第四章灰色聚類分析

1、第四章 灰色聚類分析在本章中，首先介紹了灰色聚類的概念及其類型。其次對灰色星座聚類、灰色關(guān)聯(lián)聚類、灰色變權(quán)聚類和灰色定權(quán)聚類的原理和計算方法進(jìn)行了闡述。最后利用實證分析來分析灰色聚類在漁業(yè)科學(xué)中的應(yīng)用。第一節(jié) 灰色聚類的概念灰色聚類是根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣或灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)將一些觀測指標(biāo)或觀測對象聚集成若干個可定義類別的方法。一個聚類可以看作是屬于同一類觀測對象的集合體。在實際問題中，每個觀測對象往往具有許多個特征指標(biāo)，因而難以進(jìn)行準(zhǔn)確的分類?；疑垲惏淳垲惙椒ǖ牟煌煞譃榛疑亲垲?、灰色關(guān)聯(lián)聚類和灰類白化函數(shù)聚類等方法。灰色星座聚類是根據(jù)樣本自身的屬性，利用相似性原理定量地確定樣本之間的關(guān)系，并按

2、這種關(guān)系進(jìn)行自然聚類?；疑P(guān)聯(lián)聚類主要用于同類因素的歸并，以使復(fù)雜系統(tǒng)得到簡化。通過灰色關(guān)聯(lián)聚類，可以分析出許多因素中是否有若干個因素關(guān)系十分密切，以便我們既能夠用這些因素的綜合平均指標(biāo)或其中的某一個因素來代表這些因素，同時又使信息不受嚴(yán)重?fù)p失，從而使得我們在進(jìn)行大面積調(diào)研之前，通過典型抽樣數(shù)據(jù)的灰色關(guān)聯(lián)聚類，可以減少不必要變量（因素）的收集，以節(jié)省成本和經(jīng)費(fèi)。灰類白化權(quán)函數(shù)聚類主要用于檢查觀測對象是否屬于事先設(shè)定的不同類別，以便區(qū)別對待。從計算工作量來看，灰類白化函數(shù)要比灰色關(guān)聯(lián)聚類和星座聚類復(fù)雜。第二節(jié) 灰色星座聚類一，原理和方法星座聚類在灰色聚類中是一種比較簡單易行的聚類方法。其基本原理

3、為：將每個樣點按一定的數(shù)量關(guān)系，點在一個上半圓之中，一個樣點用一顆“星點”來表示，同類的樣點便組成一個“星座”，然后勾畫出區(qū)分不同星座的界線，這樣就可以進(jìn)行分類。實質(zhì)上，它是將一個樣本中的大量信息（或指標(biāo)值），經(jīng)過原始數(shù)據(jù)的變換（極差變換）等手段轉(zhuǎn)化成為無量綱，并成為一個簡單的空間坐標(biāo)比較的問題。一般情況下，星座聚類有如下步驟：（1）對原始指標(biāo)值進(jìn)行極差變換，并使變換后的數(shù)值均落在0°，180°的閉區(qū)間內(nèi)。計算公式為：式中aij變換后的數(shù)據(jù)，以角度表示；Xij原始數(shù)據(jù)；Xjmax第j個變量的最大值；Xjmin第j個變量的最小值；（j=1，2，3，P為指標(biāo)數(shù)）（i=1，2，3

4、，N為樣點號）（2）對每個指標(biāo)，根據(jù)其對系統(tǒng)變化的影響程度，分別給一個權(quán)數(shù)Wj，使 0<wj<1。式中：wj第j個指標(biāo)的權(quán)數(shù)（3）對各指標(biāo)進(jìn)行直角坐標(biāo)計算。利用極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的變換關(guān)系，先求出每一點各項指標(biāo)的Xi、Yi值，然后將各點每項指標(biāo)的Xi、Yi值相加，即為各樣點的坐標(biāo)值。其變換公式為：式中：Xi第i樣點的橫坐標(biāo)；Yi第i樣點的縱坐標(biāo)；（4）繪制星座圖繪制一個半徑為1的上半圓，以圓中心為坐標(biāo)原點，以上半圓底為橫坐標(biāo)X軸，并作出過原點的Y軸，根據(jù)Xi、Yi的值確定每一個樣點在星座圖內(nèi)的位置，將性質(zhì)相似和接近的樣點聚在一起，形成一個“星座”。（5）計算綜合指標(biāo)值綜合指標(biāo)值的數(shù)學(xué)

5、表達(dá)式為：Zi= 0Zi1式中：Zi綜合指標(biāo)值。（6）聚類分析根據(jù)綜合指標(biāo)值，以及星座圖的聚類情況，確定分類的結(jié)果。二，舉例分析 現(xiàn)假定有7個樣本（表41），每一個樣本有X0、X1、X2、X3、X4和X5共6個指標(biāo)。利用星座聚類方法對7個樣本進(jìn)行分類。表41 原始數(shù)據(jù)表樣本1234567X02.642.722.732.722.642.632.54X163.1959.1246.4851.0648.1838.641.03X243.641.156.958.562.264.567.7X369.7859.4451.0543.1536.6829.1524.84X42.6092.2441.5471.4791

6、.4351.2991.258X51.1781.051.0380.9560.9350.8750.891第一步：計算各變量的極值。X0max=2.73X0min=2.54X1max=63.19X1min=38.60X2max=67.70X2min=41.10X3max=69.78X3min=24.84X4max=2.61X4min=1.26X5max=1.18X5min=0.88第二步：極差變換。由公式可得：以下類推，則可得下表。樣本1234567094.74170.53180.00170.5394.7485.260.001180.00150.2157.6891.2170.130.0017.792

7、16.920.00106.92117.74142.78158.35180.003180.00138.58104.9873.3447.4217.260.004180.00131.2038.2729.2023.335.200.00518010294.845.63306.6第三步：取權(quán)重，并對各指標(biāo)進(jìn)行直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。假定各個指標(biāo)的權(quán)重均等，即都為1/6。由公式、可得：其余類同。，；，；，；，；，；，；第四步：繪制星座圖（見圖41）第五步：計算綜合指標(biāo)值由公式Zi=可得：圖41 星座聚類圖；第六步：聚類分析根據(jù)綜合指標(biāo)值，以及星座圖的聚類情況，我們認(rèn)為可分為三類：樣本1和樣本2為一類；樣本3、樣本4和

8、樣本5為一類；樣本6和樣本7為一類。其綜合評價值分別為127.01、84.54和39.20，由此可見三類之間的差異極為顯著。第三節(jié) 灰色關(guān)聯(lián)聚類一、灰色關(guān)聯(lián)聚類的基本方法灰色關(guān)聯(lián)聚類實際上是利用灰色關(guān)聯(lián)的基本原理計算各樣本之間的關(guān)聯(lián)度，根據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小來劃分各樣本的類型。其計算的原理和方法如下?，F(xiàn)設(shè)有m個樣本，每個樣本有n個指標(biāo)，并得到如下序列：X1 = ( x1(1), x1(2), , x1(n)X2 = ( x2(1), x2(2), , x2(n).Xm = ( xm(1), xm(2), , xm(n)對所有的ij，i, j=1,2,m，計算出Xi與Xj的絕對關(guān)聯(lián)度，從而得到上三角矩

9、陣A。A=，其中ii =1；i=1，2，m；若取臨界值r 0，1，一般要求r > 0.5，當(dāng)r時，則可將Xi與Xj視為同類特征。r可根據(jù)實際問題的需要來確定，若r越接近于1，則分類越細(xì)，每一組中的變量相對地越少；若r越小，則分類越粗，這時每一組中的變量相對地越多。二、舉例分析 我們?nèi)砸陨弦还?jié)中的例子進(jìn)行分析，利用灰色絕對關(guān)聯(lián)度的計算方法（見第三章）進(jìn)行聚類分析。在本例中，共有7個樣本，每一個樣本中有6個指標(biāo)，為了節(jié)約今后調(diào)查和收集資料的成本，我們需要將指標(biāo)進(jìn)行歸類，以達(dá)到精簡指標(biāo)的目的。 第一步：進(jìn)行始點零化利用可求得（見下表）；序號樣本1樣本2樣本3樣本4樣本5樣本6樣本7X000.0

10、00.080.090.080.00-0.01-0.10X010.00-4.07-16.71-12.13-15.01-24.59-22.16X020.00-2.5013.3014.9018.6020.9024.10X030.00-10.34-18.74-26.63-33.10-40.63-44.95X040.00-0.37-1.06-1.13-1.17-1.31-1.35X050.00-0.13-0.14-0.22-0.24-0.30-0.29第二步：求、和 =0.19；83.59；77.25；151.925.72；1.18；第三步：求絕對關(guān)聯(lián)度； ； 則可得絕對關(guān)聯(lián)矩陣A若我們假定絕對關(guān)聯(lián)度的

11、臨界值取0.60，則我們依次可檢查出：X5與X0一類，X3與X1一類，X5與X4一類。取標(biāo)號最小的指標(biāo)作為各類的代表，可將X5和X4并入X0中成為一類，這樣6個指標(biāo)的聚類結(jié)果為：X5、X4、X0，X3、X1，X2也就是說，我們在以后資料的收集中，只要收集X0、X1、X2三個指標(biāo)的數(shù)據(jù)即可。第四節(jié) 灰色變權(quán)聚類一，灰色變權(quán)聚類的概念及其方法設(shè)有n個聚類對象，m個聚類指標(biāo)，s個不同灰類，根據(jù)第i（i=1，2，n）對象關(guān)于j（j=1，2，m）指標(biāo)的樣本值xij（i=1，2，n；j=1，2，m）將第i個對象歸入第k（k1，2，s）個灰類之中，稱為灰色聚類?，F(xiàn)假設(shè)j指標(biāo)k子類的白化權(quán)函數(shù)為圖4-2所示的

12、典型白化權(quán)函數(shù)，則稱，為的轉(zhuǎn)折點。典型白化權(quán)函數(shù)我們記為： 10 x x10圖4-2 圖4-3若白化權(quán)函數(shù)無第一轉(zhuǎn)折點和第二個轉(zhuǎn)折點，即如圖4-3所示，則稱為下限測度白化權(quán)函數(shù)，記為。若白化權(quán)函數(shù)的第二轉(zhuǎn)折點和第三個轉(zhuǎn)折點重合，即如圖4-4所示，則稱為適中測度白化權(quán)函數(shù)，記為。若白化權(quán)函數(shù)無第三轉(zhuǎn)折點和第四個轉(zhuǎn)折點，即如圖4-5所示，則稱為上限測度白化權(quán)函數(shù)，記為。0 x10 x1圖4-4 圖4-5通過上述分析，我們可以得到不同情況下的白化權(quán)函數(shù)。（1）對于圖4-2所示的典型白化函數(shù)，有（2）對于圖4-3所示的下限測度白化權(quán)函數(shù)，有（3）對于圖4-4所示的適中測度白化權(quán)函數(shù)，有（4）對于圖4-

13、5所示的上限測度白化權(quán)函數(shù)，有對于圖4-2所示的j指標(biāo)k子類白化權(quán)函數(shù)，令=（+）；對于圖4-3所示的j指標(biāo)k子類白化權(quán)函數(shù)，令=；對于圖4-4和圖4-5所示的j指標(biāo)k子類白化權(quán)函數(shù)，令=；我們稱為j指標(biāo)k子類臨界值，稱=為j指標(biāo)關(guān)于k子類的權(quán)重?，F(xiàn)設(shè)xij為對象i關(guān)于指標(biāo)j的標(biāo)本，為j指標(biāo)k子類白化權(quán)函數(shù)，為j指標(biāo)關(guān)于k子類的權(quán)重，則稱=為對象i屬于k灰類的灰色變權(quán)聚類系數(shù)。 稱i=（）=為對象i的聚類系數(shù)向量。現(xiàn)設(shè)，則稱對象i屬于灰類k*?；疑儥?quán)聚類適用于指標(biāo)意義、量綱皆相同的情形。當(dāng)聚類指標(biāo)的意義、量綱不同且不同指標(biāo)的樣本值在數(shù)量上懸殊較大時，不宜采用灰色變權(quán)聚類。二、舉例分析設(shè)有三個

14、沿海漁區(qū)，三個聚類指標(biāo)分別為海洋捕撈產(chǎn)值、養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)值和水產(chǎn)品加工產(chǎn)值，第i個漁區(qū)第j個指標(biāo)的樣本值xij ( i,j=1,2,3 )如矩陣A所示：試按高產(chǎn)值、中等產(chǎn)值和低產(chǎn)值作綜合聚類?，F(xiàn)假定關(guān)于指標(biāo)海洋捕撈產(chǎn)值、養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)值和水產(chǎn)品加工產(chǎn)值的白化權(quán)函數(shù)分別為：，由以上白化權(quán)函數(shù)分別為： 于是，我們就有：， ，由公式可得：，再由公式=可得，當(dāng)i=1時，則有同理可得：，則由公式可得：由上述表明，第二漁區(qū)屬于漁業(yè)經(jīng)濟(jì)中等發(fā)達(dá)的區(qū)域，第一和第三漁區(qū)屬于高度發(fā)達(dá)的區(qū)域。第五節(jié) 灰色定權(quán)聚類一，灰色定權(quán)聚類的一般方法當(dāng)聚類指標(biāo)意義不同、量綱不同，且在數(shù)量上懸殊很大時，若我們采用灰色變權(quán)聚類可能導(dǎo)致某些指標(biāo)

15、參與聚類的作用十分微弱。解決這一問題有兩種方法：一是采用第二章中有關(guān)原始數(shù)據(jù)處理方法（如初值化或均值化）進(jìn)行無量綱處理，然后進(jìn)行聚類。這種方式對所有聚類指標(biāo)都一視同仁，不能反映不同指標(biāo)在聚類過程中作用的差異性。另一種方法就是對各聚類指標(biāo)事先賦權(quán)重，賦予權(quán)重的方法有很多，一般采用層次分析法。此種方法事先賦予權(quán)重的聚類方法，我們稱之為灰色定權(quán)聚類?；疑?quán)聚類可按下列步驟進(jìn)行：第一步：給出j指標(biāo)k子類白化權(quán)函數(shù) （j=1，2，m；k=1，2，s）；第二步：根據(jù)定性分析結(jié)論確定各指標(biāo)的聚類權(quán)j（j=1，2，m）；第三步：利用第一步和第二步得出的白化權(quán)函數(shù) （j=1，2，m；k=1，2，s），聚類權(quán)j

16、（j=1，2，m）以及對象i關(guān)于j指標(biāo)的樣本值xij（i=1，2，n；j=1，2，m）計算出定權(quán)聚類系數(shù)，i=1，2，s。第四步：若，則斷定對象i屬于灰類k*。二，舉例分析我們同樣以上一節(jié)中的例子來加以說明。第一步：確定白化權(quán)函數(shù)與上一節(jié)一樣。第二步：確定捕撈、養(yǎng)殖和加工各指標(biāo)的聚類權(quán)重。，第三步：由公式進(jìn)行計算同理可得：，則由公式可得：由上述表明，第二漁區(qū)屬于漁業(yè)經(jīng)濟(jì)中等發(fā)達(dá)的區(qū)域，第一屬于高度發(fā)達(dá)的區(qū)域，而第三漁區(qū)屬于漁業(yè)不發(fā)達(dá)區(qū)域。第六節(jié) 灰色聚類在漁業(yè)科學(xué)中應(yīng)用實例分析灰色聚類在漁業(yè)科學(xué)得到廣泛的應(yīng)用，根據(jù)目前所查閱的文獻(xiàn)和資料分析，主要在漁業(yè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、魚類種群劃分、魚類營養(yǎng)價值評價、

17、漁業(yè)水域環(huán)境評價等方面?，F(xiàn)我們結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)的報道，具體來分析灰色聚類在漁業(yè)科學(xué)中應(yīng)用的情況。一、灰色聚類在漁業(yè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用在漁業(yè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)研究中，依據(jù)各區(qū)域的自然資源條件和漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，來制定今后發(fā)展戰(zhàn)略是十分重要的。因此，利用灰色聚類方法，對我國沿海地區(qū)的漁業(yè)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行科學(xué)分類劃區(qū)，以便針對性地制定不同類型的發(fā)展規(guī)劃和實行分類指導(dǎo)，對確保我國沿海地區(qū)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 陳新軍2001年在上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報上發(fā)表了中國沿海省市漁業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域類型的初步探討。文章選取1997年我國漁業(yè)發(fā)展共11個省市的統(tǒng)計材料，它們分別是天津、 河北、 遼寧、 上海、 江蘇、 浙江、 福建

18、、 山東、 廣東、 廣西和海南。結(jié)合我國水產(chǎn)業(yè)的特性和發(fā)展?fàn)顩r，建立漁業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評價指標(biāo)，采用了生產(chǎn)總量、生產(chǎn)率等17個指標(biāo)，分別是水產(chǎn)品總產(chǎn)量（噸）、海洋捕撈產(chǎn)量（噸）、海洋養(yǎng)殖產(chǎn)量（噸）、淡水捕撈產(chǎn)量（噸）、淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量（噸）、遠(yuǎn)洋漁業(yè)產(chǎn)量（噸）、總產(chǎn)值（萬元）、水產(chǎn)品加工產(chǎn)量（噸）、人均水產(chǎn)品產(chǎn)量（噸/人）、人均漁業(yè)總產(chǎn)值（元/人）、漁民勞均純收入（元/人）、漁民人均純收入（元/人）、人均固定資產(chǎn)投入（元/人）、平均海水和淡水養(yǎng)殖單產(chǎn)（千克/公頃）、海水養(yǎng)殖的水面利用率（）、淡水養(yǎng)殖水面的利用率（）（除稻田養(yǎng)殖水面外）。利用灰色星座聚類對中國海省市漁業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域類型進(jìn)行初步劃分。1，聚

19、類分析的結(jié)果權(quán)重取1/17，經(jīng)過計算求得各省市（樣點）的橫坐標(biāo)（Xi值）和縱坐標(biāo)（Yi值），如表4-2。將表4-2繪制星座聚類圖（如圖4-6）。表4-2 聚類分析結(jié)果樣點天津河北遼寧上海江蘇浙江X值0.52630.58960.20520.40640.33540.0829Y值0.33960.45680.63180.35480.41020.6794樣點福建山東廣東廣西海南X值0.0276-0.39900.02240.63670.7256Y值0.57650.58550.57080.48120.3004引自陳新軍（2001）2，計算綜合指標(biāo)值（Z）（見表43）表4-3 各省市漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的綜合指標(biāo)值省市天

20、津 河北遼寧上海江蘇浙江綜合值0.52630.58960.20520.40640.33540.0829省市福建山東廣東廣西海南綜合值0.0276-0.39900.02240.63670.7256引自陳新軍（2001）3，漁區(qū)類型劃分 根據(jù)沿海省市11個省市樣點的分布狀況及其綜合指標(biāo)值，其漁業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可以劃分為四個區(qū)域，I類為山東?。籌I類為廣東、福建、浙江、遼寧四個省，III類有江蘇、上海、廣西、河北、天津5個省市；IV類為海南?。ū?-4）。引自陳新軍（2001）圖4-6 各省市的綜合指標(biāo)值灰色聚類結(jié)果表4-4 漁業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域的劃分結(jié)果類型省市Z值類型省市Z值類型省市Z值I類山東0.684II

21、類廣東0.514III類江蘇0.356II類福建0.496III類上海0.308II類浙江0.465III類河北0.253類型省市Z值II類遼寧0.441III類天津0.253IV類海南0.163III類廣西0.241引自陳新軍（2001）4，結(jié)論與分析（1）從綜合指標(biāo)值的大小可以看出，我國11個沿海省市的漁業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一致，根據(jù)其指標(biāo)值的不同和聚類分析的結(jié)果，發(fā)展水平從高到低的依次順序分別為山東、廣東、福建、浙江、江蘇、上海、河北、天津和海南。大致可以分為四個發(fā)展檔次，漁業(yè)發(fā)展屬于發(fā)達(dá)的僅為山東省，較為發(fā)達(dá)的有廣東、福建、浙江、遼寧，中等發(fā)達(dá)的有江蘇、上海、河北、天津，不發(fā)達(dá)的僅為海南。

22、（2）山東省是一個漁業(yè)大省，海洋漁業(yè)發(fā)達(dá)。1997年水產(chǎn)品總產(chǎn)量達(dá)到了610萬噸，居全國首位，占全國水產(chǎn)品總產(chǎn)量的16.9%，其中海洋捕撈的產(chǎn)量和海水養(yǎng)殖產(chǎn)量分別為297和238萬噸，占全國海洋捕撈產(chǎn)量的18.9%和海水養(yǎng)殖產(chǎn)量的30.1%，均居全國首位；1997年漁業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到3338069萬元，漁民人均收入為9500元/人。山東省充分發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，海水和淡水的養(yǎng)殖水平利用率分別達(dá)到51.0%和51.8%，海水養(yǎng)殖的單產(chǎn)達(dá)到1305.1t/km2。遠(yuǎn)洋漁業(yè)也有一定的發(fā)展，1997年為16.6萬噸，約占全國遠(yuǎn)洋漁業(yè)總產(chǎn)量的16.1%。（3）東、福建、浙江和遼寧四個省的漁業(yè)也較為發(fā)達(dá)，是重要的漁業(yè)

23、省市。其水產(chǎn)品總產(chǎn)量分別居全國的第25位，在280520萬噸之間，其中海洋捕撈產(chǎn)量都在150萬噸以上，它們的總產(chǎn)量和海洋捕撈產(chǎn)量約占全國的44.7%和59.6%。它們的漁業(yè)總產(chǎn)值在130330億元之間。除浙江省外，廣東、福建和遼寧的海水養(yǎng)殖業(yè)也有很大的發(fā)展，年產(chǎn)量在100萬噸以上。海水和淡水的養(yǎng)殖水面也得到了一定利用，特別是福建省的養(yǎng)殖業(yè)更為發(fā)達(dá)，淡水和海水的養(yǎng)殖單產(chǎn)分別達(dá)到447.2t/km2和1798.3 t/km2，水面利用率分別為73.88%和56.58%。遠(yuǎn)洋漁業(yè)也處在全國的前列，產(chǎn)量在620萬噸之間。（4）江蘇、上海、河北、天津和廣西五個省市的漁業(yè)經(jīng)濟(jì)處在全國的中等和中等偏下水平，

24、海洋漁業(yè)不作為主要的發(fā)展產(chǎn)業(yè)。除江蘇和廣西的水產(chǎn)品產(chǎn)量在200萬噸以上外，其余三個省市的產(chǎn)量都在2060萬噸之間，但海洋捕撈產(chǎn)量普遍較低，最高產(chǎn)量（廣西）為78萬噸，江蘇為71萬噸，最低（天津）不到3萬噸。江蘇、天津和廣西的淡水養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達(dá)，其產(chǎn)量占總產(chǎn)量的一半以上，如江蘇省淡水的養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)到150多萬噸。除上海市外（為7.3萬噸），其它四省市的遠(yuǎn)洋漁業(yè)都不夠發(fā)達(dá)，產(chǎn)量基本上都在1萬噸以下。（5）海南是我國的第二大島，發(fā)展?jié)O業(yè)的自然條件優(yōu)越。但是由于發(fā)展?jié)O業(yè)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)基礎(chǔ)較差，其漁業(yè)發(fā)展處在全國的落后水平。其水產(chǎn)品總產(chǎn)量僅為52萬多噸，為全國倒數(shù)第三，并且75.8%的產(chǎn)量來自于海洋捕撈，海

25、水養(yǎng)殖的產(chǎn)量只占5.7%。遠(yuǎn)洋漁業(yè)的發(fā)展還沒有起步，產(chǎn)量只有5噸。海水養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展還沒有很好的展開，海水的水面利用率只有9.47%。（6）當(dāng)前，我國近海漁業(yè)遭到前所未有的壓力，中日漁業(yè)協(xié)定已經(jīng)生效，中韓、中越的新漁業(yè)協(xié)定也正在談判中，大量的漁民和漁船將從傳統(tǒng)的漁場撤回。同時，近海漁業(yè)資源的衰退，海洋環(huán)境污染和赤潮的增多，這些都嚴(yán)重制約著沿海漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。（7）通過聚類結(jié)果和上述分析，我們可以清楚地認(rèn)識到目前我國沿海省市漁業(yè)發(fā)展所處的地位、存在的問題及潛力。因此，各地必須根據(jù)各自的自然資源條件和漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，針對性地制定發(fā)展規(guī)劃，為我國水產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。 二、魚類營養(yǎng)價值

26、評價方面的應(yīng)用謝駿、潘厚軍在1992年第19期的珠江水產(chǎn)上發(fā)表了幾種名優(yōu)魚類營養(yǎng)價值的灰色系統(tǒng)綜合評價文章。在該文章中，作者采用了能代表魚類的營養(yǎng)價值的蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、蛋白質(zhì)的必需氨基酸指數(shù)EAAI及呈味氨基酸含量等四參數(shù)，利用灰色系統(tǒng)綜合評價方法對鰻鱺、紅尼羅、斑點叉尾鮰、淡水白鯧、南方大口鯰和草魚幾種名優(yōu)魚類營養(yǎng)價值進(jìn)行評價，以比較其營養(yǎng)價值。作者在聚類分析之前首先根據(jù)近30種淡水魚類的營養(yǎng)成分統(tǒng)計，初步擬定評價標(biāo)準(zhǔn)如表4-5。其具體計算步驟如下：表4-5 我國淡水魚類營養(yǎng)價值評價標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)分級評價參數(shù)低中高蛋白質(zhì)含量（%）101520脂肪含量（%）1310EAAI205080呈味氨基

27、酸含量（%）102030引自謝駿、潘厚軍（1992）1確定聚類評價因子根據(jù)表4-5所列項目，聚類分析采用4個因子，即x=x1，x2，x3，x4=蛋白質(zhì)含量，脂肪含量、EAAI 、呈味氨基酸含量，營養(yǎng)價值等級分為三個級別，低、中、高分別記為、。表4-6 六種魚類營養(yǎng)成分表魚名項目鰻鱺紅尼羅斑點叉尾鮰淡水白鯧南方大口鯰草魚蛋白質(zhì)含量（%）16.5116.9416.3118.7515.2817.53脂肪含量（%）18.310.952.996.681.481.8EAAI（%）55.4370.8783.7961.5463.3342.76呈味氨基酸含量（%）19.7829.3432.6225.2219.5

28、716.77引自謝駿、潘厚軍（1992）2無量綱化計算為了進(jìn)行比較，需消除表4-5、表4-6中量綱的影響，故需要進(jìn)行無量綱化計算，無量綱化采用下列公式計算。其計算結(jié)果見表4-7。3確定各類的白化函數(shù)根據(jù)表4-8確定白化函數(shù)的閾值jk，fji最大為1。表4-8 無量綱化后六種魚營養(yǎng)成分及標(biāo)準(zhǔn) 魚名項目鰻鱺紅尼羅斑點叉尾鮰淡水白鯧南方大口鯰草魚IIIIII蛋白質(zhì)0.8260.8470.8160.9380.7640.8770.50.751脂肪10.0520.1630.3650.0810.0980.0550.1640.546EAAI0.6620.84610.7350.7560.510.2390.597

29、0.955呈味氨基酸0.6060.89910.7730.5990.5140.3070.6130.919引自謝駿、潘厚軍（1992）4求各項的聚類權(quán)如對于蛋白質(zhì)含量而言，低營養(yǎng)級權(quán)為：11= =同樣可以求得其他各項各類別的權(quán)。5計算聚類系數(shù)令第i個樣品第K類的系數(shù)為=如對鰻鱺而言，其低營養(yǎng)級的聚類系數(shù)是1111=f11(d11)11+ f21(d12)21+ f31(d13)31+ f41(d14)41=0+0+0.606×0.118×（1-0.977）+0=0.002其中fjk是根據(jù)白化函數(shù)內(nèi)插而得。同理可求出鰻鱺關(guān)于其它營養(yǎng)級別的聚類系數(shù)。12=0.246 13=0.44

30、56構(gòu)造聚類向量，按最大原則進(jìn)行歸類：如對鰻鱺而言，其聚類向量11=（0.002，0.246，0.445）13=0.445為最大，故鰻鱺屬于高營養(yǎng)級別。各種魚的聚類系數(shù)jk及聚類結(jié)果如表4-8：表4-8 各樣品聚類系數(shù)及聚類結(jié)果魚名等級鰻鱺紅尼羅斑點叉尾鮰淡水白鯧南方大口鯰草魚I0.0020.0340.08800.0440.08II0.2460.1130.0910.2540.2530.189III0.4450.3740.4730.3610.0790.089聚類結(jié)查IIIIIIIIIIIIIIII引自謝駿、潘厚軍（1992）聚類結(jié)果表明，除南方大口鯰和鯇魚屬于中營養(yǎng)級外，其余各魚均屬高營養(yǎng)級。由

31、高到低：斑點叉尾鮰（3=0.473）鰻鱺（1=0.445）紅尼羅魚（2=0.374）淡水白鯧（4=0.361）南方大口鯰（5=0.253）鯇魚（6=0.189）。聚類結(jié)果還表明，五種名優(yōu)魚類的營養(yǎng)價值均高過鯇魚，同屬中級的南方大口鯰亦高于鯇魚。在五種名優(yōu)魚類中，斑點叉尾鮰最高（3=0.473），鰻鱺較之略低（1=0.445）。紅尼羅魚和淡水白鯧較接近（2=0.374、4=0.361）。另外，根據(jù)調(diào)查，國內(nèi)目前水產(chǎn)品市場地銷售價格基本如下：鰻鱺斑點叉尾鮰紅尼羅魚淡水白鯧南方大口鯰鯇魚。說明魚類市場價值主要取決于營養(yǎng)價值。但鰻鱺的價格高于斑點叉尾鮰可能有以下幾個因素日本對鰻鱺需求量大，而且前又無法

32、人工繁殖；不同測定者的測定條件不同也可能造成不一致；每種魚的大小、不同的喂養(yǎng)方法，不同的測定季節(jié)都可能造成一些誤差。魚類的營養(yǎng)價值除以上幾成分外，還包括多種維生素和無機(jī)鹽等，因此，在今后魚類營養(yǎng)價值評價中，應(yīng)該選用更多的因素，以便國家符合實際情況。三、在漁業(yè)水域環(huán)境評價方面（一）湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化評價楊紅在1995第6期的漁業(yè)機(jī)械儀器發(fā)表了灰色聚類法在湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化評價中的應(yīng)用，文章選用陽澄東湖有代表性的八個測站（以測站18表示）的六個聚類指標(biāo)：DO，SD，COD，TP，NH3-N，chla的監(jiān)測數(shù)據(jù)。并根據(jù)陽澄東湖水質(zhì)的實際情況，將其富營養(yǎng)化程度分為四級，分別（見表4-9）。文章首先對有關(guān)指

33、標(biāo)進(jìn)行了均值化的無量綱處理（表410、411）。表4-9 陽澄東胡水質(zhì)富營養(yǎng)化分級標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)類型分級污染指標(biāo)級貧營養(yǎng)（a0-a1）級中營養(yǎng)（a1-a2）級富營養(yǎng)（a2-a3）級極富營養(yǎng)（a3-a4）SjoDO（/l）15-8.58.5-55-22-05SD（m）13.83-2.942.94-1.051.05-0.380.38-0.131.05COD（mg/l）0.96-2.9642.964-6.2856.285-13.32513.325-28.2546.285TP（mg/l）0.003-0.0550.055-0.1860.186-0.6270.627-2.1060.186NH3-N（mg/l）0

34、.009-0.0550.055-0.1860.186-0.6270.627-2.1060.186Chla（mg/m3）0.1-1.591.59-1010-6464-40010.00引自楊紅（1995）表4-10 不同污染指標(biāo)的灰類值營養(yǎng)類型分級污染指標(biāo)級貧營養(yǎng)級中營養(yǎng)級富營養(yǎng)級極富營養(yǎng)SDO（/l）11.756.753.515SD（m）8.3851.9950.7150.2551.05COD（mg/l）1.9624.6259.80520.7006.285TP（mg/l）0.0110.0420.0650.0650.065NH3-N（mg/l）0.0650.8550.8550.8550.855Chl

35、a（mg/m3）0.8550.855372320.855引自楊紅（1995）利用公式Wjk=來確定聚類權(quán)重（見表4-12）。表4-11 無量綱后的灰類營養(yǎng)類型分級污染指標(biāo)DO2.351.350.70.2SD0.8551.90.2430.243COD0.3120.7361.563.294TP0.1690.6462.2157.6NH3-N2.2152.2152.1882.349Chla0.0860.5803.723.2引自楊紅（1995）表4-12 污染指標(biāo)對應(yīng)不同灰類的聚類權(quán)營養(yǎng)類型分級污染指標(biāo)DO0.2120. 2300.0630.005SD0.7210.3240.0620.006COD0.0

36、280.1260.1410.079TP0.0150.110.2010.18NH3-N0.0160.1110.1980.175Chla0.0080.0990.3350.554引自楊紅（1995） 其具體的計算步驟如下：1，污染指標(biāo)聚類白化數(shù)：（a0a4指X的取值范圍），其余各污染指標(biāo)白化數(shù)可如上相應(yīng)得到。各測點不同污染指標(biāo)的聚類白化數(shù)可表示為fjk。表4-13 測點1各污染指標(biāo)的相應(yīng)白化數(shù)fjk污染指標(biāo)DO10.46900SD00.34310.657COD00.89010.107TP01NH3-N0測點I10.032Chla0110引自楊紅（1995）其它各測點可如上相應(yīng)求得（略）。2，求聚類系

37、數(shù)利用公式可得表4-14中的聚類系數(shù)。表4-14 陽澄東胡水質(zhì)富營養(yǎng)化灰色聚類系數(shù)營養(yǎng)jk 分級測點級貧營養(yǎng)級中營養(yǎng)級富營養(yǎng)級極富營養(yǎng)各測點營養(yǎng)等級jk測點10.2220.6990.7080.192富營養(yǎng)測點20.2170.6110.7030.233富營養(yǎng)測點30.2170.5990.7160.294富營養(yǎng)測點40.1950.19501950.195中營養(yǎng)測點50.1950.6950.6240.219中營養(yǎng)測點60.6600.6600.6600.217中營養(yǎng)測點70.2190.6300.726富營養(yǎng)測點80.1070.7260.1070.107中營養(yǎng)其中jk是按最大原則確定的。從表4-14中我

38、們可以看出，觀測點1、2、3和7為富營養(yǎng)，觀測點4、5、6和8為中營養(yǎng)。（二）水質(zhì)科學(xué)管理上方面的應(yīng)用劉冬啟、熊邦喜在2000年第3期的水利漁業(yè)灰色聚類分析在水庫水質(zhì)科學(xué)管理上的應(yīng)用一文中，選取TP、TN及COD作為評價因子對石河水庫的水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)評價，以及時掌握其水質(zhì)狀況。文章采用了以下水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)如表4-15。具體計算步驟如下：表4-15 水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)評價因子（極貧營養(yǎng)級）（貧營養(yǎng)級）（中營養(yǎng)級）（富營養(yǎng)級）（極富營養(yǎng)級）TP/g·L-1<1423110>600TN/mg·L-1<0.020.060.311.20>4.60COD/mg·

39、L-1<0.090.361.807.10>27.10引自劉冬啟、熊邦喜（2000）1無量綱化處理 首先對灰類（評價級別）和原始白化數(shù)（各因子實測數(shù)據(jù)）作無量綱化處理，以便于比較和消除量綱的影響。灰類的無量綱化處理公式：ij=aij/aj，i=1，2，3；j=1，2，3，4，5。公式中ij表示無量綱化處理后白化數(shù)（實測數(shù)據(jù)）的標(biāo)準(zhǔn)值；ai表示第i個因子參考標(biāo)準(zhǔn)。這里取各因子第IV級標(biāo)準(zhǔn)值作為相應(yīng)的ai值。無量綱化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表4-16。表4-16 無量綱化水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)評價因子（極貧營養(yǎng)級）（貧營養(yǎng)級）（中營養(yǎng)級）（富營養(yǎng)級）（極富營養(yǎng)級）TP/g·L-1<0.0090.

40、0360.20916TN/mg·L-1<0.0170.050.25813.833COD/mg·L-1<0.0130.0510.25413.817引自劉冬啟、熊邦喜（2000）2求聚類權(quán)用如下公式：由此求得各因子關(guān)于各級別的權(quán)如表4-17。表4-17 各因子關(guān)于各級別的權(quán)評價因子（極貧營養(yǎng)級）（貧營養(yǎng)級）（中營養(yǎng)級）（富營養(yǎng)級）（極富營養(yǎng)級）TP/g·L-10.2310.2630.2900.3330.440TN/mg·L-10.4560.3650.3580.3330.281COD/mg·L-10.3330.3720.3520.3330

41、.280引自劉冬啟、熊邦喜（2000）3聚類系數(shù)的求取第k個聚類對象第j個級別的聚類系數(shù)為：式中：k=1；j=1，2，3。其中的求取方法略去。結(jié)果見表4-18。表4-18 聚類系數(shù)及結(jié)果(極貧營養(yǎng)級)(貧營養(yǎng)級)(中營養(yǎng)級)(富營養(yǎng)級)(極富營養(yǎng)級)000.7700.2230引自劉冬啟、熊邦喜（2000）4，評價結(jié)果石河水庫的聚類橫向量為=（0，0，0.770，0.223，0），其中，13=0.770最大，故石河水庫屬于III級，即為中營養(yǎng)型。四，魚類種群劃分方面的應(yīng)用陳新軍（2002）在西北太平洋柔魚種群結(jié)構(gòu)初步分析一文中，利用灰色變權(quán)聚類的方法對西北太平洋柔魚種群的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步劃分。文章收集了滬漁公司魷釣船于1999年10-11月在西北太平洋165°E以西海域作業(yè)漁場隨機(jī)采集120尾柔魚樣本。共測定胴長(ML)，鰭長(Q1)，鰭寬(Q2)，眼徑(Y)，右1腕長(WN1)，右2腕長(WN2)，右