基于層次分析法的城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

趙 鑫，孫春花，沈 賢

（浙江安聯(lián)檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司，杭州 310052）

城市作為人們生活和工作的重要區(qū)域，其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量關(guān)乎著人類的生存和發(fā)展。城市生態(tài)環(huán)境為人類社會(huì)發(fā)展提供了必要的各種資源，城市綠化、園林等為城市居民休閑娛樂(lè)提供了重要的場(chǎng)所。隨著城市化進(jìn)程的加快，大量人口涌入城市，促進(jìn)了城市發(fā)展，同時(shí)也影響城市生態(tài)環(huán)境。人類生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的各種廢棄物、消耗的自然資源等都對(duì)城市生態(tài)環(huán)境帶來(lái)威脅。很多城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量大不如前，當(dāng)前，城市生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境刻不容緩。城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)需要有針對(duì)性，應(yīng)厘清影響城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的因素，對(duì)癥下藥，采取有效的保護(hù)措施。因此，在城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)中，有必要開(kāi)展城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。層次分析法是運(yùn)籌學(xué)的重要理論，將跟決策有關(guān)的因素分解，使之成為多個(gè)目標(biāo)、準(zhǔn)則，再結(jié)合定性與定量分析了解各目標(biāo)、準(zhǔn)則對(duì)目標(biāo)因素的影響。層次分析法適用于處理決策問(wèn)題。城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)為城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策參考，在對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，要了解城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響因素的具體影響，以便分清輕重，采用合適的生態(tài)環(huán)境保護(hù)方法。

1 層次分析法

層次分析法起源于美國(guó)，主要用于解決復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)問(wèn)題。通過(guò)構(gòu)建判斷矩陣，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最終獲取層次指標(biāo)。一級(jí)指標(biāo)權(quán)重與二級(jí)指標(biāo)權(quán)重相乘，得到最終復(fù)合權(quán)重。層次分析法主要有4 個(gè)步驟。

一是構(gòu)建判斷矩陣。判斷矩陣可以表示為：

其中，aij×aij=1。

城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)比較復(fù)雜，涉及多種指標(biāo)，因此需要對(duì)打分?jǐn)?shù)值進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算方法為：

式中：ri為歸一化結(jié)果；ai為評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)；amax為評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)最大值；amin為評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)最小值。

判斷矩陣評(píng)分方法有三角法和1-9 標(biāo)度法，后者操作簡(jiǎn)單，被廣泛使用。本文使用1-9 標(biāo)度法進(jìn)行指標(biāo)打分。歸一化后數(shù)據(jù)按照1-9 標(biāo)度法進(jìn)行處理，得到判斷矩陣。

二是計(jì)算判斷矩陣特征向量w及最大特征根λmax。

三是一致性檢驗(yàn)。對(duì)于維數(shù)n＞2 的判斷矩陣，要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。判斷矩陣一致性檢驗(yàn)的計(jì)算方法為：

式中：CI為一致性指標(biāo)；RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

若CI≤0.1，則說(shuō)明判斷矩陣滿足要求，否則重新設(shè)計(jì)判斷矩陣。

四是復(fù)合權(quán)重計(jì)算。它是指層次結(jié)構(gòu)中一級(jí)指標(biāo)權(quán)重與對(duì)應(yīng)二級(jí)指標(biāo)權(quán)重相乘，得出最終復(fù)合權(quán)重。

2 城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系研究比較多，文獻(xiàn)[1-4]指出，當(dāng)前，城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)涉及自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)環(huán)境。自然環(huán)境包含大氣質(zhì)量、噪聲、生活污水處理、工業(yè)廢物處理、尾氣排放和人均綠化面積；社會(huì)環(huán)境包括人口密度、高層次人才、受教育程度、人均生活用水、人均生活用電、人均用氣和人均道路長(zhǎng)度；經(jīng)濟(jì)環(huán)境包括第三產(chǎn)業(yè)比重、土地利用率、建設(shè)用地比例、全員勞動(dòng)生產(chǎn)率和萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）能耗。隨著生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，有必要對(duì)原有指標(biāo)進(jìn)行完善。經(jīng)優(yōu)化，自然環(huán)境方面包括濕度、降雨、PM2.5、廢氣和人均綠化；社會(huì)方面包括人口密度、人均GDP、高科技人才數(shù)量、大學(xué)生數(shù)量、人均用電、人均道路長(zhǎng)度、人均用氣量和人均醫(yī)療保障；經(jīng)濟(jì)方面包括第三產(chǎn)業(yè)比重、工業(yè)用地比重、住房補(bǔ)貼、土地利用率、全員勞動(dòng)生產(chǎn)率和GDP 能耗；政策方面包括政策完善和標(biāo)準(zhǔn)制定。

3 基于層次分析法的城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

3.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系如圖1 所示。

圖1 城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

一級(jí)指標(biāo)有4 個(gè)，即自然環(huán)境、社會(huì)方面、經(jīng)濟(jì)方面和政策方面，二級(jí)指標(biāo)共計(jì)21 個(gè)。

3.2 權(quán)重計(jì)算

按照層次分析法計(jì)算步驟，本次評(píng)價(jià)聘請(qǐng)20 名專家進(jìn)行指標(biāo)打分。結(jié)合打分結(jié)果，根據(jù)歸一化方法和1-9 標(biāo)度法，得到相應(yīng)判斷矩陣。根據(jù)層次分析法計(jì)算步驟，得到復(fù)合權(quán)重，如表1所示。

表1 復(fù)合權(quán)重

層次分析法計(jì)算結(jié)果表明，一級(jí)指標(biāo)中，社會(huì)方面影響最大，權(quán)重為0.342，其次為自然環(huán)境，權(quán)重為0.316。從二級(jí)指標(biāo)中來(lái)看，自然環(huán)境方面，廢氣影響最大，權(quán)重為0.238；社會(huì)方面，人均GDP影響最大，權(quán)重為0.207；經(jīng)濟(jì)方面，住房補(bǔ)貼影響最大，權(quán)重為0.312；政策方面，政策完善影響最大，權(quán)重為0.667。復(fù)合權(quán)重方面，影響最大的為政策完善，權(quán)重為0.100 7，其次為廢氣，權(quán)重為0.075 2。

3.3 模糊綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

為進(jìn)行城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，本文將層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法合理地結(jié)合，建立相應(yīng)模糊綜合評(píng)價(jià)模型[5]。模糊綜合評(píng)價(jià)模型主要涉及5 個(gè)計(jì)算步驟。

一是城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系構(gòu)建。根據(jù)層次分析法分析結(jié)果，得到一級(jí)指標(biāo)有4 個(gè)，即自然環(huán)境、社會(huì)方面、經(jīng)濟(jì)方面和政策方面。二是評(píng)語(yǔ)集構(gòu)建。為評(píng)價(jià)城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，采用五等級(jí)評(píng)價(jià)法，其分別為優(yōu)、良、中等、差、極差，對(duì)應(yīng)數(shù)值范圍為（0.8，1.0]、（0.6，0.8]、（0.4，0.6]、（0.2，0.4]和[0.0，0.2]。三是二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)。假設(shè)有N個(gè)專家對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，構(gòu)建評(píng)語(yǔ)集P={P1,P2,P3,P4,P5}，計(jì)算相應(yīng)的隸屬度Rij。四是一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)。將一級(jí)指標(biāo)權(quán)重與對(duì)應(yīng)二級(jí)指標(biāo)權(quán)重相乘，得出最終復(fù)合權(quán)重，作為評(píng)價(jià)結(jié)果。五是綜合評(píng)價(jià)。采用合理的計(jì)算方法，得出城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

基于模糊綜合評(píng)價(jià)模型，聘請(qǐng)20 名專家進(jìn)行指標(biāo)打分。城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的各二級(jí)指標(biāo)隸屬度如表2 所示。

表2 城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)各二級(jí)指標(biāo)隸屬度

以自然環(huán)境方面的濕度、降水、PM2.5、廢氣、人均綠化等指標(biāo)為例，根據(jù)表2 數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算，自然環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果為：

同理，可計(jì)算社會(huì)方面、經(jīng)濟(jì)方面、政策方面的評(píng)價(jià)結(jié)果。

社會(huì)方面評(píng)價(jià)結(jié)果為：

經(jīng)濟(jì)方面評(píng)價(jià)結(jié)果為：

根據(jù)最大值原則，自然環(huán)境評(píng)價(jià)值為0.610 20，社會(huì)方面評(píng)價(jià)值為0.660 31，經(jīng)濟(jì)方面評(píng)價(jià)值為0.627 94，政策方面評(píng)價(jià)值為0.603 45。按照綜合評(píng)價(jià)，得到城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果：K={0.597 808 07,0.535 399 12,0.568 091 04,0.537 760 31,0.595 292 15}。根據(jù)最大值原則，該城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)值為0.597 808 07，說(shuō)明城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于中等水平。一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，當(dāng)前，該城市整體表現(xiàn)良好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文使用層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于中等水平。在城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)中，應(yīng)該從自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和政策等角度入手，提升綜合管理水平，增強(qiáng)居民的幸福感。