中等城市綠色交通發(fā)展水平評價

溫惠英，楊銳爍，張子佳,2，漆巍巍

(1.華南理工大學土木與交通學院，廣東廣州510641；2.深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計研究中心有限公司，廣東深圳518021)

中等城市綠色交通發(fā)展水平評價

溫惠英1，楊銳爍1，張子佳1,2，漆巍巍1

(1.華南理工大學土木與交通學院，廣東廣州510641；2.深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計研究中心有限公司，廣東深圳518021)

建立一套完善的綠色交通評價體系是解決中等城市面臨交通問題的關(guān)鍵。首先分析以往的交通評價方法以及存在的不足。綜合考慮客運和貨運需求，建立中等城市綠色交通發(fā)展水平評價指標體系并界定相關(guān)評價標準。應(yīng)用AHP-熵值法確定指標權(quán)重，提出基于集成云模型和物元分析理論的中等城市綠色交通發(fā)展水平綜合評價方法。最后，對河源市綠色交通發(fā)展水平進行評價。結(jié)果表明：該評價方法原理簡單，考慮定性和定量指標，能全面反映城市綠色交通發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢。

交通規(guī)劃；綠色交通；中等城市；云模型；物元理論

0 引言

2014年10月國務(wù)院印發(fā)的《國務(wù)院關(guān)于調(diào)整城市規(guī)模劃分標準的通知》中規(guī)定，城區(qū)常住人口50萬以上100萬以下的城市為中等城市。在當前中國大城市交通問題日益嚴峻的情況下，中等城市的交通問題也不容忽視。綠色交通作為一種基于以人為本和可持續(xù)發(fā)展理念建立的交通系統(tǒng)，其目的是降低能源消耗，減少環(huán)境污染，維護社會出行公平[1]。在當前中等城市進入城鎮(zhèn)化和機動化的快速發(fā)展階段，發(fā)展綠色交通是解決城市交通與資源、環(huán)境問題的一劑良藥。綠色交通水平評價是發(fā)展綠色交通的重要內(nèi)容，是由理論轉(zhuǎn)向?qū)嵺`的重要環(huán)節(jié)，必須制定一套完善的綠色交通評價體系，評價中等城市綠色交通規(guī)劃的發(fā)展水平和可行性[2]。

以往的交通評價方法較多是簡單的多指標定量評價。近年來層次分析法[3-4]、加權(quán)平均法[5]、灰色關(guān)聯(lián)度法[6]、模糊綜合評價法[7]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[8]等高等數(shù)學方法也被運用到評價中，獲得了一些效果。但這些方法評價綠色交通系統(tǒng)時存在一些不足：1)缺乏考慮必要的定性指標，導致評價指標體系不夠全面；2)主要是評價城市客運部分，對與資源、環(huán)境密切相關(guān)的城市貨運欠缺考慮；3)現(xiàn)有方法可以評價出城市的綠色友好程度，但是不能說明城市綠色交通向某個等級轉(zhuǎn)化的趨勢。為克服現(xiàn)有評價方法的不足，本文在綠色交通評價體系中引入城市貨運部分；并采用主客觀相結(jié)合的組合評價AHP-熵值法確定評價指標的權(quán)重；運用云物元方法[9]建立中等城市綠色交通的評價模型，最后對河源市綠色交通發(fā)展水平進行實例分析，論證該模型的合理性和可操作性。

1 綠色交通發(fā)展水平評價指標

1.1 評價指標選取

綠色交通是一種與城市生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)、與城市用地模式相適應(yīng)、優(yōu)先采用低碳交通工具的可持續(xù)城市交通系統(tǒng)。因此本文主要考慮公共交通、步行和自行車交通、交通管理、資源環(huán)境等因素，具體從出行的便捷度和滿意度、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況、綠色出行分擔率、交通管理協(xié)調(diào)化和智能化程度、資源消耗與污染排放情況、交通與經(jīng)濟社會發(fā)展相宜程度這六個角度出發(fā)，構(gòu)建中等城市綠色交通評價指標體系。本著科學性、客觀性、可比性及可操作性的原則，采用三層塔式結(jié)構(gòu)：第一層為目標層，中等城市綠色交通發(fā)展水平；第二層為準則層，出行者、交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通方式、交通管理、資源環(huán)境、社會經(jīng)濟；第三層為指標層，描述上述準則層的直接評價指標(見表1)。

1.2 評價指標標準

根據(jù)國內(nèi)相關(guān)設(shè)計規(guī)范[2,10-11]，將中等城市綠色交通發(fā)展水平評價指標體系中的各指標分為5個級別(見表2)。其中定量的指標等級根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定可確定其計算方法。每個定性指標綠色程度分為好、較好、一般、較差、差五個等級，其中居民出行滿意度C14指對出行狀況持滿意、較為滿意的人數(shù)占城市總?cè)丝跀?shù)的百分比，綠色出行宣傳程度C43指了解相關(guān)綠色交通政策且能夠自覺選擇綠色交通方式的人口占城市總?cè)丝诘谋壤?，這兩個指標由抽樣調(diào)查進行量化，并用德爾菲法確定其等級；智能交通建設(shè)情況C41通過集合交通主管部門與相關(guān)專家的意見對城市的實際情況進行評價。

表1 中等城市綠色交通評價指標體系Tab.1 Evaluation system of green transportation in medium-sized cities

2 云物元評價模型

2.1 云模型

云模型[12]由李德毅院士提出，是一種定性定量不確定性轉(zhuǎn)換模型。設(shè)論域U={x}，T是U上的定性概念，μT指U中元素x對于T所表達的定性概念的隸屬度，是一個具有穩(wěn)定傾向的隨機數(shù)，隸屬度在論域上的分布被稱之為隸屬云，簡稱為云，一個云滴表示定性概念在數(shù)值上的一次實現(xiàn)。云的整體特征用三個數(shù)字特征來表征：期望Ex、熵En以及超熵He。其中，期望Ex是概念在論域中的中心值，是最能代表此定性概念的值；熵En是定性概念模糊程度的度量，反映此定性概念在論域中能被接受的數(shù)值范圍，熵En越大，概念越模糊；超熵He是熵En的不確定性度量，反映云滴的離散程度，其值越大，隸屬度的隨機性也越大。

2.2 建立云物元評價模型

物元[13]分析是求解不相容問題的規(guī)律與方法的理論，廣泛應(yīng)用于決策的處理與優(yōu)化。物元模型用名稱、特征、量值三種要素來描述事物，設(shè)N為事物的名稱，特征為C，關(guān)于特征C的量值為V，并以此組成有序三元組R=(N,C,V)作為描述事物的基本元。

表2 中等城市綠色交通評價指標分級標準Tab.2 Rating of green transportation evaluation indicators in medium-sized cities

綠色交通發(fā)展水平評價中既有定量的指標，也有定性的指標。定性指標中的V無法用一個確定的數(shù)值來表示，具有模糊性和隨機性，因此用云模型的(Ex,En,He)來替代V。

將中等城市綠色交通發(fā)展水平的評價指標分別以c1,c2,c3,…,cm表示，則評價指標體系描述為定性定量的標準云，用矩陣表示為：

式中：R0j為第 j級中等城市綠色交通發(fā)展水平的標準云；N0j為所劃分的 j個評價指標等級；V0ji=(Exi,Eni,Hei)(i=1,2,…,m)為發(fā)展水平為第 j級時第i個評價指標Ci的云表示。

在建立云模型時，將每個定量指標對應(yīng)n個等級的量值用雙約束區(qū)間[ ]Cmin,Cmax表示，對于不能直接量化的定性指標，給出與語言對應(yīng)的評分范圍。再采用區(qū)間與云模型的轉(zhuǎn)換公式[14]得到Ex和En。超熵He的值可根據(jù)具體事物指標的不確定性與隨機性調(diào)整。

2.3 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)

系統(tǒng)待評價單元各指標值與標準云各評價等級的云指標關(guān)聯(lián)系數(shù)算法如下所示：

1）產(chǎn)生一個均值為En、標準差為He的正態(tài)隨機數(shù)En'；

2）令某一指標的確定性數(shù)值為xi，云滴即為 (xi,μi)；

3）計算關(guān)聯(lián)系數(shù)μi表示指標值xi屬于這個云的確定度，用Kj(Vi)進行表示，代表待評價物元中第i個評價指標Ci關(guān)于第 j級綠色交通發(fā)展水平的關(guān)聯(lián)系數(shù)，Kj(Vi)越大則表示Vi具有V0ji的屬性越多。

2.4 確定指標權(quán)重

本文評價的對象是中等城市的綠色交通發(fā)展水平，與綠色交通密切相關(guān)的評價指標所占權(quán)重必然偏高，但權(quán)重的確定應(yīng)具有客觀性，故采用AHP-熵值法確定指標權(quán)重。該方法首先利用AHP方法計算出主觀權(quán)重，釆用熵值法確定客觀權(quán)重，用AHP求出的主觀權(quán)重對熵值法求出的客觀權(quán)重進行修正，得到最終的綜合權(quán)重。此權(quán)重確定方法吸收主客觀賦權(quán)法的優(yōu)點，使指標權(quán)重更加客觀、合理。具體計算步驟如下：

1）AHP法。根據(jù)上文的指標體系建立層次結(jié)構(gòu)模型，通過德爾菲法構(gòu)造判斷矩陣，并使判斷矩陣通過一致性檢驗得到指標主觀權(quán)重wi；

令gi=1-Hi，則各指標客觀權(quán)重為

3）AHP-熵值法。將AHP方法得到的主觀權(quán)重wi和熵值法計算得到的客觀權(quán)重vi，采用加法合成法對評價指標進行組合賦值。則第i個評價指標的綜合權(quán)重

式中：α為調(diào)整系數(shù)。本文取α=0.5，由此可得到評價模型最終的組合權(quán)重

2.5 計算綜合關(guān)聯(lián)度確定評價等級

綜合關(guān)聯(lián)度表示所有評價指標符合各評價等級的程度，其計算公式如下所示：

式中：Kj(p)為待評價物元第 j等級的關(guān)聯(lián)度。某個等級的關(guān)聯(lián)度值越大，評價對象對該等級的隸屬度就越高，若則待評價物元 p屬于等級j0。

然后，可求解評價等級的特征值 j*，通過該特征值可以得到中等城市綠色交通發(fā)展水平偏向某一級別的程度。

表3 河源市具體評價數(shù)據(jù)Tab.3 Evaluation data of Heyuan City

3 河源市綠色交通發(fā)展水平分析

根據(jù)《2014年河源市統(tǒng)計年鑒》，河源市2013年城區(qū)人口78萬，屬于中等城市。河源市又是廣東省生態(tài)發(fā)展區(qū)中的國家級重點生態(tài)功能區(qū)，是廣東省優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境基地和重要生態(tài)屏障，發(fā)展綠色交通是實現(xiàn)生態(tài)發(fā)展區(qū)科學建設(shè)的重要內(nèi)容。本文依托廣東省交通運輸廳科技項目，以在河源市調(diào)研收集到的數(shù)據(jù)為依據(jù)(見表3)，對河源市綠色交通發(fā)展水平進行分析。

綠色交通發(fā)展水平評價步驟如下：

1）確定標準云R0j，標準云中自然語言值所對應(yīng)的評價標準及云模型表示如表4所示；

表4 自然語言值對應(yīng)的評分范圍及云模型表示Tab.4 Range of natural language values and the representative cloud model

2）計算待評物元與各評判等級之間的關(guān)聯(lián)度Kj(Vi)；0.5255,0.5936,0.1135,0.0099T，可見中等等級的隸屬度最高， j*=2.4911，表明河源市綠色交通正處于中等往良好的趨勢發(fā)展，還有很大的改善空間。

3）采用AHP-熵值法確定綜合權(quán)重(見表5)；

4）求出準則層各個指標的綠色程度(見表6)。

根據(jù)最大隸屬原則可以看出，河源市出行者系統(tǒng)、交通方式系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)正向更好的趨勢發(fā)展；而對于交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)及資源環(huán)境系統(tǒng)則應(yīng)針對評分較低的指標加以改善。

運用公式(3)，得到Kj(p)=(0.1442,)

4 結(jié)語

本文從出行者、交通方式、交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通管理、資源環(huán)境、社會經(jīng)濟等6大方面、28個細節(jié)構(gòu)建了中等城市綠色交通發(fā)展水平評價體系。建立了綜合云模型和物元分析理論的評價方法，在響應(yīng)評價系統(tǒng)信息反饋的同時量化自然語言，并使用主客觀結(jié)合的AHP-熵值法確定指標權(quán)重。本文提出的方法原理簡單，能夠判斷城市綠色交通發(fā)展的趨勢，為中等城市綠色交通規(guī)劃提供參考。

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表5 綜合權(quán)重Tab.5 Synthesis weight

表6 各個指標的綠色程度Tab.6 Green level of each criterion

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Evaluation of Green Transportation Development in Medium-Sized Cities

Wen Huiying1,Yang Ruishuo1,Zhang Zijia1,2,Qi Weiwei1
(1.School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology,Guangzhou Guangdong 510641,China;2.Shenzhen Urban Transport Planning Centre Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 518021,China)

The establishment of a comprehensive green transportation evaluation system is the key to solve transportation problems in medium-sized cities.First,this paper addresses the limitations of the existing transportation evaluation approaches.By taking both passenger and freight traffic into account,the paper develops an evaluation index system which consists of a series of criteria.The AHP-entropy method is then employed to weight different criteria,and then according to the integrated cloud model and matter-element theory,the paper also proposes the green transportation development evaluation model for mediumsized cities.By evaluating the green transportation development level for Heyuan City,the results indicate that the proposed methodology is easy-use which is able to represent both qualitative and quantitative indicators,and can reflect the general status and trend of urban green transportation development.

transportation planning;green transportation;medium-sized cities;cloud model;matter-element theory

2015-11-17

廣東省交通運輸廳科技項目“生態(tài)發(fā)展區(qū)城市綠色交通發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究”(2013-04-010)

溫惠英(1965—)，女，江西于都人，博士，教授，主要研究方向：道路運輸發(fā)展規(guī)劃、交通安全。E-mail:hywen@scut.edu.cn