基于AHP-DEMATEL的建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子重要性研究

付　幗，武春友，盧小麗

(大連理工大學(xué) 管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部，遼寧 大連 116023)

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基于AHP-DEMATEL的建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子重要性研究

付幗，武春友，盧小麗

(大連理工大學(xué) 管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部，遼寧 大連 116023)

摘要：近年來城市建設(shè)用地增長問題逐漸得到學(xué)術(shù)界的重視，建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子的甄別與影響力分析成為建設(shè)用地增長研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。以傳統(tǒng)決策試驗(yàn)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室方法(DEMATEL)為基礎(chǔ)，提出了適合于驅(qū)動(dòng)因子影響力識(shí)別的AHP-DEMATEL方法，分析驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地增長影響的重要程度，獲得驅(qū)動(dòng)因子的重要性排序。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)因素和政府因素對(duì)建設(shè)用地增長的影響明顯高于自然因素，政府因素在建設(shè)用地增長中扮演著至關(guān)重要的角色，GDP、人口和政府發(fā)展沖動(dòng)是影響建設(shè)用地增長的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子。

關(guān)鍵詞：建設(shè)用地；驅(qū)動(dòng)因子；重要性

城市建設(shè)用地作為城市發(fā)展的載體，其變化在很大程度上與區(qū)域自然條件、國家和地方發(fā)展戰(zhàn)略、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)[1]。在城鎮(zhèn)建設(shè)用地的變化中，驅(qū)動(dòng)力因其在科學(xué)預(yù)測區(qū)域土地變化趨勢中扮演著至關(guān)重要的角色而成為土地利用變化研究的核心[2]。現(xiàn)有對(duì)建設(shè)用地驅(qū)動(dòng)因子的研究主要集中在驅(qū)動(dòng)因子的識(shí)別與確定，驅(qū)動(dòng)因子關(guān)系分析和驅(qū)動(dòng)因子對(duì)土地利用變化作用程度等方面[3-4]。在利用驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行建設(shè)用地的預(yù)測和分析上，現(xiàn)有研究忽略了兩個(gè)關(guān)鍵的問題：首先，研究認(rèn)為驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地增長的影響具有相同的重要性，忽略了驅(qū)動(dòng)因子之間的相互影響而產(chǎn)生的乘數(shù)效應(yīng)，低估了某些驅(qū)動(dòng)因子的影響程度；其次，驅(qū)動(dòng)因子的選取不夠全面，大多數(shù)研究只關(guān)注經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素對(duì)建設(shè)用地增長的影響，在定量的數(shù)據(jù)分析中，忽略了數(shù)據(jù)可得性差的政府因素[5-8]和穩(wěn)定性較高、對(duì)短期土地利用影響較小的自然因素[8-9]，降低了建設(shè)用地增長預(yù)測和分析結(jié)果的科學(xué)性。鑒于此，本文以建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子為研究對(duì)象，以定量分析各驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地增長的影響為研究目的，識(shí)別影響建設(shè)用地增長的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子，為科學(xué)預(yù)測建設(shè)用地的增長趨勢提供方法指導(dǎo)。

1研究方法及步驟

1.1研究方法

DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)直譯為決策試驗(yàn)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室，是由美國學(xué)者提出的一種運(yùn)用圖論與矩陣工具篩選復(fù)雜系統(tǒng)主要要素，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析過程的方法。該方法充分利用專家的知識(shí)來處理復(fù)雜社會(huì)問題，通過圖論理論，采用專家打分的方式找出因素之間的影響關(guān)系，揭示問題的重要影響因素，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化。盡管DEMATEL方法在因素識(shí)別中得到了很好的應(yīng)用，但由于該方法在計(jì)算過程中假設(shè)每個(gè)因素的權(quán)重相同，忽略了因素間的權(quán)重差異，導(dǎo)致研究結(jié)果無法科學(xué)反應(yīng)研究對(duì)象的本質(zhì)差異。AHP方法是通過專家打分，利用數(shù)學(xué)方法計(jì)算元素相對(duì)權(quán)值并進(jìn)行排序的權(quán)重賦值法，該方法很好的彌補(bǔ)了DEMATEL方法等值權(quán)重的不足。

本文嘗試將AHP和DEMATEL方法相結(jié)合，測度影響建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子的重要性。論文首先建立影響建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子的層次結(jié)構(gòu)模型，通過DEMATEL方法找出驅(qū)動(dòng)因子之間的影響關(guān)系，然后利用AHP方法計(jì)算反映每一層次元素的相對(duì)重要性次序的權(quán)值，通過所有層次之間的總排序計(jì)算所有元素的相對(duì)權(quán)重，將AHP計(jì)算出的結(jié)果作為元素的權(quán)重與DEMATEL結(jié)合，利用Tamura等(2003)提出的混合重要程度DEMATEL方法，分析驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地增長的影響程度，獲得驅(qū)動(dòng)因子的重要性排序。具體研究流程如圖1所示。

圖1　AHP-DEMATEL方法流程

1.2研究步驟

(1)建立層次結(jié)構(gòu)模型。對(duì)影響建設(shè)用地的驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行篩選，建立層次結(jié)構(gòu)模型，并將各驅(qū)動(dòng)因子標(biāo)號(hào)為F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n。

(2)DEMATEL方法計(jì)算步驟。

①直接關(guān)系矩陣的確立。請專家對(duì)各因素間的影響關(guān)系進(jìn)行評(píng)分，確定直接影響矩陣A=(aij)n×n，(aij=0，1，2，3)，其中aij表示驅(qū)動(dòng)因子Fi對(duì)Fj的影響程度。

②歸一化直接關(guān)系矩陣。將直接影響矩陣歸一化，確定標(biāo)準(zhǔn)化矩陣D：

(1)

(3)計(jì)算綜合影響矩陣。利用公式(1)確立的歸一化直接關(guān)系矩陣計(jì)算綜合影響矩陣T：

T=D(I-D)-1

(2)

其中,I為單位矩陣。

(3) AHP方法計(jì)算步驟。根據(jù)已經(jīng)建立的層次結(jié)構(gòu)模型，采用成對(duì)比較法和1—9比較尺度構(gòu)造判斷矩陣B。

BW=λmaxW

(3)

計(jì)算滿足公式(3)的特征根和特征向量。式中：λmax為B的最大特征根，W為對(duì)應(yīng)λmax的正規(guī)化特征向量，W的分量Wj對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)因子單排序的權(quán)重值。

為了檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性，需要計(jì)算它的一致性指標(biāo)。

(4)

式中：當(dāng)CI=0時(shí)，判斷矩陣具有完全一致性，反之，CI愈大，則判斷矩陣的一致性就愈差。

為了檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有令人滿意的一致性，需要將CI與平均隨機(jī)性指標(biāo)RI進(jìn)行比較。對(duì)于2階以上的判斷矩陣，其一致性指標(biāo)CI與同階的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比，稱為判斷矩陣的隨機(jī)一致性比例，記為CR。當(dāng)CR小于0.1時(shí)，表明判斷矩陣具有令人滿意的一致性；否則，當(dāng)CR≥0.1時(shí)，則需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整，直到獲得滿意的一致性結(jié)果為止。然后利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)果進(jìn)行層次總排序，獲得各驅(qū)動(dòng)因子的權(quán)重矩陣Y*。

(4)AHP-DEMATEL方法計(jì)算混合權(quán)重關(guān)系矩陣及排序。經(jīng)由AHP計(jì)算層次結(jié)構(gòu)模型中各驅(qū)動(dòng)因子的權(quán)重Y*。

Y=λ′·Y*

(5)

Z=Y+TY

(6)

通過公式(5)、(6)計(jì)算混合權(quán)重Z，其中T為綜合影響矩陣。

將混合權(quán)重關(guān)系矩陣Z中的Zi做排序，排序結(jié)果即為驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地增長影響重要性的綜合排序。排名靠前的驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地的增長具有較為重要的影響，這些因子不僅自身權(quán)重大，而且因子的關(guān)聯(lián)度大：即若該驅(qū)動(dòng)因子改變，除其本身會(huì)對(duì)建設(shè)用地產(chǎn)生巨大影響外，還會(huì)連帶其他因子發(fā)生改變，從而對(duì)建設(shè)用地增長產(chǎn)生影響。本文結(jié)合17個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的混合權(quán)重Zi值對(duì)驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行劃分，將權(quán)重大于均值的驅(qū)動(dòng)因子定義為主要驅(qū)動(dòng)因子，權(quán)重大于均值與標(biāo)準(zhǔn)差之和的驅(qū)動(dòng)因子定義為關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子。

2構(gòu)建建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子層次結(jié)構(gòu)模型

綜述影響建設(shè)用地增長因素的相關(guān)文獻(xiàn)[5-12]，本文歸納出4個(gè)影響建設(shè)用地增長的主要因素：自然因素、經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)因素以及政府因素。其中經(jīng)濟(jì)因素包含GDP、二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、收入水平和固定資產(chǎn)投入4個(gè)驅(qū)動(dòng)因子；社會(huì)因素包含人口總數(shù)、城市化率和工業(yè)化率3個(gè)驅(qū)動(dòng)因子。由于政府因素和自然因素在相關(guān)文獻(xiàn)中通常是以定性分析的形式出現(xiàn)，為了對(duì)上述兩個(gè)因素進(jìn)行定量分析，分別選擇海拔、氣溫、地形坡度、耕地面積、交通設(shè)施和區(qū)位優(yōu)勢6個(gè)可定量測度的驅(qū)動(dòng)因子表述自然因素，選擇城市發(fā)展方針、土地利用政策、城市規(guī)劃和政府發(fā)展沖動(dòng)4個(gè)驅(qū)動(dòng)因子測度政府因素。最終形成包含4個(gè)影響因素和17個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的三層次建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子結(jié)構(gòu)模型(圖2)。

圖2　建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子層次結(jié)構(gòu)模型

3數(shù)據(jù)計(jì)算及結(jié)果分析

3.1綜合影響矩陣的計(jì)算

請專家對(duì)各驅(qū)動(dòng)因子間的影響關(guān)系進(jìn)行評(píng)分。評(píng)價(jià)專家來自土地規(guī)劃公司、土地管理專業(yè)研究人員(碩士及以上學(xué)歷)和環(huán)境管理專業(yè)研究人員(碩士及以上學(xué)歷)。問卷評(píng)分采用“0-1”計(jì)分制，當(dāng)因素Fi對(duì)因素Fj有影響時(shí)，aij=1，否則，aij=0；當(dāng)i=j時(shí)，aij=0。將專家評(píng)分結(jié)果進(jìn)行累加平均后得出直接關(guān)系矩陣。通過公式(1)、(2)對(duì)直接關(guān)系矩陣進(jìn)行歸一化，計(jì)算獲得驅(qū)動(dòng)土地增長驅(qū)動(dòng)因子的綜合影響矩陣T為：

3.2混合關(guān)系權(quán)重的計(jì)算及排序

根據(jù)已經(jīng)建立的層次結(jié)構(gòu)模型，從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始，對(duì)從屬于上一層每個(gè)因素的同一層諸因素，用成對(duì)比較法和1—9比較尺度構(gòu)造判斷矩陣，直到最下層，按照公式(3)、(4)計(jì)算各驅(qū)動(dòng)因子的權(quán)重矩陣Y*。最后通過公式(5)、(6)計(jì)算混合關(guān)系權(quán)重，得出影響建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子的混合權(quán)重關(guān)系矩陣Z，并進(jìn)行排序(表1)。

表1　影響建設(shè)用地增長的驅(qū)動(dòng)因子的混合權(quán)重排序

注：17個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的混合權(quán)重Z的均值為1.7259，均值加標(biāo)準(zhǔn)差為2.0566。

3.3結(jié)果分析

采用混合權(quán)重的均值和均值與標(biāo)準(zhǔn)差之和兩個(gè)指標(biāo)作為劃分驅(qū)動(dòng)因子的標(biāo)準(zhǔn)，獲得如表1所示的驅(qū)動(dòng)因子重要性分類結(jié)果。從表1中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：

(1)自然因素對(duì)建設(shè)用地增長的影響較弱。17個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的混合權(quán)重均值為1.725 9，其中權(quán)重值小于均值的驅(qū)動(dòng)因子有7個(gè)，分別為F1、F6、F4、F2、F3、F5、F9。其中，除F9(屬于經(jīng)濟(jì)因素)外這些驅(qū)動(dòng)因子均隸屬于自然因素，該結(jié)果表明自然因素對(duì)建設(shè)用地增長的影響較弱。該研究結(jié)果與前人研究的結(jié)論相同，即自然因素由于其具有較高穩(wěn)定性，對(duì)短期土地利用影響較小。

(2)GDP、人口和政府發(fā)展沖動(dòng)是影響建設(shè)用地增長的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子，收入水平對(duì)建設(shè)用地增長的影響最小。17個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的混合權(quán)重大于均值與標(biāo)準(zhǔn)差之和的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子共有3個(gè)，GDP (F7)、人口(F11)和政府發(fā)展沖動(dòng)(F17)，其中GDP和人口的權(quán)重較為接近，分別為2.325 5和2.302 3，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于政府發(fā)展沖動(dòng)的權(quán)重(2.063 7)。該結(jié)果表明在建設(shè)用地增長的3個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子中GDP與人口的重要性更為突出。在眾多的研究文獻(xiàn)中，GDP與人口一直是影響建設(shè)用地增長的主要驅(qū)動(dòng)因子，本文研究結(jié)果與前人的研究結(jié)論一致。

而本文識(shí)別的另一個(gè)影響建設(shè)用地增長的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子——政府發(fā)展沖動(dòng)，在以往的研究中大多因?yàn)樵撘蜃拥臏y度復(fù)雜而被忽略。事實(shí)上，政府發(fā)展沖動(dòng)凸顯了政府因素在建設(shè)用地增長上的重要影響作用。政府無形的手通過制定發(fā)展決策和在不同時(shí)期運(yùn)用不同的土地利用政策，或促進(jìn)或控制建設(shè)用地的增長。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，需要越來越多的建設(shè)用地，政府的協(xié)調(diào)有利于將有限的土地資源進(jìn)行合理、高效的配置。

17個(gè)驅(qū)動(dòng)因子中，隸屬于經(jīng)濟(jì)因素的收入水平(F9)對(duì)建設(shè)用地增長的影響最小，其權(quán)重值為1.284 2。該結(jié)果與前人的相關(guān)研究結(jié)論相矛盾[13]。本文認(rèn)為出現(xiàn)這一相悖研究結(jié)果的主要原因是由于本文的混合權(quán)重值不僅代表驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地增長影響的大小，而且也表示各驅(qū)動(dòng)因子之間關(guān)聯(lián)程度的高低。收入水平雖然與建設(shè)用地增長有著十分明顯的相關(guān)性，但是由于收入水平受到其他驅(qū)動(dòng)因子的影響十分明顯，而自身對(duì)其他驅(qū)動(dòng)因子的影響弱，關(guān)聯(lián)性小，導(dǎo)致其混合權(quán)重的值較小。

4結(jié)論

以建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子為研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)DEMATEL方法假設(shè)每個(gè)因素具有相同權(quán)重的缺點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)決策DEMATEL方法進(jìn)行改進(jìn)，提出適合于驅(qū)動(dòng)因子影響力識(shí)別的AHP-DEMATEL方法，并將其運(yùn)用到影響建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子的重要性研究中，定量分析了各個(gè)驅(qū)動(dòng)因子對(duì)建設(shè)用地增長的影響，獲得如下研究結(jié)論：

通過DEMATEL方法找出影響建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子之間的影響關(guān)系，利用AHP方法計(jì)算反映每一層次元素相對(duì)重要性次序的權(quán)值，通過所有層次之間的總排序計(jì)算所有元素的相對(duì)權(quán)重，將AHP計(jì)算出的結(jié)果作為元素的權(quán)重與DEMATEL結(jié)合，對(duì)獲得的驅(qū)動(dòng)因子重要性進(jìn)行排序，其排序結(jié)果與前人對(duì)建設(shè)用地增長影響驅(qū)動(dòng)因子的認(rèn)知具有一致性，表明AHP-DEMATEL方法可以用于識(shí)別影響建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子的重要性。

通過對(duì)影響建設(shè)用地增長驅(qū)動(dòng)因子的重要性進(jìn)行排序發(fā)現(xiàn)：在影響建設(shè)用地增長的4個(gè)因素中，經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)因素和政府因素在建設(shè)用地增長中的作用明顯，自然因素對(duì)建設(shè)用地增長的影響較弱。在17個(gè)驅(qū)動(dòng)因子中，GDP、人口和政府發(fā)展沖動(dòng)是影響建設(shè)用地增長的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子，而收入水平對(duì)建設(shè)用地增長的影響最小。

由于本文是對(duì)影響建設(shè)用地增長的驅(qū)動(dòng)因子的重要性進(jìn)行分析，在指標(biāo)選取上并沒有考慮地域的特性。對(duì)于一些特定區(qū)域，其研究結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)差異。如對(duì)于某些生態(tài)敏感區(qū)，自然因素往往會(huì)成為限制其建設(shè)用地增長的主要因素。

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Importance of Driving Factors in Expansion of Construction Land Based on AHP-DEMATEL

FU Guo, WU Chun-you, LU Xiao-li

(Faculty of Management and Economics,Dalian University of Technology,Dalian 116023,China)

Abstract:Recent years,the problem of urban construction land growth has attracted the attention of the academia,and screening and influence analysis of construction land growth driving factors has become an important field in the research of construction land growth.Based on the traditional decision-making trial and evaluation laboratory (DEMATEL),the paper puts forward a more suitable method,which is AHP-DEMATEL method,for the identification of the driving factors,analyses the influence of driving factors of construction land growth and obtains the importance of driving factors in sorting.The results show that the economic factors,social factors and the governmental factors have significantly greater effect than that of natural factors,and government plays a crucial role.The key factors of construction land growth drivers are GDP,population and government development impulse factors.

Key words:construction land；driving factor；importance

doi:10.3969/j.issn.1009-4210.2016.03.002

收稿日期：2015-10-21；改回日期：2015-11-10

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金重大國際合作項(xiàng)目(71320107006)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41201174)

作者簡介：付幗(1986—)，女，滿族，博士研究生，從事區(qū)域規(guī)劃與管理、旅游規(guī)劃與管理等研究。

中圖分類號(hào)：F293.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-4210-(2016)03-009-06