基于ANP的城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價

孟俊娜, 黃　京, 劉炳勝, 王　然

(天津大學管理與經(jīng)濟學部， 天津 300072)

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基于ANP的城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價

孟俊娜, 黃京, 劉炳勝, 王然

(天津大學管理與經(jīng)濟學部， 天津 300072)

提高城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性水平是全面提升我國城鎮(zhèn)化質(zhì)量的一個重要方面。文章通過文獻總結(jié)和專家咨詢，建立了城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價指標體系；運用了網(wǎng)絡(luò)層次分析方法(ANP)對城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性進行綜合評價，有效地解決了權(quán)重確定時由于因素之間相互關(guān)系復(fù)雜而不能準確表達關(guān)鍵因素信息的問題。最后通過算例驗證了ANP評價模型的有效性，為改善項目可持續(xù)性提供具體的反饋信息，同時也為今后的項目實踐提供借鑒。

網(wǎng)絡(luò)層次分析法(ANP)； 城鎮(zhèn)化； 基礎(chǔ)設(shè)施項目； 可持續(xù)性評價

目前，中國的城鎮(zhèn)化正處于加速時期，到2030年中國的城鎮(zhèn)人口將增加3.1億，城鎮(zhèn)化率將達到70%。在促進城鎮(zhèn)化進程的諸多因素中，基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平是城市化進程的重要推動力之一[1]。然而，中國現(xiàn)階段城鎮(zhèn)化建設(shè)出現(xiàn)了很多問題：項目可研階段，沒有充分考慮基礎(chǔ)設(shè)施項目全生命周期內(nèi)的需求變化及適應(yīng)性，規(guī)劃時期缺乏對項目的前瞻性，易導(dǎo)致“今年建成，明年拆掉，拆了又新建”的不可持續(xù)現(xiàn)象[2]；項目建設(shè)階段，投資者更看重短期利益，以破壞自然環(huán)境和社會環(huán)境為代價[3]，謀取眼前的利益，忽視長遠利益[4]；項目建成后，項目維護不到位，營運管理水平低下，從而大大縮短了項目的使用壽命，造成了資源的極大浪費[5]。上述問題都是項目不可持續(xù)的具體表現(xiàn)，究其根源是在城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理程序中未充分考慮項目評價的可持續(xù)性維度，以及評價主體在項目評價過程中局限地、割裂地看問題，很少考慮各因素之間的關(guān)系，缺乏對項目可持續(xù)性的系統(tǒng)思考。為了避免上述城鎮(zhèn)化過程中基礎(chǔ)設(shè)施項目的不可持續(xù)現(xiàn)象，改善新建基礎(chǔ)設(shè)施項目的可持續(xù)性，保證我國城鎮(zhèn)化進程健康持續(xù)快速的發(fā)展，需要在全生命周期視角下對城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性進行全方位的、系統(tǒng)的評價。以便為提高城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性提供具體的政策建議。

在基礎(chǔ)設(shè)施項目評價研究中，Koo等[6]將AHP法應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價中，給難以量化的問題提供了一種較為有效的方法，但只考慮了下級指標對上級指標的支配作用，而沒有考慮因素之間的內(nèi)在關(guān)系。Zhang等[7]、符勇等[8]分別基于系統(tǒng)動力學模型、主成分分析法建立了建設(shè)項目可持續(xù)性評價模型。以上這些模型內(nèi)部信度良好，但對樣本的要求較高，且模型的效度不易控制。王幼松等[9]分別從六個維度運用ISM模型對大型項目可持續(xù)性進行了全面的評價，但其將各個因素單獨分裂的考慮，沒能考慮各個因素之間存在的相互作用和反饋性，導(dǎo)致評價的結(jié)果和現(xiàn)實情況存在偏差，對改善基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性很難提出精準的具有偏好性的決策建議。Saaty教授[10]在常規(guī)層次分析法(AHP)的基礎(chǔ)上較為系統(tǒng)地提出了ANP的理論與方法。這種方法能夠全局地考慮評價系統(tǒng)的各個因素，而且能充分考慮它們之間的相互依存關(guān)系。因而ANP方法[11]常被用于評價需要考慮內(nèi)部相互關(guān)系且難以量化的復(fù)雜系統(tǒng)[12-13]?；诖耍疚膽?yīng)用了ANP方法在全生命周期視角下對城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性進行評價，在給定的準則和次準則下設(shè)計了1～9標度法，進行兩兩因素間接優(yōu)勢度的比較，減少主觀的不確定性，并運用極限超矩陣將專家的觀點進行量化，克服客觀復(fù)雜的不可測性，使評價結(jié)果更具有現(xiàn)實性和客觀性。找出影響基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性的關(guān)鍵因素以及它們之間的關(guān)聯(lián)程度，為改善新建的基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性提供可操作化借鑒。

一、 城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性影響因素分析

由于城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目生命周期長，資金投入大，項目融資方式多樣，項目參與方眾多且公眾參與意愿日益提高，不同類別間項目特征差異大，項目建設(shè)需要與城鎮(zhèn)的整個基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)相匹配。因此，影響其可持續(xù)性的因素眾多，目前尚未形成統(tǒng)一的可持續(xù)性評價指標體系。通過相關(guān)文獻瀏覽[1-15]，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價指標體系中雖然在考慮因素的多少及側(cè)重點方面有所不同，但基本上都可以劃分為兩類：項目自身可持續(xù)性評價指標和項目與外部環(huán)境協(xié)調(diào)性評價指標[1]。其中項目自身可持續(xù)性評價指標按照項目的生命周期又可劃分為建設(shè)及前期階段的項目建設(shè)性指標、運營及后期階段的項目運營維護性能和與城鎮(zhèn)發(fā)展匹配性能評價指標；與外部環(huán)境的協(xié)調(diào)性評價指標按外部環(huán)境類型又可劃分為對當?shù)厣鐣h(huán)境影響評價指標、對當?shù)氐淖匀画h(huán)境影響評價指標[14-15]。因此，本文按照上述的框架，建立評價指標體系。

通過對相關(guān)文獻、建筑環(huán)保法規(guī)和國際上普遍認可的建筑環(huán)境評估體系查閱，對其中與基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性相關(guān)的指標進行收集、調(diào)整、歸并、細分，最后得到57項。在此基礎(chǔ)上采用問卷調(diào)查的方法請基礎(chǔ)設(shè)施項目利益相關(guān)者對所選指標的重要性進行1～5分打分，從中選取得分大于平均分的指標并結(jié)合專家訪談對其進行部分修正，最終選取了34項指標建立城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價指標體系，見表1。

表1　城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性評價指標體系

續(xù)表1

二、 基于ANP的城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價的過程

1． ANP方法的特點

ANP即網(wǎng)絡(luò)層次分析法是在 AHP 方法基礎(chǔ)上發(fā)展而形成的[11]，是Saaty教授[10]于1996年提出的一種適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的科學決策方法，它將系統(tǒng)內(nèi)各元素的關(guān)系用類似網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形式表示，而不再是簡單的遞階層次結(jié)構(gòu)。ANP方法理論更準確地描述了客觀事物之間的聯(lián)系，充分考慮了指標之間的相互作用和反饋性；應(yīng)用加權(quán)超矩陣和極限超矩陣對數(shù)據(jù)進行處理，將專家評價結(jié)果放大且定量化，是一種更加有效的決策方法。ANP 將系統(tǒng)元素劃成兩大部分，第一部分稱為控制因素層，包括問題目標及決策準則；第二部分為網(wǎng)絡(luò)層，它是由所有受控制層支配的元素組組成的，其內(nèi)部是相互影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2． 基于ANP的城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價模型的建立

運用ANP方法評價城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性可以分為三個步驟。首先，分析城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價指標體系以構(gòu)建其ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；其次，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計調(diào)查問卷，利用問卷收集得到原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后獲得初始矩陣，在此基礎(chǔ)上，運用Super Decision軟件構(gòu)造ANP超矩陣和加權(quán)超矩陣，得到因素與因素之間的量化關(guān)系；最后，計算極限超矩陣得出ANP最終權(quán)重。

第一步：根據(jù)城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性指標體系構(gòu)建ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

由于目標下的準則之間有相互關(guān)系，相同準則下的各個因素之間、不同準則下各因素之間都有可能存在相互依存作用，它們之間相互影響、相互反饋。因而，ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由多個子網(wǎng)絡(luò)組成的，而每個子網(wǎng)絡(luò)又可以由多個元素組構(gòu)成，每個元素組由多個元素組成。在咨詢專家的基礎(chǔ)上，根據(jù)城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性評價的指標體系，建立了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部具有依存關(guān)系的ANP網(wǎng)絡(luò)圖，得到城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，見圖1。

第二步：根據(jù)調(diào)查問卷獲得的初始矩陣構(gòu)造ANP超矩陣和加權(quán)超矩陣。

在矩陣wij中，列向量為Pi中的各個元素Cin對Pj組元素PjiPj2,…,Pjn的影響程度排序量，若Pj中的元素不受Pi中元素的影響，則wij=0，由此可得超矩陣W。因W為非列歸一化向量，則用城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性評價指標Pi對準則Pj(j=1,2,...,4)的重要性進行兩兩比較，得到加權(quán)矩陣A

第三步：計算極限超矩陣得出ANP最終權(quán)重。

三、 算例分析

為了對城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性進行綜合評價，評估基礎(chǔ)設(shè)施項目各個指標對可持續(xù)性的影響程度，邀請了從事城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目建設(shè)和研究十年以上的專家共5人，對指標體系中各個指標分別進行評估。通過發(fā)放問卷，專家組對基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價指標相關(guān)性的重要程度進行判斷。設(shè)計的調(diào)查問卷分別以控制層和網(wǎng)絡(luò)層為準則，采用1～9標度的方法對兩兩因素進行重要性比較，獲得原始判斷矩陣相關(guān)數(shù)據(jù)。對專家的意見進行了修正統(tǒng)一，專家打分后計算出總體標準差，當標準差小于1時，可認為專家的意見較為統(tǒng)一，否則篩選出意見分歧較大的專家要求重新判斷或?qū)⑵浣Y(jié)果忽略，直到達到要求為止。若專家判斷值的算術(shù)平均值作為群組判斷結(jié)果，當平均值矩陣不滿足一致性時，就需要通過最優(yōu)傳遞矩陣算法求判斷矩陣的擬優(yōu)傳遞矩陣。一致性檢驗結(jié)果合格后又將數(shù)據(jù)進行分析、歸納、處理，然后應(yīng)用Super Decision軟件采用矩陣方式進行輸入，計算出相應(yīng)的超矩陣和加權(quán)超矩陣，其中加權(quán)超矩陣如表2(全表見附表)所示；運用極限矩陣計算方法，最后得到極限超矩陣，從而得到最后各指標和各因素之間的權(quán)重如表3所示。

表2　運用ANP獲得加權(quán)超矩陣(1×10-1)

表3　運用ANP得到各指標歸一化后的權(quán)重

通過以上兩表得到的結(jié)果可以看出：

(1) 在城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性影響指標中，影響程度最大的是自然環(huán)境指標，權(quán)重達到 0.336 8。 其中，生態(tài)、能源、水等在因素組中的權(quán)重較大，分別達到了本因素的0.208 4、0.206 5、0.204 7。而土地和物料等因素的權(quán)重較小。從因素組內(nèi)部看，自然環(huán)境能夠為人類持續(xù)地提供水、能源、物料等，可循環(huán)利用的水資源能產(chǎn)生可再生的能源，水、能源、大氣等又是可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，因此，所占的權(quán)重較大；而基礎(chǔ)設(shè)施項目所占用的土地、所利用的物料等與其他因素關(guān)聯(lián)相對較少，所占權(quán)重較小。這些關(guān)系都在加權(quán)超矩陣表2中得到了體現(xiàn)，相互關(guān)聯(lián)的因素共同影響了自然環(huán)境的可持續(xù)性，可持續(xù)的自然環(huán)境為城鎮(zhèn)的長遠利益提供了保障。從因素組之間看，基礎(chǔ)設(shè)施項目自身的建造性能直接對自然環(huán)境造成影響，在項目建設(shè)和營運過程中需采取對應(yīng)的環(huán)境保護措施；良好的自然環(huán)境是社會環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，自然環(huán)境與其他各因素組都有較為緊密的相互依存關(guān)系，所以它所占權(quán)重較大。在改善城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)過程中應(yīng)更加注重其對自然環(huán)境的影響，特別是其中的生態(tài)、能源、水三個關(guān)鍵因素。

(2) 較為重要的指標是基礎(chǔ)設(shè)施項目的營運維護性和適應(yīng)性，權(quán)重達到0.292 9。對基礎(chǔ)設(shè)施項目進行較好的營運和維護，其結(jié)果是能夠保證與項目有關(guān)的自然環(huán)境得到保護，同時也能夠使項目本身得到維護，使用壽命的周期變長，從而提高了基礎(chǔ)設(shè)施的利用效率以及對社會的貢獻力；因此項目的營運和維護性對城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持性影響較大。另外，在因素組內(nèi)部，長期適應(yīng)城市發(fā)展需求因素所占的權(quán)重最大，高達0.393 1，在二級指標歸一化權(quán)重中也是最大的，達到了0.115，從加權(quán)超矩陣表2中能夠清楚地看出這個因素與土地、水、增加就業(yè)機會、長期為經(jīng)濟發(fā)展提供便利設(shè)施、生態(tài)等要素聯(lián)系較大，分別達到了2.652、2.488、2.192 、2.161 、2.114。城市的長期發(fā)展需具有良好的自然環(huán)境作為基礎(chǔ)，其次，為社會帶來就業(yè)機會和提供便利的基礎(chǔ)設(shè)施這兩個關(guān)聯(lián)因素能提高基礎(chǔ)設(shè)施項目的經(jīng)濟和社會效益。因此，改善這一關(guān)鍵因素對提高項目可持續(xù)性十分重要。

(3) 社會環(huán)境影響對基礎(chǔ)設(shè)施項目也有重要的影響，長期為經(jīng)濟發(fā)展提供便利設(shè)施是其中最關(guān)鍵的因素，權(quán)重高達0.349 1，在二級指標歸一化權(quán)重中達到了0.075，從表2中能看出此因素與長期適應(yīng)城市發(fā)展需求、增加就業(yè)機會等因素相互影響比較大。基礎(chǔ)設(shè)施項目的基本功能是為社會長期提供便利的服務(wù)設(shè)施，給社會創(chuàng)造更多的就業(yè)機會，提高人們對城市生活水平的滿意度。因此，基礎(chǔ)設(shè)施是否能長期實現(xiàn)這些功能體現(xiàn)了其可持續(xù)性程度的好壞。最后重要的是項目自身的可建造性，項目的自身質(zhì)量以及項目管理能力能夠影響基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命。

總之，自然環(huán)境影響權(quán)重最大，其次是項目營運維護性和適應(yīng)性的影響程度，然后是社會環(huán)境的影響，最后是項目自身的建造性。在各個具體影響因素中比較關(guān)鍵的因素有：長期適應(yīng)城市發(fā)展需求、為經(jīng)濟發(fā)展提供便利設(shè)施、生態(tài)、能源、項目管理水平等。

四、 結(jié)　語

在城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)評價過程中，由于影響城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性的因素之間存在相互依存關(guān)系，專家決策時難以直接準確地描述指標的重要性，本文運用了ANP方法對城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性進行評價，有效地克服了因素之間相互關(guān)系復(fù)雜而不能準確表達關(guān)鍵因素信息的問題。在評價過程中，主要探索體現(xiàn)在以下兩個方面：1) 評價結(jié)果得到的加權(quán)超矩陣(見表2)可以表示出因素之間的相互依賴程度，并將因素之間的相互關(guān)系量化，可為改善可持續(xù)性影響因素提供具體的反饋信息；2) 極限超矩陣(見表3)可以得到四個一級指標的權(quán)重和各個具體因素的歸一化權(quán)重，給出影響程度的排序，找到了影響基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性的關(guān)鍵指標。

最后通過算例表明ANP方法得到的權(quán)重排序結(jié)果與實際分析情況相符，驗證了此方法的有效性，也為項目可持續(xù)性評價工作提供了一定的借鑒。然而，在進一步研究的過程中，應(yīng)該注重解決專家組對具體項目指標之間重要性判斷時具有一定的猶豫度和偏好的問題，從而更好地解決城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施項目可持續(xù)性評價問題。

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Evaluation of Sustainability of Urbanization Infrastructure Project Based on ANP

Meng Junna， Huang Jing， Liu Bingsheng， Wang Ran

(College of Management and Economics， Tianjin University， Tianjin 300072， China)

Raising the level of urbanization infrastructure project’s sustainability is an important aspect to improve the quality of urbanization in China. Through literature review and experts consultation, this paper establishes a sustainability evaluation index system for infrastructure project. Because of the complexity of the interaction between the factors and the hardness to give an accurate description of information that hide behind the key factors, it is hard to determine the weight of the key factors. This paper successfully solves the problem by using Analytic Network Process(ANP)when evaluating the sustainability of infrastructures. Finally, a numerical example is introduced to demonstrate the effectiveness of the ANP evaluation model. The method provides concrete feedback information when we improve project sustainability, and it also provides guide for future projects’ practice.

analytic network process; urbanization; infrastructure project; evaluation of sustainability

2016-03-27.

國家自然科學青年基金資助項目(71403181).

孟俊娜(1974—)，女，博士，副教授.

孟俊娜，mengjunna@tju.edu.cn.

F282

A

1008-4339(2016)05-432-07