王素貞，張霞（等）

摘 要：基于模糊粒度計算的聚類分析方法，以河北為例對省內11個行政轄區(qū)進行農村信息化類型劃分，對不同類型的信息化建設模式進行現(xiàn)狀分析。據(jù)此，河北省應加快新興信息技術的應用，借助京津冀一體化發(fā)展形成環(huán)京津農村信息化示范綜合信息服務體系，加強信息化人才隊伍建設。

關鍵詞：農村信息化；聚類分析；粒度計算；河北省

中圖分類號：F327 文獻標識碼：A 文章編號：1003-3890（2014）06-0076-05

一、引言

自2004年起，中央連續(xù)十年以一號文件的形式，提出要積極推進農村基礎設施的信息化。加強農村信息化建設是拉動農村經(jīng)濟增長、實現(xiàn)新農村跨越式發(fā)展的重要突破口。對農村信息化現(xiàn)狀進行定性定量分析可為各省市縣制定相應的政策、發(fā)展規(guī)劃等提供依據(jù)。目前，農村信息化現(xiàn)狀分析大多從各行政單位出發(fā)進行排序、評價，對策研究也是針對各行政單位制定政策。然而，農村信息化發(fā)展與農村經(jīng)濟發(fā)展有著不可分割的緊密關系，隨著近年來國家土地規(guī)劃、城鎮(zhèn)化發(fā)展和新農村結構的調整，農村經(jīng)濟逐漸呈現(xiàn)區(qū)域化、規(guī)?；l(fā)展趨勢，因此，農村信息化研究也需要從通用性視角出發(fā)，對各行政轄區(qū)農村信息化現(xiàn)狀進行聚類分析，揭示不同類型農村信息化建設模式的特點和優(yōu)勢，為政府部門制定相應的農村信息化建設政策提供戰(zhàn)略性、規(guī)劃性依據(jù)[1-2]。

本文提出用基于粒度計算的模糊聚類方法，對農村信息化系統(tǒng)分析，并以《河北經(jīng)濟年鑒》的數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過對統(tǒng)計資料的綜合分析，對河北省11個行政單位進行農村信息化類型劃分，對不同類型的信息化建設模式進行構建，為制定相應的農村信息化建設政策提供依據(jù)。本文方法不僅從距離的角度結合問題的實際意義描述聚類結果，而且根據(jù)各類型實際問題的多樣性和復雜性，算法可根據(jù)需要進一步調整細化粒度d？姿，得到更細化的農村信息化類型劃分結果，從而為不同類型的信息化建設模式現(xiàn)狀分析提供定性分析的依據(jù)，使農村信息化建設政策更加具有針對性。最后，通過計算各指標的信息粒度，得出指標的排序結果，為進一步的農村信息化數(shù)據(jù)分析奠定基礎。

二、農村信息化分類指標的選擇

農村信息化系統(tǒng)是一個多因素、多層次、結構復雜的大系統(tǒng)，要正確劃分類型，首先必須選擇一套能全面反映當前農村信息化現(xiàn)狀的指標體系。而傳統(tǒng)的分類方法，往往只依據(jù)單項指標或少數(shù)幾項指標的總量指標進行評價，這樣就很難全面反映整體綜合情況，因而也就不能較準確反映各類型的共性和特點。為此，本文以《河北經(jīng)濟年鑒》的數(shù)據(jù)為依據(jù)[3]，通過實地調查和對統(tǒng)計資料的綜合分析，建立指標體系，詳見表1。

三、模糊粒度聚類基礎

定義1：設■為X上的一個模糊關系，若■滿足下列條件：

1. 自反性：■（x，x）=1，？坌x∈X

2. 對稱性：■（x，y）■（y，x），？坌x，y∈X

3. 傳遞性：■2？哿■

則稱■是X上的一個模糊等價關系[4]。

定理1 ■是X上的模糊等價關系的充分必要條件是，對任意的？姿∈[0，1]，截關系R？姿是X上的等價關系。

定理2 設在X的某一商空間[X]上給定一個歸一化的距離函數(shù)d（·，·），又設

B？姿={（x，y）|d（x，y）≤？姿，？姿≥0}

D？姿是以B？姿為基的等價關系，令B？姿=D1-？姿，則{R？姿|0≤？姿≤1}唯一確定X上的一個模糊等價關系■，它以■為截關系[5-6]。

以上兩個命題得出在X的某一商空間[X]上給定一個歸一化的距離函數(shù)d（·，·），設{d（x，y）≤？姿，？姿≥0}，則對任意的？姿∈[0，1]，截關系R？姿是X上的等價關系[7]。根據(jù)不同的粒度值？姿，得到不同的聚類。算法從距離的角度說明，我們可以通過粒度值d？姿由細變粗的過程，商空間族{X（d？姿）|0≤d？姿≤1}按商集的包含關系構成一個有序鏈，即{X（d？姿）|0≤d？姿≤1}構成一個對X的分層遞階結構，產生動態(tài)聚類的結果[8]。

四、基于模糊粒度計算的農村信息化聚類

（一）歸一化距離函數(shù)的定義

假設河北省11個地市的集合為X，則其中任何一個地市表示為xi，i=1，…，11?；谀：６扔嬎愕木垲愔形覀儾捎萌缦碌木嚯x函數(shù)：d（xi，xj）=1-■。其中，xi∈X，xj∈X。

這樣的距離函數(shù)滿足下面條件：

（1）正定性：d（xi，xj）≥0，？坌xi，xj∈D，有d（xi，xj）∈[0，1]，并且當（xi-xj）→∞時，d（xi，xj）→1；（2）d（xi，xj）=0，當且僅當xi=xj；（3）對稱性：d（xi，xj）=d（xj，xi）；（4）歸一化：d（xi，xj）∈[0，1]。所以d（xi，xj）是歸一化的距離函數(shù)[9-10]。

（二）農村信息化聚類結果及分析

算法將模糊粒度計算聚類化為一個在距離空間（X，d？姿）上的計算，通過歸一化的距離函數(shù)，唯一確定一個模糊等價關系■。通過不同的粒度d？姿的控制，將d（xi，xj）≤d？姿的市歸為一類。圖1為基于模糊粒度計算的聚類算法示意圖。粒度值d？姿由粗變細的過程，產生動態(tài)聚類的結果。

河北省各地市農村信息化動態(tài)聚類結果如表2。

1. 聚類現(xiàn)狀分析。第一類，{石家莊，唐山，廊坊，滄州，張家口}，這類地市具有如下特點：

（1）農村信息化人力資源指數(shù)普遍較高。此類地市中，農村每萬人技術人員數(shù)石家莊、唐山、廊坊、滄州、張家口分別為37.38、13.93、12.93、19.48和10.31，在河北省排名為第一、三、四、二、八；平均每縣共有村級信息員石家莊、唐山、廊坊、滄州、張家口分別為361.55、410.25、245.00、297.00、201.30，在省內排名為第二、一、五、三、七；鄉(xiāng)村從業(yè)人員占鄉(xiāng)村人口的比例此類地市均在56%以上，在省內處于中上水平。一方面，此類地市的農村信息化人才培養(yǎng)模式具有創(chuàng)新性和持續(xù)性的特點，政府重視對農村信息化人力資源的培訓。如唐山市政府早在2006年在全省率先投資130多萬元建設了唐山市農村信息中心和農村信息網(wǎng)站，利用縣級職業(yè)教育培訓中心、農廣校等多渠道，每年定期對信息服務人員、廣大農民進行培訓，舉辦電視講座，印發(fā)技術資料。另一方面，此類地市在地理位置和經(jīng)濟方面占據(jù)優(yōu)勢。如石家莊為省會，是河北省政治、經(jīng)濟、科技和文化中心；唐山、滄州的經(jīng)濟水平在河北省內排在中上等，且是臨海地市；廊坊臨近北京，在京津冀一體化的過程中最具地理優(yōu)勢，這些獨特的條件都對人力資源的傾斜和流動創(chuàng)造了機會。

（2）新興農村信息技術的應用能力強。首先，此類地市涉農網(wǎng)站的應用已非常普及?？h級涉農網(wǎng)站數(shù)量均在80個以上，特別是石家莊和唐山縣級涉農網(wǎng)站分別為432個和208個，在省內遙遙領先；除此之外，涉農網(wǎng)站每月點擊量、每月內容更新條數(shù)在省內均為領先水平。其次，在新一代信息技術的支撐下，新型農村信息化的形態(tài)正在形成。2012年7月，河北廊坊市公務云計算中心2012年正式成立，廊坊將逐步建設成全球頂級云計算基地及辦公綜合基地。同時，河北省在物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)化過程中已初步形成石家莊、廊坊、秦皇島、唐山、邯鄲五大物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)基地。石家莊、唐山等地在農村物聯(lián)網(wǎng)應用方面已開始起步，圍繞小麥、設施蔬菜等規(guī)?；N植基地，開展地域特色智能農村試點示范，探索適合農村實際的物聯(lián)網(wǎng)應用模式。

第二類，{秦皇島，邯鄲，衡水，保定，承德，邢臺}，這類地市具有如下特點：

（1）農村信息化基礎設施指數(shù)普遍較高，趨于穩(wěn)定。河北是我國糧食生產大省，從2004年開始，省委、省政府多渠道籌集資金，對“三農”投入持續(xù)增加。在全省加強農村基礎設施投入的大環(huán)境下，此類地市在農村信息化基礎設施的建設方面表現(xiàn)突出。邯鄲、邢臺、張家口接通寬帶鄉(xiāng)鎮(zhèn)的比例均為100%，名列全省前茅；衡水是河北省繼石家莊后的第二個電路匯接中心，被稱為通訊地理上的“黃金十字點”；承德在發(fā)展農村特色的同時加強信息化基礎設施建設，建立了寬城板栗、圍場馬鈴薯等現(xiàn)代農村產業(yè)園；保定縣多人多，過去幾年里農村信息基礎設施供給不足，農村通信、廣播電視和互聯(lián)網(wǎng)相對薄弱，近年來，作為對接京津工作的重點區(qū)域，保定的農村信息化基礎設施得到了很大發(fā)展。

（2）傳統(tǒng)型農村信息服務仍占據(jù)主要地位。平均鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村信息服務機構數(shù)13.25個，其中，承德為23.3個，省內排名第一，超過石家莊和唐山；邯鄲率先在河北省開通了“12316”農村綜合信息服務電話；衡水是科技部星火科技“12396”信息服務在河北省的第一個試點；保定“12316”信息惠農家活動利用農村集市開展專家咨詢活動已形成自己的特色。這些地市的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村農村信息服務點已形成穩(wěn)定有特色的培訓渠道和服務模式，在當?shù)鼐哂幸欢ǖ挠绊懥Α?/p>

2. 粒度調整分析。通過對粒度的調整細化，可以得到更加差異化和更加細化的聚類結果，從而使政策的制定更加具有針對性。比如，粒度從0.17到0.08時，第一類{石家莊，唐山，廊坊，張家口，滄州}可以細化分為兩類{石家莊，唐山}和{廊坊，張家口，滄州}。分析原因如下：

（1）農村信息化主體環(huán)境因素影響。2013年，石家莊和唐山農民人均年收入分別為8 993.40元和10 698.00元，農產品年交易額分別為1 660 699.20 萬元和2 273 183.00萬元，農村信息化專項分別為291.50萬和535.20萬，遠遠高于其他縣市。

（2）近期，河北省農業(yè)廳提出省級農村物聯(lián)網(wǎng)綜合服務平臺建設和農技推廣服務云平臺將是近三年該省農村信息化建設的重點，石家莊和唐山已先行在農產品網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控全市聯(lián)網(wǎng)方面進行了試點建設，走在了全省的前列。

五、農村信息化指標權重計算

目前，農村信息化分析及評價中，指標均依據(jù)經(jīng)驗選定，而對于指標本身的關聯(lián)性、并行性的問題沒有提出解決方法。建立科學的農村信息化評價指標體系，是進行有效評價和提高評價結果的一個重要方面。準確地確定各指標對劃分結果的作用能最大限度減少主觀因素對評價結果的影響，提高評價結果的準確性和合理性。

信息粒度本來是一個物理學概念，意指“微粒大小的平均度量”，在這里則被借用做“信息粗細的平均度量”。對條件屬性（劃分指標）j，我們提出了一種不確定性度量粒度GK（j）。

定義2：對于農村經(jīng)濟數(shù)據(jù)集X=（xij），i=1…n，j=1…m，xij為歸一化數(shù)據(jù)，則第j個屬性的信息粒度為：GK（j）=1-■，其中E（j）=-■■yijlnyij，yij=xij / ■lnxij。

由上述定義可以得到如下的性質：當GK（j）越大，說明條件屬性j對決策屬性的作用較大，占主導地位。特別地，當且僅當條件屬性j中實例的決策屬性值都相同時，即集合j的實例都屬于同一類時，GK（j）=1。當GK（j）越大，說明在聚類分析中可以明顯區(qū)分各地市，也就是說該屬性提供較多用于區(qū)分的信息，應重點考察。

表3為農村經(jīng)濟信息化17個評價指標的信息粒度排序。

其中，涉農網(wǎng)站每月點擊量的信息粒度值為0.997 1，接近1，說明此指標對決策屬性的作用較大，占主導地位。而接通寬帶鄉(xiāng)鎮(zhèn)的比例的信息粒度為0.806 0，說明其在17個指標中作用相對最小。在農村信息化指標體系的優(yōu)化中，我們可以設置閾值，選取信息粒度大的指標。

六、河北省農村信息化建設對策建議

1. 加快物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術的應用，拉動農村產業(yè)升級。加快推進設施自動化控制、植物生長管理、溫室環(huán)境監(jiān)控等信息技術產品的應用，實現(xiàn)農村生產的自動化、智能化；積極推進耕地質量管理、精準農業(yè)實施等信息技術與裝備的應用范圍，實現(xiàn)農村規(guī)?；N植的數(shù)字化、精準化。

2. 借助京津冀一體化發(fā)展，形成環(huán)京津農村農業(yè)信息化示范帶。河北應積極吸納與承接北京溢出的涉農資源，加緊環(huán)京津現(xiàn)代農業(yè)信息化示范帶建設，大力發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)示范園區(qū)，開展農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和精準裝備為重點的農業(yè)全程信息化和機械化技術應用試點，在基礎通信網(wǎng)絡、基礎軟件系統(tǒng)、應用軟件系統(tǒng)（包括農業(yè)生產、加工、物流、銷售等各個環(huán)節(jié)的示范應用）等方面加大投入力度，提高農業(yè)與京津的對接能力和協(xié)同效率，助力河北農業(yè)增產、農民增收與農村變靚。

3. 加強農村物流平臺建設，創(chuàng)新涉農電子商務服務模式。推動移動互聯(lián)網(wǎng)技術在農村經(jīng)營流通領域的應用，建立移動互聯(lián)網(wǎng)信息管理平臺，提高農產品流通效率，實時提供農產品批發(fā)市場價格信息、農資市場價格和質量信息到農民手中，積極探索農產品電子商務運行模式，開展農村電子商務試點，提供農產品生產、流通、交易、物流配送等信息服務。

4. 完善農村綜合信息服務體系，為農民提供全面優(yōu)質的信息服務。在新型信息技術的支撐下，河北應著力打造好新農村綜合信息服務平臺，完善信息服務體系，提升服務質量。目前，一是整合農業(yè)網(wǎng)站群、12316三農服務熱線、千萬農民短信服務工程、各級各類農民頻道等方面資源，構建全省農業(yè)數(shù)據(jù)中心；二是將涉農信息發(fā)布、農產品交易、支付與結算、農資農具、物流配送、信用評估、融資融信、惠農政策、技術咨詢、農產品質量追溯等信息進行有機融合，提供定制服務與針對性推送；三是，建設好信息實時采集渠道，做好加工處理，確保實時性、真實性、可用性及有效性。

5. 加強信息化人才隊伍建設，強化政策引導和應用支撐條件建設?？h級、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村應有足夠的涉農信息化服務專職及兼職人才隊伍，可采用資金補貼、免費使用信息等政策引導各類涉農主體積極生產信息和消費信息，增加縣級鄉(xiāng)鎮(zhèn)農業(yè)信息服務機構數(shù)和縣級村級農業(yè)信息服務網(wǎng)點，形成自上而下拉動和自下而上支撐并行的局面，推動農業(yè)產業(yè)化、規(guī)?；?、標準化、品牌化、市場化可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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[2]高玉欣，鄭文瑞.模糊聚類分析方法在吉林農村經(jīng)濟劃分中的應用[J].長春大學學報，2008，18（4）：14-16.

[3]河北省人民政府.河北經(jīng)濟年鑒（2013）[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2013.

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[6]張鈴，張鈸.問題求解理論及應用[M].第二版.北京：清華大學出版社，2007.

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[9]Yao Y Y. Granular Computing： Basic Issues and Possible Solutions[C]. Proc of the 5th Joint Conference on Information Sciences. Atlantic（NJ，USA）.2000：186-189.

[10]Zadeh L A.The Key Roles of Information Granulation and Fuzzy Logic in Human Reasoning[C]. Proc of the Fifth IEEE International Conference on Fuzzy Systems.1996（1）：8-11.

責任編輯：曹華青

Fuzzy Cluster Analysis Method of the New Rural Informatization and the Countermeasures

——Taking Hebei Province as an example

Wang Suzhen1， Zhang Xia2， Ma Haixia3， He Yuwei4

（1. College of Information Technology， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

2. Computer Centre， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

3. Office of Academic Affairs， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

4. Agricultural Information Center， Agriculture Department of Hebei Province， Shijiazhuang 050011， China）

Abstract： Clustering analysis method based on fuzzy granular computing， the author analyzes the present situation of informatization construction mode of different types through taking Hebei as an example of the division of rural informatization in 11 types of administrative area. Accordingly， with the development of Beijing-Tianjin-Hebei integration formed around Beijing and Tianjin rural informatization demonstration of integrated information service system， Hebei province should accelerate the application of new information technology and strengthen the informatization construction of talents team.

Key words： Rural informatization； Cluster analysis； Granular computing； Hebei proveince

4. 完善農村綜合信息服務體系，為農民提供全面優(yōu)質的信息服務。在新型信息技術的支撐下，河北應著力打造好新農村綜合信息服務平臺，完善信息服務體系，提升服務質量。目前，一是整合農業(yè)網(wǎng)站群、12316三農服務熱線、千萬農民短信服務工程、各級各類農民頻道等方面資源，構建全省農業(yè)數(shù)據(jù)中心；二是將涉農信息發(fā)布、農產品交易、支付與結算、農資農具、物流配送、信用評估、融資融信、惠農政策、技術咨詢、農產品質量追溯等信息進行有機融合，提供定制服務與針對性推送；三是，建設好信息實時采集渠道，做好加工處理，確保實時性、真實性、可用性及有效性。

5. 加強信息化人才隊伍建設，強化政策引導和應用支撐條件建設?？h級、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村應有足夠的涉農信息化服務專職及兼職人才隊伍，可采用資金補貼、免費使用信息等政策引導各類涉農主體積極生產信息和消費信息，增加縣級鄉(xiāng)鎮(zhèn)農業(yè)信息服務機構數(shù)和縣級村級農業(yè)信息服務網(wǎng)點，形成自上而下拉動和自下而上支撐并行的局面，推動農業(yè)產業(yè)化、規(guī)模化、標準化、品牌化、市場化可持續(xù)發(fā)展。

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[10]Zadeh L A.The Key Roles of Information Granulation and Fuzzy Logic in Human Reasoning[C]. Proc of the Fifth IEEE International Conference on Fuzzy Systems.1996（1）：8-11.

責任編輯：曹華青

Fuzzy Cluster Analysis Method of the New Rural Informatization and the Countermeasures

——Taking Hebei Province as an example

Wang Suzhen1， Zhang Xia2， Ma Haixia3， He Yuwei4

（1. College of Information Technology， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

2. Computer Centre， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

3. Office of Academic Affairs， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

4. Agricultural Information Center， Agriculture Department of Hebei Province， Shijiazhuang 050011， China）

Abstract： Clustering analysis method based on fuzzy granular computing， the author analyzes the present situation of informatization construction mode of different types through taking Hebei as an example of the division of rural informatization in 11 types of administrative area. Accordingly， with the development of Beijing-Tianjin-Hebei integration formed around Beijing and Tianjin rural informatization demonstration of integrated information service system， Hebei province should accelerate the application of new information technology and strengthen the informatization construction of talents team.

Key words： Rural informatization； Cluster analysis； Granular computing； Hebei proveince

4. 完善農村綜合信息服務體系，為農民提供全面優(yōu)質的信息服務。在新型信息技術的支撐下，河北應著力打造好新農村綜合信息服務平臺，完善信息服務體系，提升服務質量。目前，一是整合農業(yè)網(wǎng)站群、12316三農服務熱線、千萬農民短信服務工程、各級各類農民頻道等方面資源，構建全省農業(yè)數(shù)據(jù)中心；二是將涉農信息發(fā)布、農產品交易、支付與結算、農資農具、物流配送、信用評估、融資融信、惠農政策、技術咨詢、農產品質量追溯等信息進行有機融合，提供定制服務與針對性推送；三是，建設好信息實時采集渠道，做好加工處理，確保實時性、真實性、可用性及有效性。

5. 加強信息化人才隊伍建設，強化政策引導和應用支撐條件建設?？h級、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村應有足夠的涉農信息化服務專職及兼職人才隊伍，可采用資金補貼、免費使用信息等政策引導各類涉農主體積極生產信息和消費信息，增加縣級鄉(xiāng)鎮(zhèn)農業(yè)信息服務機構數(shù)和縣級村級農業(yè)信息服務網(wǎng)點，形成自上而下拉動和自下而上支撐并行的局面，推動農業(yè)產業(yè)化、規(guī)?；藴驶?、品牌化、市場化可持續(xù)發(fā)展。

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責任編輯：曹華青

Fuzzy Cluster Analysis Method of the New Rural Informatization and the Countermeasures

——Taking Hebei Province as an example

Wang Suzhen1， Zhang Xia2， Ma Haixia3， He Yuwei4

（1. College of Information Technology， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

2. Computer Centre， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

3. Office of Academic Affairs， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang 050061， China；

4. Agricultural Information Center， Agriculture Department of Hebei Province， Shijiazhuang 050011， China）

Abstract： Clustering analysis method based on fuzzy granular computing， the author analyzes the present situation of informatization construction mode of different types through taking Hebei as an example of the division of rural informatization in 11 types of administrative area. Accordingly， with the development of Beijing-Tianjin-Hebei integration formed around Beijing and Tianjin rural informatization demonstration of integrated information service system， Hebei province should accelerate the application of new information technology and strengthen the informatization construction of talents team.

Key words： Rural informatization； Cluster analysis； Granular computing； Hebei proveince