基于AHP法的智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系研究

譚文安,王政權(quán)

(上海第二工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院,上海201209)

0 引言

隨著中國(guó)城市化的迅速發(fā)展,人口膨脹給城市帶來了一系列的社會(huì)問題。越來越多的城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)了交通擁堵、能源緊缺、供水不足、環(huán)境污染等問題。這無疑加重城市負(fù)擔(dān),制約城市化發(fā)展,給人們的生活和出行帶來不便。為了解決城市快速發(fā)展帶來的負(fù)面影響,政府通過運(yùn)用信息和通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),監(jiān)控和管理交通運(yùn)輸系統(tǒng)、發(fā)電站、供水網(wǎng)絡(luò)、垃圾處理、學(xué)校、圖書館、醫(yī)院和其他社區(qū)服務(wù),以達(dá)到與城市居民建立聯(lián)系,建設(shè)智慧型城市的目的[1]。智慧社區(qū)是智慧城市的基本單元,是居民日常生活的基本場(chǎng)所。建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型智慧社區(qū)是建設(shè)智慧城市的細(xì)胞工程,是探索環(huán)保新道路的重要舉措,是提升居民幸福感、參與感,保護(hù)居民環(huán)境權(quán)益的具體實(shí)踐[2]。

為了研究如何提升智慧社區(qū)居民生活環(huán)境質(zhì)量,朱群芳[3]提出構(gòu)建環(huán)境友好型社區(qū)發(fā)展指標(biāo)體系,從低碳、環(huán)保、便捷管理等方面劃分指標(biāo)并給出指標(biāo)權(quán)重參考建議。曹雪芝[4]使用GIS手段對(duì)微觀尺度下住宅區(qū)的人居環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析并建立人居環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。趙強(qiáng)[5]提出健康生態(tài)社區(qū)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。當(dāng)前這些環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)選取難以做到面面俱到、覆蓋社區(qū)居民日常生活出行的需求,同時(shí)在二級(jí)或三級(jí)指標(biāo)層上,由于指標(biāo)選取過于復(fù)雜,又出現(xiàn)多個(gè)指標(biāo)強(qiáng)線性相關(guān)的情況。

因此,本文基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),以“社區(qū)環(huán)境質(zhì)量”為關(guān)鍵詞,從中國(guó)知網(wǎng)獲取社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和治理發(fā)展現(xiàn)狀的相關(guān)高頻關(guān)鍵詞,采用計(jì)量可視化分析技術(shù)得出關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),如圖1所示。從關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖和聚類分析兩方面來看,社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究主要集中在“綠色社區(qū)、公共空間、社區(qū)安全”等方面。本文遵照科學(xué)性、規(guī)范性、可操作性的原則從社區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)(B1)、生態(tài)環(huán)境(B3)、公共服務(wù)(B2)、節(jié)能減排(B4)4個(gè)方面[6]選取12個(gè)指標(biāo)建立智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,利用專家調(diào)查法對(duì)各指標(biāo)之間的重要程度進(jìn)行打分構(gòu)造了判斷矩陣,在確定的打分標(biāo)準(zhǔn)前提下,通過層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)求得指標(biāo)權(quán)重,為了避免指標(biāo)判斷矩陣中可能出現(xiàn)的邏輯性錯(cuò)誤,后續(xù)對(duì)判斷矩陣進(jìn)行了一致性檢驗(yàn),證明該環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系沒有邏輯性錯(cuò)誤。

圖1 社區(qū)環(huán)境質(zhì)量關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.1 Co-occurrencenetwork on community environmental quality keyword

1 智慧社區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 社區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則

長(zhǎng)久以來,我國(guó)的社區(qū)規(guī)劃發(fā)展不完善,對(duì)居民日常生活需求關(guān)注不夠,導(dǎo)致社區(qū)環(huán)境質(zhì)量較差。因此,選取環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮居民的日?；顒?dòng)范圍,立足于居民的身體健康和安全。

(1)系統(tǒng)性原則：建立指標(biāo)體系時(shí),從可持續(xù)發(fā)展這一核心思想出發(fā),充分考慮影響社區(qū)環(huán)境質(zhì)量的因素,構(gòu)建自上而下、層層深入的評(píng)價(jià)體系,反映社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

(2)準(zhǔn)確性原則：評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是評(píng)價(jià)對(duì)象的內(nèi)涵和外延,只有準(zhǔn)確評(píng)價(jià)對(duì)象,才能科學(xué)客觀地評(píng)價(jià)智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量的狀態(tài)及水平。

(3)科學(xué)性和可操作性原則：真實(shí)、客觀的環(huán)境指標(biāo)體系是科學(xué)性和可操作性的統(tǒng)一,指標(biāo)選取應(yīng)具有科學(xué)性且易于量化,以便評(píng)價(jià)指標(biāo)具有可比性。

(4)全面性原則：選取能夠兼顧居民日常生活、自然環(huán)境和人身安全的指標(biāo)。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

縱觀國(guó)內(nèi)外城鎮(zhèn)社區(qū)的建設(shè)和發(fā)展歷史,隨著人口、路網(wǎng)、商業(yè)設(shè)施等密度變大,城區(qū)居民在工作日呈現(xiàn)兩點(diǎn)一線的發(fā)展趨勢(shì),而在非工作日居民活動(dòng)的熱點(diǎn)區(qū)域絕大部分在離家距離2 km以內(nèi)[7]。智慧社區(qū)作為一個(gè)統(tǒng)籌公共管理、B2和商業(yè)服務(wù)等資源的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng),是結(jié)合社區(qū)居民“生活圈”理論的大膽實(shí)踐。因此,本文結(jié)合智慧社區(qū)旨在為居民提供精細(xì)的服務(wù)感知,倡導(dǎo)居民共同參與社區(qū)治理的先進(jìn)理念,查閱各地區(qū)人居環(huán)境評(píng)價(jià)研究成果、政府生態(tài)社區(qū)評(píng)審指標(biāo)[8-10],構(gòu)建了智慧社區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,如表1所示。

1.2.1 B 1指標(biāo)

B1是優(yōu)質(zhì)社區(qū)環(huán)境質(zhì)量的保證,合理的規(guī)劃能夠有效地利用社區(qū)資源,保持良好的B3,促進(jìn)社區(qū)的開發(fā)與建設(shè)。B1指標(biāo)選擇了社區(qū)容積率(C11)、綠化率(C12)、日照間距系數(shù)(C13)、人均住宅用地面積(C14)作為二級(jí)指標(biāo)。

表1 智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation indexes on environmental quality of intelligent community

1.2.2 B 2指標(biāo)

B2是維持智慧社區(qū)居民健康生活環(huán)境的必要條件。B2可以根據(jù)其內(nèi)容和形式分為基礎(chǔ)B2、公共安全服務(wù)和社會(huì)B2。B2指標(biāo)選擇了公共設(shè)施完善程度(C21)、周圍道路通達(dá)度(C22)、社區(qū)安全質(zhì)量(C23)和物業(yè)服務(wù)質(zhì)量(C24)4個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

1.2.3 B3指標(biāo)

B3是影響居民生存與發(fā)展的水資源、氣候資源、土地資源、生物資源的總稱,是關(guān)系到社區(qū)持續(xù)發(fā)展的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。B3質(zhì)量是衡量智慧社區(qū)生態(tài)文明建設(shè)的標(biāo)桿,選擇合適的B3指標(biāo)有助于居民認(rèn)清B3問題的復(fù)雜性、長(zhǎng)期性和艱巨性,重視B3的保護(hù)工作。智慧社區(qū)B3指標(biāo)主要有噪聲影響(C33)、空氣質(zhì)量(C35)、水體質(zhì)量(C31)、植物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)及多樣性(C34)和路面清潔程度(C32)。

1.2.4 B 4指標(biāo)

B4是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型智慧社區(qū)的必然選擇。B4指標(biāo)為廢棄物管理與處置(C41)、中水重復(fù)利用(C42)和公共場(chǎng)所節(jié)能(C43)。C41指家庭生活垃圾實(shí)現(xiàn)分類且即時(shí)清運(yùn)或處理,達(dá)到綜合利用的目的。C42指社區(qū)采用節(jié)水型水咀或閥門等節(jié)水器具,設(shè)立獨(dú)立的中水回用系統(tǒng)。C43指社區(qū)采用高效光源、低能耗空調(diào)和采暖設(shè)備節(jié)能,充分利用本地區(qū)的氣候及自然資源添加使用可再生能源。

式中：QA為社區(qū)環(huán)境質(zhì)量得分;wij為指標(biāo)權(quán)重;Tij為居民對(duì)某個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)得分。QA是各指標(biāo)層權(quán)重與居民的評(píng)價(jià)得分表(優(yōu)、良、中、差)之積的綜合值。

2 確定指標(biāo)權(quán)重和評(píng)價(jià)模型

針對(duì)智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量多準(zhǔn)則、難以完全定量的評(píng)價(jià)問題采用AHP法[11]求取智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)因子。為了盡可能減少評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重因子受到主觀因素影響,采用專家調(diào)查法[12]確定指標(biāo)權(quán)重,邀請(qǐng)多位環(huán)境領(lǐng)域?qū)＜医o評(píng)價(jià)指標(biāo)打分,構(gòu)造判斷矩陣,量化評(píng)價(jià)指標(biāo)因子權(quán)重。

2.1 主觀評(píng)價(jià)分值量化

在不容易直接分配權(quán)重的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系里,最常用的是使用兩兩比較的方法。同一準(zhǔn)則層在一定的標(biāo)度下兩兩比較(見表2)。

表2 wij量化表Tab.2 Quantitative value of wij

采用專家調(diào)查法綜合專家意見,對(duì)同一指標(biāo)層打分,通過歸一化計(jì)算最終計(jì)算出各指標(biāo)權(quán)重,并構(gòu)造判斷矩陣如表3～7所示。

表3 環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣A-BiTab.3 Judgment matrix of fi rst-level indicators in environmental quality assessment A-Bi

表4 環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣B 1-C1jTab.4 Judgment matrix of secondary index of environmental quality assessment B 1-C1j

表5 環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣B 2-C2jTab.5 Judgment matrix of secondary index of environmental quality assessment B 2-C2j

表6 環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣B 3-C3jTab.6 Judgment matrix of secondary index of environmental quality assessment B 3-C3j

表7 環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣B 4-C4jTab.7 Judgment matrix of secondary index of environmental quality assessment B 4-C4j

根據(jù)構(gòu)造矩陣計(jì)算特征向量(環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)因子權(quán)重),將矩陣按列歸一化,使列和為1：化得到權(quán)重指標(biāo)征向量的近似值。

2.2 判斷矩陣一致性檢驗(yàn)

根據(jù)以上一級(jí)、二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣計(jì)算得到指標(biāo)因子權(quán)重,然而人們?cè)趯?duì)指標(biāo)重要程度的判斷上可能會(huì)出現(xiàn)偏差,所以需要計(jì)算所有判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)。

式中：CI為一致性檢驗(yàn)指標(biāo);n為判斷矩陣階數(shù);λmax為判斷矩陣最大特征根。

為檢驗(yàn)判斷矩陣能否達(dá)到預(yù)期的一致性,將CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI相比較(見表8),得出檢驗(yàn)系數(shù)CR,在多指標(biāo)判斷矩陣中,只有CR(CI/RI)＜0.1時(shí),判斷矩陣才具有可信度,否則需要重新修正判斷矩陣。

綜上,借助Matlab工具對(duì)5個(gè)判斷矩陣計(jì)算其特征向量w、最大特征根λmax等參數(shù)。結(jié)合表9平均隨機(jī)一致性指標(biāo)可以得出,本次智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重具有較高的可信度。

表8 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Tab.8 Averagerandom consistency index

表9 判斷矩陣一致性檢驗(yàn)分析表Tab.9 Judgment matrix consistency test analysistable

3 應(yīng)用實(shí)例分析

上海市某社區(qū)占地6.8萬m2,建筑面積10萬m2,由3個(gè)自然小區(qū)組成,C11=1.50,C12=35%,轄區(qū)居民約2 100余戶,常住人口5 700余人,地處外環(huán)線以外,東方向上有少數(shù)精密機(jī)械制造、信息材料等企業(yè),西南方向毗鄰大型商業(yè)區(qū),為商業(yè)、工業(yè)、居民混合區(qū)。本文結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法[13]與智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模型對(duì)該社區(qū)進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià),將評(píng)價(jià)系統(tǒng)以優(yōu)、良、中、差作為標(biāo)準(zhǔn),并據(jù)此設(shè)計(jì)社區(qū)環(huán)境質(zhì)量調(diào)查問卷。本次問卷調(diào)查共發(fā)放問卷200份,根據(jù)問卷調(diào)查表的質(zhì)量篩選出130份問卷作為評(píng)價(jià)結(jié)果,以各問卷中單個(gè)指標(biāo)優(yōu)、良、中、差的數(shù)量與問卷數(shù)量的比值作為模糊評(píng)價(jià)模型指標(biāo)的隸屬度Ri。相應(yīng)地,設(shè)置評(píng)價(jià)因素集為：U={B1、B2、B3、B4};U1(B1)={C11、C12、C13、C14};U2(B2)= {C21、 C22、 C23、 C24}; U3(B3)={C31、 C32、 C33、 C34、 C35}; U4(B4) ={C41、C42、C43}。結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)和AHP法得到的社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果如表10所示。

為了能直觀了解居民對(duì)于社區(qū)環(huán)境治理的滿意度,采用百分制V=(90、80、70、60)對(duì)社區(qū)環(huán)境質(zhì)量打分。將數(shù)據(jù)處理后結(jié)合環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模型進(jìn)行計(jì)算,最終得出該社區(qū)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)為74.7,介于良和中之間。結(jié)合問卷調(diào)查結(jié)果分析表明：居民對(duì)社區(qū)環(huán)境質(zhì)量的滿意度不夠,主要體現(xiàn)在噪聲污染和日常出行車輛擁堵兩方面,這該是改善環(huán)境質(zhì)量值得關(guān)注的點(diǎn);B4對(duì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的影響不夠強(qiáng),政府推廣資源節(jié)約、B4型智慧社區(qū),任重而道遠(yuǎn)。

表10 上海市某社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.10 Evaluation index of environmental quality of a community in Shanghai

4 結(jié) 論

本文基于AHP法構(gòu)建了智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,將居民的需求與資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)結(jié)合起來選取合適的指標(biāo),采用主客觀綜合賦權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重。采用專家調(diào)查法并結(jié)合AHP法確定權(quán)重體現(xiàn)了在AI時(shí)代,計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)以人為本的人為中心的計(jì)算的思想,從而實(shí)現(xiàn)AI時(shí)代的計(jì)算機(jī)支持下人機(jī)協(xié)同工作。案例分析采用模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算環(huán)境質(zhì)量指數(shù),反映居民對(duì)環(huán)境污染治理的真實(shí)需求,從而探討社區(qū)環(huán)境治理的策略。

隨著智慧社區(qū)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷深入研究,環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)需要進(jìn)一步深化,例如將B2與智慧養(yǎng)老結(jié)合[14]、B4與智能電網(wǎng)相結(jié)合[15],進(jìn)一步完善智慧社區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。