安徽省綠色智慧城市熵權(quán)—聚類評價(jià)

陳 莉，貝芳芳

(1.安徽建筑大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院， 安徽 合肥 230601；2.安徽四建控股集團(tuán)有限公司， 安徽 合肥 230011)

綠色智慧城市是以“集約、智能、綠色、低碳”為核心發(fā)展理念，圍繞節(jié)能減排和優(yōu)化環(huán)境，以有效減輕城市能源與環(huán)境壓力、構(gòu)建更加宜居的生活環(huán)境、實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的智慧城市[1]。19世紀(jì)末，Ebenezer Howard提出“田園城市”概念并提出建設(shè)“城中有鄉(xiāng)”的新型城市構(gòu)想。20世紀(jì)末，生態(tài)學(xué)家R.Carson在《寂靜的春天》中表達(dá)了對城市化和工業(yè)化的擔(dān)憂。隨著生態(tài)城市建設(shè)的推進(jìn)和智慧城市的發(fā)展，建設(shè)綠色智慧城市成為解決城市發(fā)展問題的必然途徑。從世界范圍來看，柏林、巴塞羅那等城市均積極實(shí)施綠色低碳發(fā)展政策。城市未來的發(fā)展必須有綠色和智慧元素參與，二者缺一不可[2-3]。

我國綠色智慧城市研究起步較晚。陳勁從綠色績效和智慧績效兩個(gè)方面構(gòu)建了綠色智慧城市評價(jià)指標(biāo)體系[4]。牛文元指出，各國都會結(jié)合本國國情來建設(shè)綠色智慧城市[5]。趙學(xué)偉認(rèn)為，城鎮(zhèn)化建設(shè)促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，未來的城市必然是集綠色、低碳、智能于一體的新型城市[6]。李健針對我國綠色智慧城市建設(shè)中出現(xiàn)的問題提出了對策[7]。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，對安徽合肥、淮北等16個(gè)城市進(jìn)行綠色智慧城市熵權(quán)—聚類評價(jià)。

一、綠色智慧城市評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

(一)評價(jià)指標(biāo)的初選

在充分了解綠色智慧城市內(nèi)涵與特征的前提下，根據(jù)評價(jià)指標(biāo)體系建立的原則，本文構(gòu)建出我國智慧城市綠色發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系。該評價(jià)指標(biāo)體系包括三層：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。第一個(gè)層次是目標(biāo)層，具體為構(gòu)建綠色智慧城市評價(jià)指標(biāo)體系；第二個(gè)層次是準(zhǔn)則層，包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會發(fā)展、居民生活、資源節(jié)約、環(huán)境質(zhì)量5個(gè)方面；第三個(gè)層次是指標(biāo)層，由可測量的具體指標(biāo)構(gòu)成，共包括31個(gè)具體指標(biāo)。

(二)評價(jià)指標(biāo)的進(jìn)一步篩選

使用SPSS軟件對選出的31個(gè)綠色智慧城市評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，通過執(zhí)行“分析—降維—因子分析”操作命令，可以得到總方差解釋表，從中可以提取所需的特征值、貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率，當(dāng)前m個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率大于等于85%時(shí)，這前m個(gè)主成分就可以代替原始指標(biāo)成為最終的評價(jià)指標(biāo)。選取特征值大于1的主成分，在每個(gè)主成分中留取較大系數(shù)所對應(yīng)的那些指標(biāo)。經(jīng)過篩選后，綠色智慧城市評價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

二、安徽綠色智慧城市熵權(quán)評價(jià)

(一)指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

在綠色智慧城市評價(jià)指標(biāo)體系中，不同指標(biāo)有不同的量綱，指標(biāo)數(shù)量較大，涉及面較廣，因而需要對原始指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，以消除因指標(biāo)單位不同以及數(shù)值和數(shù)量級間的巨大差別所帶來的影響。無量綱化處理常用方法有min-max標(biāo)準(zhǔn)化法、z-score標(biāo)準(zhǔn)化法和平均值法等方法，本文采用的是極值法(min-max標(biāo)準(zhǔn)化法)，其是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換的一種標(biāo)準(zhǔn)化法。極值法將所有的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)化到[0,1]，其目的是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無量綱的純數(shù)值，以便于不同指標(biāo)之間的比較和分析。

表1 綠色智慧城市評價(jià)指標(biāo)體系

對于正向指標(biāo)而言，其與綠色智慧城市建設(shè)呈正相關(guān)關(guān)系，minA和maxA分別為A指標(biāo)的最小值和最大值，標(biāo)準(zhǔn)化公式為

對于負(fù)向指標(biāo)而言，其與綠色智慧城市建設(shè)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，minB和maxB分別為B指標(biāo)的最小值和最大值,標(biāo)準(zhǔn)化公式為

(二)指標(biāo)權(quán)重的確定

權(quán)重是指某一指標(biāo)在整個(gè)指標(biāo)體系中的重要程度，一組評價(jià)指標(biāo)相對應(yīng)的權(quán)重組成了權(quán)重體系。權(quán)重系數(shù)的計(jì)算方法是否合理，決定著整個(gè)評價(jià)結(jié)果是否真實(shí)可信。為了將人為影響降到最低，本文采用熵值法來確定指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。熵值法賦權(quán)是在對評價(jià)指標(biāo)的信息熵和變異系數(shù)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)上，計(jì)算出指標(biāo)的權(quán)重[8-9]。

第i個(gè)指標(biāo)的熵值ei計(jì)算公式為

其中

根據(jù)計(jì)算出的熵值，計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)為

(三)指標(biāo)層數(shù)值的計(jì)算

指標(biāo)層的數(shù)據(jù)是綠色智慧城市發(fā)展評價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其數(shù)值為相應(yīng)的指標(biāo)層數(shù)據(jù)乘各自的權(quán)重，計(jì)算公式為

Bi=WiCi(i=1,2,3,…,m)

式中，Wi為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重，Ci為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的具體數(shù)值，m為綠色智慧評價(jià)指標(biāo)體系中指標(biāo)的數(shù)量。

三、安徽綠色智慧城市熵權(quán)評價(jià)結(jié)果與分析

本文運(yùn)用熵權(quán)法對安徽16個(gè)城市的綠色智慧發(fā)展情況進(jìn)行評價(jià)，得出綜合得分和具體排名情況(圖1)。16個(gè)城市的得分范圍為[0.698 5，0.163 2]，普遍得分在0.3左右。16個(gè)城市中合肥市得分最高，綠色智慧發(fā)展情況較好；蕪湖、銅陵、黃山、馬鞍山、蚌埠分列第二位、第三位、第四位、第五位和第六位，綠色智慧發(fā)展情況屬于中上等水平；安慶、池州、滁州、宣城、宿州、六安、阜陽、淮北的排名屬于中等水平，具有發(fā)展為綠色智慧城市的潛力；淮南、亳州排名靠后，綠色智慧發(fā)展能力較弱，與其他城市的差距較大，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決有關(guān)問題。2017年5月25日，我國發(fā)布的最新一期城市分級名單中，合肥屬于二線城市，蕪湖、馬鞍山等城市屬于三線城市，滁州、阜陽等城市屬于四線城市，這與本文的評價(jià)結(jié)果基本一致，因而從一個(gè)側(cè)面證明了本評價(jià)結(jié)果的科學(xué)性與客觀性。

圖1 安徽綠色智慧城市熵權(quán)評價(jià)結(jié)果

作為安徽省的省會，合肥市在綠色智慧城市評價(jià)中排名第一，其在基礎(chǔ)設(shè)施、科學(xué)研究、資產(chǎn)投資、城市創(chuàng)新成果等方面都具有一定的優(yōu)勢，與其他城市相比，這些方面的成果也較為突出。2015年，合肥人均GDP、GDP增長率、信息技術(shù)服務(wù)業(yè)從業(yè)人員占總就業(yè)人員比例分別為73 102元/人、10.5%、2.3%，明顯高于安徽其他城市。

蕪湖、銅陵、黃山、馬鞍山、蚌埠的綠色智慧評價(jià)綜合排名處于中上等。近年來，在我國掀起智慧城市建設(shè)熱潮的大背景下，以上5個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持高速增長態(tài)勢，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、固定資產(chǎn)投資、第三產(chǎn)業(yè)等方面更是得到井噴式發(fā)展，甚至在某些方面超越了合肥。2015年，以上5個(gè)城市的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比例分別達(dá)到29.82%、18.42%、8.01%、13.05%、20.13%，均超越合肥，位居全省前列。

安慶、池州、滁州、宣城、宿州、六安、阜陽、淮北具有發(fā)展綠色智慧城市的潛力。2015年，國家住建部和科技部公布了第三批國家智慧城市試點(diǎn)名單，滁州、宿州、六安等市被列入2014年度國家智慧城市新增試點(diǎn)城市。隨后，這些城市大力提升信息化水平，積極發(fā)展云計(jì)算產(chǎn)業(yè)，加快經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)開展智慧規(guī)劃、智慧城管、智慧社區(qū)、智慧環(huán)保、智慧交通、智慧旅游等方面的建設(shè)，力求實(shí)現(xiàn)公共信息資源集中共享、城市運(yùn)行安全平穩(wěn)、政府高效服務(wù)、產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和居民宜居宜業(yè)。由于這些城市的智慧發(fā)展還處于初期，綠色理念尚未完全融入智慧城市發(fā)展，因而綜合得分不高。

綠色智慧城市評價(jià)排名靠后的淮南和亳州，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科研投入、創(chuàng)新研究等方面均沒有突出優(yōu)勢，甚至在某些方面還明顯落后于其他城市。兩市人均GDP均不到兩萬元，淮南市2015年的GDP增長率甚至出現(xiàn)負(fù)值。

四、安徽綠色智慧城市聚類分析

為了更直觀地了解同類城市和異類城市的綠色智慧發(fā)展情況，本文對安徽綠色智慧城市做了聚類分析，將綠色智慧發(fā)展水平相近的城市歸為一類，便于分析比較。具體方法是借助SPSS軟件，采用系統(tǒng)聚類分析法對綠色智慧發(fā)展情況不同的城市進(jìn)行分類，聚類方法選用Ward聯(lián)接法，距離測度采用平方歐氏距離。根據(jù)聚類分析樹狀圖(圖2)，可以把安徽16個(gè)城市分為四類(表2)。

圖2 安徽16個(gè)城市聚類分析

表2 安徽16個(gè)城市的分類情況

第一類城市是合肥市。作為安徽省的省會，合肥市高度重視城市的建設(shè)發(fā)展，在綠色智慧發(fā)展評價(jià)中綜合得分0.698 5，遠(yuǎn)高于第二名的得分(0.487 1)，其他得分也基本靠前，各方面發(fā)展較為均衡，在安徽綠色智慧城市建設(shè)上屬于領(lǐng)跑者。

第二類城市包括蚌埠、馬鞍山、蕪湖、銅陵4個(gè)城市。這類城市主要分布在皖南地區(qū)或者江淮之間。在國家發(fā)布智慧城市建設(shè)試點(diǎn)之后，這些城市的政府部門開始規(guī)劃城市建設(shè)方案，積極吸取發(fā)達(dá)城市智慧發(fā)展成功經(jīng)驗(yàn)，為智慧與綠色融合發(fā)展打好基礎(chǔ)。目前，這類城市信息設(shè)備不斷升級，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好，政府辦事效率明顯提高，市民環(huán)保意識不斷增強(qiáng)。總體來說，這類城市綠色智慧發(fā)展較好，屬于綠色智慧城市建設(shè)的追趕者。

第三類城市包括淮北、亳州、宿州、阜陽、淮南、滁州、六安、宣城、安慶9個(gè)城市。這類城市基本上分布在皖北或遠(yuǎn)離省會的地區(qū)，交通不便造成綠色智慧城市建設(shè)較緩慢。與發(fā)達(dá)地區(qū)相比，其信息基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備落后，政府電子政務(wù)工程有待發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)和無線電設(shè)備覆蓋率較低，高新技術(shù)研發(fā)投入不足，能源利用率較低，環(huán)保形勢不容樂觀，經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍以傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有待升級。這類城市的綠色智慧發(fā)展起步較晚，屬于綠色智慧城市建設(shè)的起步者。

第四類城市包括池州和黃山。這兩個(gè)城市都是旅游城市，主要以旅游業(yè)帶動經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色智慧城市建設(shè)發(fā)展較好，但仍存在綠色與智慧發(fā)展不均衡問題，即在大力開發(fā)旅游業(yè)的同時(shí)沒有重視智能技術(shù)的應(yīng)用。因此，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)制定詳細(xì)的戰(zhàn)略部署和城市規(guī)劃，大力發(fā)展智慧產(chǎn)業(yè)、智慧應(yīng)用和智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綠色與智慧的協(xié)同發(fā)展。

五、結(jié)論與建議

為了更好地了解安徽綠色智慧城市發(fā)展情況，本文對選取的16個(gè)城市進(jìn)行了聚類分析，結(jié)果顯示，這16個(gè)城市被分為四類，在與之前熵權(quán)評價(jià)結(jié)論對比后發(fā)現(xiàn)：除了黃山、池州、亳州、淮南的聚類分析結(jié)果與熵權(quán)評價(jià)結(jié)果有所不同外，其他城市排序結(jié)果均具有較好的一致性。在熵權(quán)評價(jià)中黃山排名第4，而在聚類分析中其與排名居中的池州同屬第四類；熵權(quán)評價(jià)排名靠后的亳州、淮南與排名居中的淮北、宿州、阜陽、滁州、六安、宣城、安慶同屬第三類。這主要是因?yàn)榫垲惙治龇ㄊ前涯繕?biāo)數(shù)據(jù)放入少數(shù)相對同源的組或類里，是根據(jù)研究需要而設(shè)定的準(zhǔn)則來進(jìn)行分類的。本文采用個(gè)案聚類分析法，距離測度采用平方歐氏距離，所采用的測度方法對聚類分析結(jié)果是有影響的?？傮w而言，本文采用熵權(quán)評價(jià)方法，得到安徽16個(gè)城市的綠色智慧發(fā)展相對位次，能客觀地反映這些城市的綠色智慧建設(shè)水平。根據(jù)上述城市的具體建設(shè)情況和評估分析結(jié)果，就如何建設(shè)綠色智慧城市提出如下建議。

(一)政府層面做好頂層設(shè)計(jì)

綠色智慧城市建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，城市規(guī)劃是建設(shè)的前提?，F(xiàn)階段，很多城市都缺乏完整的綠色智慧城市建設(shè)頂層設(shè)計(jì)，導(dǎo)致建設(shè)盲目跟風(fēng)，忽視了當(dāng)?shù)匚幕彤a(chǎn)業(yè)特色，造成治標(biāo)不治本的局面，城市建設(shè)未達(dá)到預(yù)期效果。建設(shè)一流的綠色智慧城市，需要制定科學(xué)合理的規(guī)劃方案，同時(shí)要動態(tài)調(diào)整，層層落實(shí)。此外，要打破部門之間的條塊分割，設(shè)立一個(gè)專門機(jī)構(gòu)統(tǒng)籌運(yùn)作，全面貫徹綠色理念，統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)綠色智慧城市建設(shè)的各個(gè)方面。同時(shí)，加強(qiáng)政務(wù)信息公開，利用信息感知、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)平臺等智能技術(shù)，樹立以人為本的綠色發(fā)展理念，提高政府部門辦事效率，降低行政管理成本，逐步形成信息共享、一體化、智能化、綠色化的管理模式。

(二)集聚創(chuàng)新要素，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級

改變傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展模式并以創(chuàng)新要素促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級，是綠色智慧城市建設(shè)的根本途徑。要改革創(chuàng)新體制，發(fā)展高端產(chǎn)業(yè)，適當(dāng)引進(jìn)新技術(shù)，加大政府扶持力度，通過提供低息甚至無息貸款來吸引創(chuàng)業(yè)者，有效整合各種資源，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展。創(chuàng)新要素的集聚離不開人才的引進(jìn)，可通過與科研機(jī)構(gòu)、高等院校合作，建立創(chuàng)新人才輸送渠道。企業(yè)應(yīng)制定科研獎勵制度，提供住房補(bǔ)貼；政府應(yīng)解決創(chuàng)新人才的落戶問題，為其子女入學(xué)提供優(yōu)惠政策，同時(shí)健全醫(yī)療保障政策，為人才的引進(jìn)與開發(fā)保駕護(hù)航。在公共服務(wù)方面，要建立科技服務(wù)中心和創(chuàng)新投資機(jī)構(gòu)，為綠色智慧城市建設(shè)的研發(fā)工作提供資金保障。

(三)加強(qiáng)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升綜合實(shí)力

基礎(chǔ)設(shè)施的完善是建設(shè)綠色智慧城市的前提。應(yīng)通過及時(shí)的信息溝通，讓公眾在出行前了解全市基礎(chǔ)設(shè)施的利用情況，合理分配時(shí)間并合理選擇交通工具，避免時(shí)間和資源的浪費(fèi)，從而智能化滿足公眾的需求。抓住互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的契機(jī)，鼓勵各大運(yùn)營商構(gòu)建具有國際先進(jìn)水平的數(shù)據(jù)平臺，提高互聯(lián)網(wǎng)覆蓋率，為城市建設(shè)提供“綠色通道”。一方面，推動物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對公共交通、醫(yī)療系統(tǒng)、環(huán)境質(zhì)量、政務(wù)信息的立體感知，為城市的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供信息支持；另一方面，以信息化驅(qū)動綠色智慧城市建設(shè)，秉承綠色理念，建立更加適宜的生活環(huán)境，采用智能技術(shù)對互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心等基礎(chǔ)信息平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為公眾提供更及時(shí)、更高效、更智能的服務(wù)。

(四)運(yùn)用智能技術(shù)推進(jìn)節(jié)能減排

運(yùn)用智能技術(shù)解決城市發(fā)展中出現(xiàn)的環(huán)境問題。鼓勵企業(yè)運(yùn)用智能技術(shù)開發(fā)新能源，提升能源利用效率，實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)中智慧與綠色的完美融合。智慧城市的綠色發(fā)展不僅要求人類生活的環(huán)境是綠色的，而且還要求城市的發(fā)展是低碳的。因此，必須順應(yīng)綠色智慧城市建設(shè)需求，大力推動節(jié)能減排，促進(jìn)城市低碳發(fā)展。各城市要積極推動技術(shù)創(chuàng)新，大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)，以智能技術(shù)、綠色技術(shù)推動城市經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，提高環(huán)境承載力，進(jìn)而加快綠色智慧城市建設(shè)的步伐。