基于云模型的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)效能評估研究*

尹柯

南京森林警察學院治安學院 江蘇 南京 210023

引言

為了完善高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全的治理體系，提高新建生態(tài)安全的治理能力，有必要建立科學的效能評價方法對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的生態(tài)安全建設(shè)的成果進行客觀評價。通過評估模型分析出對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)產(chǎn)生影響的積極因素和不利因素，以此推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，并在實踐中取得更為合理的成效。

目前，在生態(tài)安全建設(shè)研究領(lǐng)域，國內(nèi)外學者的研究主要側(cè)重兩個角度。一是對區(qū)域生態(tài)安全建設(shè)評價體系的研究，何旅娜等[1]基于云南省生態(tài)文明建設(shè)現(xiàn)狀結(jié)合云南省在簡稱“一帶一路”中的發(fā)展定位，分析了對生態(tài)安全建設(shè)產(chǎn)生影響的關(guān)鍵指標因子并以此構(gòu)建了評估指標體系。Wang Xinyu[2]等則通過篩選評價指標的方法建立了針對中國西部貧困山區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的評價指標體系。這一類研究主要以生態(tài)文明建設(shè)的成效作為評估的研究對象，只是將生態(tài)安全建設(shè)評價相關(guān)的影響因素作為整個生態(tài)文明建設(shè)評價體系中的一個部分來分析，對生態(tài)安全建設(shè)評價的針對性研究較少。第二類研究是對生態(tài)安全建設(shè)評價方法的研究，主要通過建立各類模型理論對生態(tài)安全建設(shè)以及生態(tài)安全屏障建設(shè)的成果和成效進行評估，如運用層次分析法與德爾菲法對2012-2018 年黃河流域9省（區(qū)）生態(tài)文明建設(shè)水平進行分析[3]；運用PSR模型框架對某一地區(qū)的生態(tài)安全建設(shè)及生態(tài)安全屏障建設(shè)的現(xiàn)狀進行評價與評估[4]。上述研究主要是評估生態(tài)安全建設(shè)的效率、成績和績效，無法有效地反映當前生態(tài)安全建設(shè)達到預期建設(shè)目標的程度。

云模型在傳統(tǒng)數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了定性的語言描述與定量的數(shù)值之間的有效轉(zhuǎn)換，較為客觀地反映了評估指標的特征，使效能評估的結(jié)果更加有效和精準。因此，本文將根據(jù)云模型理論的特點，結(jié)合高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)不同于一般地區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的獨特區(qū)別，確立相關(guān)參數(shù)及加權(quán)綜合云的表達式，從定性與定量相互轉(zhuǎn)換的角度構(gòu)建一個高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)可調(diào)性效能評估模型。

1 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)效能評估體系的構(gòu)建

1.1 研究對象

近年來，國內(nèi)各地的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的經(jīng)濟得到了快速的發(fā)展，但在發(fā)展的過程中往往忽視了園區(qū)的生態(tài)功能，導致生產(chǎn)功能被過度利用，而生態(tài)修復系統(tǒng)和生態(tài)服務功能大大降低，甚至嚴重威脅到高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)周圍區(qū)域生態(tài)安全的建設(shè)。特別是由于園區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的特殊性等因素所產(chǎn)生的負面影響，造成高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)環(huán)境具有的先天性脆弱性與敏感性，進而成為國內(nèi)生態(tài)安全建設(shè)的重點區(qū)域[5]。

1.2 指標體系的構(gòu)建

生態(tài)安全建設(shè)的效能，一般指的是建設(shè)的功能和功效，這里就是指高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的功能和功效，即高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)在生態(tài)文明建設(shè)的過程中，生態(tài)安全建設(shè)達到或?qū)崿F(xiàn)建設(shè)預定目標的程度。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)地緣遼闊，生態(tài)建設(shè)的需求較為復雜，對應效能評估指標體系的確定就需要綜合考慮多方面的因素。因此，本文從高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的實際需求與特點出發(fā)，參考中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《國家生態(tài)文明建設(shè)示范縣市建設(shè)指標》及國內(nèi)外生態(tài)安全建設(shè)方面相關(guān)的研究成果[6-8]。通過分析近十年來高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)整體及下屬地州市生態(tài)安全建設(shè)分布特征和變化規(guī)律，根據(jù)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的實際建設(shè)水平與評估數(shù)據(jù)的可得性，構(gòu)建出高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的效能評價指標體系，具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)效率評價指標體系表

2 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)效能評估模型的構(gòu)建

2.1 正態(tài)云模型簡介

本研究所采用的正態(tài)云模型是云模型的一種，主要用于實現(xiàn)定性描述與定量值之間相互轉(zhuǎn)化。該模型具有定性概念用定量表達的數(shù)字特征，通常用期望（Ex）、熵（En）和超熵（He）來表征。正態(tài)云模型主要用期望值（Ex）、熵（En）和超熵（He）三個函數(shù)來表征。云生成算法，主要包括兩種：正向云生成算法（以下簡稱正向云法）和逆向云生成算法（以下簡稱逆向云法）。正向云法實現(xiàn)的是對描述性語言向確定數(shù)值的轉(zhuǎn)化，而逆向運法則是通過確定的數(shù)值來反向推演出描述性評價的過程。云模型是基于正態(tài)分布函數(shù)構(gòu)建出的模型，因此該模型具有廣泛的普適性特征。

2.2 模型構(gòu)建

2.2.1 確定評語集。在表1中可以看到，生態(tài)安全建設(shè)效能評估指標以定性指標為主，而定性指標在分析時很難有效地進行客觀的計算和取值，需要將描述性的指標轉(zhuǎn)換為定量的指標或定量區(qū)間。通過一維云模型，將定性評語指標參照性地轉(zhuǎn)化為定量評語指標，構(gòu)建量化的生態(tài)安全建設(shè)效能評價云模型集。本文根據(jù)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)系統(tǒng)效能評估標準，將設(shè)定評語等級及對應分值為：非常差[0，4]、較差[4，6]、一般[6，8]、較好[8，9]和非常好[9，10]，He值為0.03。由此，可以分析得到高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)的標準云的數(shù)字特征，如表2所示：

根據(jù)以上數(shù)據(jù)用Matlab得到標準云圖。

2.2.2 指標權(quán)重的確定。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全建設(shè)效能評估指標體系確定后，需要對指標體系中不同級別的指標進行隸屬度的判斷，以確定不同層級指標之間的關(guān)系。本文采用層次分析法來計算不同指標因子的權(quán)重，首先采用9級標度法[9]對同一層級的指標因子的重要性進行對比分析，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建判斷矩陣，再對該判斷矩陣進行一致性檢驗后，計算出指標的權(quán)重值。

2.2.3 指標云模型的確定。根據(jù)研究的對象和需求，聘請專家對每個評價指標進行安全性評價，再根據(jù)逆向云發(fā)生器公式獲得單個指標的云模型。

獲得樣本的均值：

樣本方差：

期望值：

同時由樣本均值可得熵：

由樣本方差和超熵可得：

2.2.4 根據(jù)云模型圖分析評估結(jié)果。在獲得二級指標的云模型以及相應的指標權(quán)值后，使用公式6-8計算出上一級指標的云模型。其中Ex、En、He為第n-1層評價指標的云模型；，，…，分別為第n層各評價指標因子云模型的期望值；，，…，分別為第n層各指標評價云模型的熵；，，…，分別為第n層所有評價指標云模型的超熵；i為第n層指標的個數(shù)；，，…，為第n層相關(guān)指標的權(quán)重。由此計算出最上層指標的云模型。

最后再將最上層指標的云模型轉(zhuǎn)化為云圖驗證整個系統(tǒng)的評估級別。

3 結(jié)果與分析

本文以江蘇省某高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的生態(tài)安全文明建設(shè)為例，結(jié)合層次分析法、云理論等研究方法，對該地區(qū)在2012-2020年間的生態(tài)安全建設(shè)因子進行合理有效的結(jié)果分析?，F(xiàn)根據(jù)其相關(guān)生態(tài)安全成效的具體數(shù)據(jù)，用表1的評估指標體系及云模型進行準確性和有效性驗證，具體過程如下。

按照上述構(gòu)建的生態(tài)安全建設(shè)效能評估指標體系，先組織專家組，要求依據(jù)層次分析法1-9標度法，對各指標項進行安全評價，同時建立各層級評價指標的判斷矩陣。再計算各層指標的判斷矩陣值，進而得到指標的權(quán)重向量并進行一致性驗證。在得到單個指標相對于上一級指標的權(quán)重值后，為了保證指標權(quán)重的有效性，仍需要計算出單個指標對于最上層指標的權(quán)重值。因此，進行層次總排序的分析，即計算各級指標相對于最上層指標的權(quán)重。

根據(jù)表2定義的風險標準等級，請專家對每個指標進行分析后打分，并用公式1-5計算二級指標的云模型特征（Ex，En，He），得到如表3。

表3 二級指標云模型特征表

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，由公式6-8計算出一級指標的云 模型，如表4所示。

表4 一級指標云模型特征表

同理，根據(jù)表4的數(shù)據(jù)計算出該高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全文明建設(shè)效能評價的綜合云模型為（8.9543, 0.3785, 0.2512），做出云圖如圖1：

圖1 某高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全文明建設(shè)成效云圖

通過圖1，可以看出該高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全文明建設(shè)效能的評價值主要落在[9]這個區(qū)間，與“非常好”評價值的云圖吻合，也就是說在“非常好”這個效能評價中，這一結(jié)論與專家結(jié)果和調(diào)查得到的情況一致。該綜合效能評價的云模型的熵和超熵較小，證明云的分布比較集中，意見較為統(tǒng)一，評價結(jié)果比較可靠。該效能評價模型能夠在定量計算的基礎(chǔ)上，通過云模型將評估結(jié)果轉(zhuǎn)換為直觀的可視化圖形，更加有利于后期的研判和預測。

4 結(jié)束語

相對于傳統(tǒng)的效能評價方法，本文探討的評價模型更加注重于評價語言的隨機性和模糊性，評價結(jié)果的可靠性和真實性也更加理想。本文以云理論對生態(tài)安全文明建設(shè)效能評估云模型進行研究，并以該高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全文明建設(shè)為案例，采用基于云模型的評估分析模型探討該地區(qū)生態(tài)安全文明建設(shè)的可控性。實驗結(jié)果顯示：

①構(gòu)建的效能評估云模型在通過相關(guān)參數(shù)的設(shè)定和計算分析，可以大大改進生態(tài)安全文明建設(shè)評價當中主觀性因素的影響,表現(xiàn)了很好的準確性和實用性。②雖然該效能評估模型在該高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)安全文明建設(shè)效能評估過程表現(xiàn)了很好的準確性和實用性，但由于條件限制，在不同云模型對比研究方面，還有待進一步的論證和研究。