胡衛(wèi)紅 劉鵬 鐘亞平 吳慶建

摘 要： 運(yùn)用WebGIS技術(shù)，建立一個(gè)為國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)與全民健身工程建設(shè)提供全過(guò)程、多層次信息服務(wù)的國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)與全民健身工程信息集成與信息分析的交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)信息和全民健身工程管理等相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)一的采集、管理、統(tǒng)計(jì)與分析。該平臺(tái)以典型相關(guān)分析模型為基礎(chǔ)，探討國(guó)民體質(zhì)、全民健身工程、地理與人文環(huán)境等多維關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系，為國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析提供一種新的方法，為全民健身工程資源配置、實(shí)施效果評(píng)價(jià)、宏觀決策指導(dǎo)等提供參考。

關(guān)鍵詞： 國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè);全民健身工程;WebGIS;典型相關(guān)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：G80-32?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1006-2076（2018）06-0045-05

Abstract： By using WebGIS technology， an interactive platform providing full， multi-level information services for the information integration and data analysis for Chinas National Physique Monitoring and the National Fitness Project was established in order to collect， manage and analyze the data information about the national physique monitoring indicators and fitness project and other related information in a comprehensive way. Based on the canonical correlation analysis model， the internal relations among the national physique， the National Fitness Project， geography and human environment was explored. It provides a new approach for the scientific analysis of National Physique Monitoring Data， as well as a reference for the resource allocation， effect evaluation， and policy-making for the future development of the National Fitness Project.

Key words： ?National Physique Monitoring; National Fitness Project; WebGIS; canonical correlation analysis

全民健身工程作為政府的主導(dǎo)行為，實(shí)施十多年來(lái)，投入了巨大的人力物力，有力推動(dòng)了我國(guó)群眾體育事業(yè)的發(fā)展。然而，從我國(guó)每5年開(kāi)展一次的國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)結(jié)果來(lái)看，國(guó)民體質(zhì)整體狀況仍不容樂(lè)觀。2014年的第四次國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，雖然我國(guó)國(guó)民體質(zhì)的總體合格率和總體水平在不斷提高，但成年人和老年人的超重與肥胖率持續(xù)增長(zhǎng)，群體性和區(qū)域性的不平衡性仍然明顯[1]。一方面是國(guó)家投入巨大的人力物力，推動(dòng)全民健身工程的實(shí)施，而另一方面卻是國(guó)民體質(zhì)提高不明顯。雖然，如何改變這種狀況仍缺乏直接而有效的手段，但是對(duì)目前正在實(shí)施的全民健身工程效果加以科學(xué)研究，結(jié)合環(huán)境（地理、社會(huì)發(fā)展等）要素，以我國(guó)國(guó)民體質(zhì)現(xiàn)狀和變化規(guī)律為切入點(diǎn)， 探尋科學(xué)制定全民健身工程發(fā)展規(guī)劃和階段實(shí)施方案，有目的、有步驟、有重點(diǎn)地逐步推進(jìn)實(shí)施工作具有極其深遠(yuǎn)的意義。

目前對(duì)國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面的研究比較多，絕大部分研究集中在體格發(fā)育水平、生理機(jī)能水平、身體素質(zhì)和運(yùn)動(dòng)能力水平這三方面[2]，對(duì)國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)結(jié)果與環(huán)境發(fā)展研究較少[3-4];在全民健身工程方面的研究成果也成逐年遞增的趨勢(shì)，但研究方法趨于集中，區(qū)域研究明顯，研究?jī)?nèi)容多為重復(fù)，對(duì)當(dāng)前全民健身工程的成效，特別是與國(guó)民體質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)結(jié)果的關(guān)系研究較少[5];運(yùn)用典型相關(guān)分析開(kāi)展國(guó)民體質(zhì)、全民健身工程、地理與人文環(huán)境等多維關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系研究未見(jiàn)報(bào)道。

基于互聯(lián)網(wǎng)的地理信息系統(tǒng)（WebGeographic Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)WebGIS）作為一個(gè)開(kāi)放的數(shù)據(jù)平臺(tái)，目前已廣泛應(yīng)用于眾多社會(huì)領(lǐng)域，但是運(yùn)用WebGIS開(kāi)展對(duì)國(guó)民體質(zhì)與全民健身工程信息集成與分析的研究還不多。周彤在2016年基于GIS技術(shù)進(jìn)行了國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理的研究[6];那菊華在2015年開(kāi)展基于GIS的全民健身設(shè)施空間分布應(yīng)用研究[7];張福利等在2012年將GIS技術(shù)應(yīng)用到全民健身工程的實(shí)施中[8]。以上研究基本上都只是單方面針對(duì)國(guó)民體質(zhì)數(shù)據(jù)管理或全民健身工程布局的空間特征分析。目前，運(yùn)用WebGIS技術(shù)開(kāi)展國(guó)民體質(zhì)與全民健身工程信息集成與分析的研究報(bào)道基本沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。

為此，本研究通過(guò)運(yùn)用WebGIS技術(shù)，以S省2010年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、2011年全民健身工程基本數(shù)據(jù)和2011年統(tǒng)計(jì)年鑒公布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立一個(gè)為國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)與全民健身工程建設(shè)提供全過(guò)程、多層次信息服務(wù)的國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)與全民健身工程信息集成與信息分析的交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)信息和全民健身工程管理等相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)一的采集、管理、統(tǒng)計(jì)與分析。該平臺(tái)以典型相關(guān)分析模型為基礎(chǔ)，探討國(guó)民體質(zhì)、全民健身工程、地理與人文環(huán)境等多維關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系，為國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析提供一種新的方法，為全民健身工程資源配置、區(qū)域規(guī)劃調(diào)整、實(shí)施效果評(píng)價(jià)、宏觀決策指導(dǎo)等提供參考。

1 指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

本著全面性和可操作性的原則，在深入分析國(guó)內(nèi)外國(guó)民體質(zhì)水平研究和全民健身工程發(fā)展程度的基礎(chǔ)上，平臺(tái)所采用的指標(biāo)體系包括國(guó)民體質(zhì)水平、全民健身工程和環(huán)境三大指標(biāo)體系。

1.1 國(guó)民體質(zhì)水平指標(biāo)體系

國(guó)民體質(zhì)水平指標(biāo)以國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)為主，包括身體形態(tài)指標(biāo)、身體機(jī)能指標(biāo)和身體素質(zhì)指標(biāo)三大類(lèi)。身體形態(tài)指標(biāo)包括身高、體重、胸圍、腰圍、臀圍、上臂部皮褶厚度、腹部皮褶厚度、肩胛部皮褶厚度和BMI（體重指數(shù)，BMI是反映身體形態(tài)的重要指標(biāo)）。身體機(jī)能指標(biāo)包括肺活量、脈搏（心率）、收縮壓、舒張壓和臺(tái)階測(cè)試。身體素質(zhì)（握力、背力、俯臥撐（男）、仰臥起坐（女）、縱跳、坐位體前屈、選擇反應(yīng)時(shí)、閉眼單腳站立）。

1.2 全民健身工程指標(biāo)體系

目前我國(guó)還缺少一個(gè)成熟統(tǒng)一的評(píng)估全民健身工程發(fā)展程度的指標(biāo)體系。 根據(jù)國(guó)家體育總局制定的《2011年群眾體育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)說(shuō)明》，選取與全民健身工程緊密相關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)作為平臺(tái)分析的主要指標(biāo)，包括：場(chǎng)地?cái)?shù)量、年度財(cái)政投入、測(cè)試站點(diǎn)總數(shù)、體育組織總數(shù)（城鎮(zhèn)）、體育組織總數(shù)（鄉(xiāng)村）、新增健身站數(shù)、俱樂(lè)部總數(shù)和參加全民健身活動(dòng)總?cè)舜巍?/p>

1.3 環(huán)境指標(biāo)體系

與體質(zhì)水平相關(guān)的環(huán)境因素紛繁復(fù)雜。 環(huán)境指標(biāo)主要選擇與體質(zhì)水平可能相關(guān)的自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境指標(biāo)。目前的研究成果[3-4]表明：與體質(zhì)水平可能相關(guān)的自然環(huán)境因素主要包括經(jīng)度、海拔高度、維度、年均氣溫、日照、降雨量等指標(biāo);與體質(zhì)水平可能相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境因素主要包括GDP、人均純收入、出生率、人口自然增長(zhǎng)率、文盲率、人口密度、人文發(fā)展指數(shù)等指標(biāo)。結(jié)合2011年統(tǒng)計(jì)年鑒所獲取的數(shù)據(jù)樣本來(lái)源，選取了人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人口密度、恩格爾系數(shù)城鎮(zhèn)、恩格爾系數(shù)鄉(xiāng)村、教育投入、年平均氣溫、全年降水量和全年日照時(shí)數(shù)作為主要指標(biāo)進(jìn)行建模分析。

2 模型的建立

如何在如此多的因素中找出國(guó)民體質(zhì)、全民健身工程和環(huán)境（自然地理、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展）等多維關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系是一項(xiàng)非常艱難的工作，平臺(tái)通過(guò)建立典型相關(guān)分析模型，探尋這種多維關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系。

2.1 典型相關(guān)分析

典型相關(guān)分析是研究?jī)山M變量之間相關(guān)關(guān)系的多元分析方法，其基本思想是對(duì)兩組變量分別找出變量的線(xiàn)性組合，使其具有最大相關(guān)性，為第一對(duì)典型相關(guān)變量;然后再在每組變量中找出第二對(duì)、第三對(duì)等多對(duì)典型相關(guān)變量，并使各對(duì)變量互不相關(guān)。一般地，假設(shè)有一組變量X1，X2，…，Xp與另一組變量Y1，Y2，…，Yq，我們要研究這兩組變量之間的相關(guān)關(guān)系，可以轉(zhuǎn)化為兩個(gè)新的綜合變量之間的相關(guān)即

U=α1X1+α2X2+…αpXp=α′X

V=β1Y1+β2Y2+…βpYp=β′Y

其中，α=（α1，α2，…，αp）和β=（β1，β2，…，βq）為任意非零向量，于是把研究?jī)山M變量之間的問(wèn)題化為研究?jī)蓚€(gè)變量U與V之間的相關(guān)問(wèn)題，尋求α，β使U， V之間最大可能的相關(guān)?？紤]方差為 1 的X、Y的線(xiàn)性函數(shù)α′X與β′Y，若存在常向量α1′與β1′，使得

ρ（α1′X，β1′Y）=maxρ（α′X，β′Y）

var（α′X）=var（β′Y）=1

則稱(chēng)α′X、β′Y是X、Y的第一對(duì)典型相關(guān)變量，依此求出第二對(duì)、第三對(duì)等多對(duì)典型相關(guān)變量，這些典型相關(guān)變量反映了X、Y間的線(xiàn)性相關(guān)情況[9]，基于這種原則的分析方法就是典型相關(guān)分析。

2.2 模型建立

本研究以S省16個(gè)地市的數(shù)據(jù)作為樣本，以健身工程與國(guó)民體質(zhì)中的身體素質(zhì)（男）評(píng)價(jià)模型為例說(shuō)明。

兩組變量分別為身體素質(zhì)指標(biāo)：X=（握力，俯臥撐（男），縱跳，坐位體前屈，選擇反應(yīng)時(shí)，閉眼單腳站立），健身工程指標(biāo)：Y=（場(chǎng)地?cái)?shù)量，年度財(cái)政投入，體育組織總數(shù)（城鎮(zhèn)），體育組織總數(shù)（鄉(xiāng)村），新增健身站數(shù)）。

樣本量為16個(gè)?？紤]到現(xiàn)有樣本量較小，可根據(jù)各變量的貢獻(xiàn)率（即現(xiàn)有變量的典型相關(guān)計(jì)算中AB矩陣特征向量中值的大?。鸫螠p少指標(biāo)量進(jìn)行相關(guān)性分析（消除AB矩陣特征向量中最小值對(duì)應(yīng)的變量），直至顯著性檢驗(yàn)通過(guò)為止，完成兩組變量的指標(biāo)篩選。

篩選后的兩組變量分別為身體素質(zhì)X=（握力（X1），俯臥撐（男） （X2），閉眼單腳站立（X3）），健身工程指標(biāo)：Y=（場(chǎng)地?cái)?shù)量（Y1），年度財(cái)政投入（Y2），體育組織總數(shù)（城鎮(zhèn)）（Y3）， 新增健身站數(shù)（Y4），相關(guān)分析結(jié)果如下：

通過(guò)模型分析可知典型相關(guān)系數(shù)共有三個(gè)，分別為：0.8735、0.5685、0.4713。經(jīng)檢驗(yàn)第一典型相關(guān)系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，第二和第三典型相關(guān)系數(shù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

對(duì)應(yīng)于第一典型相關(guān)系數(shù)的第一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的典型相關(guān)變量為：

[JB（{]U=0.2624X1-0.3861X2-0.5606X3

V=-0.2224Y1-0.1197Y2-0.595Y3+0.2235Y4[JB）]

其中U、V分別為運(yùn)用典型相關(guān)分析算法建立的有關(guān)身體素質(zhì)（男）的線(xiàn)性模型和健身工程的線(xiàn)性模型。

由標(biāo)準(zhǔn)化的典型相關(guān)變量可知，身體素質(zhì)（男）線(xiàn)性模型U中的俯臥撐（男）和閉眼單腳站立與健身工程線(xiàn)性模型V中的場(chǎng)地?cái)?shù)量、年財(cái)政投入和體育組織總數(shù)（城鎮(zhèn)）成正相關(guān)關(guān)系，身體素質(zhì)（男）線(xiàn)性模型U中的握力與健身工程線(xiàn)性模型V中新增健身站數(shù)成正相關(guān)。根據(jù)結(jié)果可知，場(chǎng)地?cái)?shù)量多、年財(cái)政投入大和體育組織總數(shù)（城鎮(zhèn)）多的地區(qū)成年男性腰腹力量及身體平衡力較好，新增健身站數(shù)多的地區(qū)成年男性上肢力量較好。

3 平臺(tái)架構(gòu)

平臺(tái)在軟件體系結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)為三層B/S結(jié)構(gòu)，分別為：表示層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。系統(tǒng)部署到WEB服務(wù)器上， GIS數(shù)據(jù)庫(kù)跟DM數(shù)據(jù)庫(kù)分別部署到其他服務(wù)器上。用戶(hù)可以通過(guò)Internet對(duì)WEB服務(wù)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，WEB服務(wù)器經(jīng)從GIS和DM數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，取出用戶(hù)想要獲得的信息反饋給用戶(hù)。平臺(tái)地理數(shù)據(jù)庫(kù)選用武漢中地集團(tuán)的GIS服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)[10]，系統(tǒng)其他信息數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL2008數(shù)據(jù)庫(kù)。

4 平臺(tái)功能

遵循實(shí)用性與可擴(kuò)展性的原則，平臺(tái)基本業(yè)務(wù)模塊分成國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)信息管理子系統(tǒng)、全民健身工程信息管理子系統(tǒng)、環(huán)境信息管理子系統(tǒng)、分析評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、全民健身方法管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)配置管理子系統(tǒng)以及系統(tǒng)幫助子系統(tǒng)7大模塊，其中分析評(píng)價(jià)子系統(tǒng)是平臺(tái)的核心功能模塊。

國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)信息管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果信息的管理，主要包括監(jiān)測(cè)信息的添加、修改、刪除、數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出等操作;監(jiān)測(cè)信息的查詢(xún)，全面顯示國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)不同地區(qū)、不同年齡段、不同性別及城鄉(xiāng)差異國(guó)民體質(zhì)各監(jiān)測(cè)指標(biāo)的平均數(shù)以及綜合評(píng)定等級(jí)中各評(píng)定等級(jí)人數(shù)百分比。

全民健身工程信息管理子系統(tǒng)主要提供在數(shù)字地圖全景下全民健身工程統(tǒng)計(jì)信息的查詢(xún)與更新，主要包括健身工程統(tǒng)計(jì)信息的添加、修改、刪除等操作;健身工程統(tǒng)計(jì)信息的查詢(xún)及對(duì)比分析（在數(shù)字地圖下用不同顏色或圖表等對(duì)比顯示、通過(guò)人數(shù)百分比顯示資源的分布情況）。

環(huán)境信息管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)與國(guó)民體質(zhì)相關(guān)的環(huán)境因素的管理，提供在數(shù)字地圖全景下環(huán)境信息的查詢(xún)與更新，主要包括人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人口密度、恩格爾系數(shù)、教育投入、年平均氣溫、全年降水量、年平均日照時(shí)數(shù)等與區(qū)域人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地理環(huán)境和人文環(huán)境相關(guān)的環(huán)境要素。

分析評(píng)價(jià)子系統(tǒng)主要包括國(guó)民體質(zhì)、環(huán)境要素及健身工程之間相互關(guān)系的分析與評(píng)價(jià)，具體為環(huán)境與國(guó)民體質(zhì)（身體形態(tài)、身體機(jī)能、身體素質(zhì)）關(guān)系評(píng)價(jià)、環(huán)境與健身工程關(guān)系評(píng)價(jià)、健身工程與國(guó)民體質(zhì)關(guān)系評(píng)價(jià)。

1）環(huán)境與國(guó)民體質(zhì)（身體形態(tài)）關(guān)系評(píng)價(jià)。環(huán)境與身體形態(tài)關(guān)系評(píng)價(jià)主要是對(duì)不同地區(qū)不同人群的環(huán)境要素（區(qū)域人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地理環(huán)境和人文環(huán)境）與身體形態(tài)的關(guān)系進(jìn)行分析比較，找出環(huán)境因素對(duì)身體形態(tài)的影響度，并輸出分析結(jié)果。分析結(jié)果顯示身體形態(tài)變量（身高、體重、BMI）和環(huán)境要素變量（人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人口密度、恩格爾系數(shù)、教育投入、年平均氣溫、全年降水量、年平均日照時(shí)數(shù)）相關(guān)分析結(jié)果。

2）環(huán)境與國(guó)民體質(zhì)（身體機(jī)能）關(guān)系評(píng)價(jià)。環(huán)境與身體機(jī)能關(guān)系評(píng)價(jià)主要對(duì)不同地區(qū)不同人群的環(huán)境要素（區(qū)域人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地理環(huán)境和人文環(huán)境）與身體機(jī)能的關(guān)系進(jìn)行分析比較，找出環(huán)境因素對(duì)身體機(jī)能的影響度，并輸出分析結(jié)果。

3）環(huán)境與國(guó)民體質(zhì)（身體素質(zhì)）關(guān)系評(píng)價(jià)主要對(duì)不同地區(qū)不同人群的環(huán)境要素（區(qū)域人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地理環(huán)境和人文環(huán)境）與身體素質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行分析比較，找出環(huán)境因素對(duì)身體素質(zhì)的影響度，并輸出分析結(jié)果。

4）環(huán)境與健身工程關(guān)系評(píng)價(jià)就是要通過(guò)評(píng)價(jià)模型找出健身工程建設(shè)水平與環(huán)境要素之間的關(guān)系，并輸出分析結(jié)果。

5）健身工程與國(guó)民體質(zhì)關(guān)系評(píng)價(jià)主要是對(duì)不同地市不同區(qū)縣的健身工程建設(shè)和投入情況與國(guó)民體質(zhì)的綜合指數(shù)進(jìn)行分析比較，找出健身工程對(duì)國(guó)民體質(zhì)的影響，并輸出分析結(jié)果。圖4顯示了全民健身工程統(tǒng)計(jì)信息（健身場(chǎng)地設(shè)施、健身經(jīng)費(fèi)、健身指導(dǎo)、社會(huì)體育指導(dǎo)員、街道體育組織、農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)體育組織、健身站（點(diǎn)）、社區(qū)體育健身俱樂(lè)部、健身活動(dòng)、健身法制建設(shè)）和國(guó)民體質(zhì)變量（身體形態(tài)、身體機(jī)能、身體素質(zhì)）之間的相關(guān)分析結(jié)果。

5 結(jié)論

本研究通過(guò)綜合運(yùn)用WebGIS、數(shù)據(jù)庫(kù)建模等技術(shù)，建立一個(gè)為國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)與全民健身工程建設(shè)提供全過(guò)程、多層次信息服務(wù)的國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)與全民健[LL]身工程信息集成與信息分析的交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)信息和全民健身工程管理等相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)一的采集、管理、統(tǒng)計(jì)與分析。該平臺(tái)以典型相關(guān)分析模型為基礎(chǔ)，探討國(guó)民體質(zhì)、全民健身工程、地理與人文環(huán)境等多維關(guān)系的內(nèi)在聯(lián)系，為國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析提供一種新的方法，為全民健身工程發(fā)展與規(guī)劃提供參考。

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