能力較強；民和鄉(xiāng)、賓安鎮(zhèn)、滿井鎮(zhèn)醫(yī)療及農(nóng)技承載因子相對較好，其他因子較弱；經(jīng)建鄉(xiāng)和三寶鄉(xiāng)除個別因子承載能力一般外，其他承載因子均較差，急需改善。

5結(jié)論

(1)賓縣公共安全環(huán)境承載力各不相同，差異較大，應(yīng)加強賓縣縣城及各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的公共安全規(guī)劃編制和設(shè)計研究，形成哈爾濱—賓縣—各鄉(xiāng)鎮(zhèn)“三位一體”的防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃體系。賓縣總體規(guī)劃(2006年版)只強調(diào)消防及環(huán)境保護等與小城鎮(zhèn)公共安全有關(guān)的規(guī)劃編制，綜合公共安全規(guī)劃未受到重視?；谛〕擎?zhèn)環(huán)境承載力，結(jié)合計算機輔助工具(圖3、圖4)，建立定量化的城鎮(zhèn)公共安全規(guī)劃體系研究勢在必行。

表3　旋轉(zhuǎn)成分矩陣

圖3　賓縣縣城高程分析圖

圖4　賓縣縣城坡度分析圖

(2)加強賓縣公共安全搶險救援指揮體系建設(shè)，建立健全統(tǒng)一指揮、綜合協(xié)調(diào)、分類管理、分級負責、屬地管理為主的災(zāi)害應(yīng)急管理體制和協(xié)調(diào)有序、運轉(zhuǎn)高效的運行機制。賓縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)有公共安全管理人員及公共安全產(chǎn)品供給嚴重不足，應(yīng)堅持縣政府主導(dǎo)、鎮(zhèn)政府配合和居民參與相結(jié)合，建立健全搶險救災(zāi)協(xié)同聯(lián)動機制；加強村莊救災(zāi)物資應(yīng)急保障能力建設(shè)，制定物資儲備規(guī)劃，擴大儲備庫覆蓋范圍，豐富物資儲備種類，提高物資調(diào)配效率。

(3)公共安全基礎(chǔ)設(shè)施因子、醫(yī)療保障因子及耕地、水資源承載能力是影響賓縣公共安全最主要的因子，可以通過基礎(chǔ)設(shè)施、水資源專項規(guī)劃及建立健全城鎮(zhèn)醫(yī)療保障制度來提高本區(qū)公共安全承載能力[10-12]。

(4)基于魚骨圖分析法可以清晰、系統(tǒng)地呈現(xiàn)指標評價體系；通過PCA可以客觀、定量化的研究出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)公共安全環(huán)境承載能力，得出主要承載因子，為下一步的決策研究提供有用啟示[13-15]。

建立定量化分析的小城鎮(zhèn)公共安全規(guī)劃管理體系是實現(xiàn)小城鎮(zhèn)經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展的重要措施之一。論文針對賓縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)境承載力現(xiàn)狀，建立了基于魚骨圖的指標評價體系，并做出主成分分析和評價，定量化分析了農(nóng)村在應(yīng)對公共安全事件時各因子承載能力，針對不足提出相關(guān)建議，以提高小城鎮(zhèn)應(yīng)對公共安全事件的能力。但由于公共安全環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜性及數(shù)據(jù)獲取困難，因此，今后需要不斷繼續(xù)完善指標評體系及改善評價模型。

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Research on Public Security System in Small Cities and TownsBased on Fishbone Diagram and Principal Component Analysis——A Case Study of Binxian County in Heilongjiang Province

Sun Ming1, 2and Wang Shaoyu1

(1.SchoolofArchitecture,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China;

2.SchoolofCivilEngineering,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Abstract:Environmental carrying capacity index are introduced into evaluation system of public safety in small towns based on fishbone diagram. By using Principal Component Analysis (PCA) and with the help of SPSS (Statistical Program for Social Sciences) software, carrying capacities for public security environment of 17 villages in Binxian County are evaluated. Factors affecting the bearing capacity of public security environment are found out, and the comprehensive evaluation value of the capacity in each village is calculated to get a sorting of the bearing capacities of different villages. The result shows that there are big differences among the bearing capacities; bearing factors of infrastructure and land affect the bearing capacities most; increasing investment into public safety and ecological infrastructure, and using idle land effectively could better improve the bearing capacity for public security in cities and towns.

Key words:public security in small cities and towns; environmental carrying capacity; evaluation system; Fishbone Diagram; PCA

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2015.02.024

中圖分類號：X43

文獻標志碼：A

文章編號：1000-811X(2015)02-0124-04

作者簡介：孫明(1974-)，男，吉林長春人，博士后，注冊規(guī)劃師，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為城鄉(xiāng)公共安全體系和規(guī)劃研究.E-mail：30949592@163.com通訊作者：王紹玉(1957-)，男,河北唐山人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為城市災(zāi)害學(xué)和應(yīng)急管理.E-mail：hitwangshaoyu@163.com

基金項目：中國博士后科學(xué)基金項目“基于環(huán)境承載力的城市公共安全規(guī)劃理論與方法研究”(2014M551247)；國家自然科學(xué)基金項目“重大災(zāi)害應(yīng)急物資籌集與隨機終止模型及其仿真研究”(71372091)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項基金(DL13CB15)

收稿日期：2014-08-13修回日期：2014-10-20