基于熵值法的綠色公路“四新技術(shù)”適宜性

鄭 佳

（黃山市公路管理服務(wù)中心,安徽 黃山 245000）

0 前言

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2021年碳排放總量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)碳排放總量世界第一，而交通系統(tǒng)所產(chǎn)生的碳排放占總排放量的1/3，甚至還存在上升趨勢(shì)，而降低碳排放的有效手段便是應(yīng)用四新技術(shù)。四新技術(shù)種類(lèi)繁多，相關(guān)企業(yè)需要以實(shí)際情況為準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行選擇。因此，如何以實(shí)際情況為準(zhǔn)，選擇適宜的四新技術(shù)是公路建設(shè)企業(yè)的核心問(wèn)題，而構(gòu)建評(píng)價(jià)四新技術(shù)適宜性的評(píng)價(jià)指標(biāo)便成了評(píng)價(jià)四新技術(shù)的適宜性的前提。下文首先對(duì)綠色公路建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并結(jié)合現(xiàn)狀提出四新技術(shù)適宜性評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建原則。

1 綠色公路建設(shè)現(xiàn)狀

截至2021年，交通運(yùn)輸已經(jīng)超過(guò)居民生活以及工業(yè)生產(chǎn)成為第一大耗能因素。當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式在不斷變革，使得公路建設(shè)方式也在不斷革新。建設(shè)中，生態(tài)環(huán)境保護(hù)逐漸被人們所重視，這便對(duì)傳統(tǒng)公路建設(shè)行業(yè)提出了更為嚴(yán)格的要求，需要傳統(tǒng)公路建設(shè)者摒棄傳統(tǒng)粗放式建設(shè)的方式，積極推動(dòng)綠色理念、節(jié)能技術(shù)以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)在公路建設(shè)中的發(fā)展與應(yīng)用。而“四新技術(shù)”（新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，為方便論述下文均以“四新技術(shù)”指代）則是國(guó)家推進(jìn)綠色公路建設(shè)、節(jié)能低碳可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

在綠色性能評(píng)價(jià)方面，通常會(huì)基于人的經(jīng)驗(yàn)以及知識(shí)，將綠色公路評(píng)價(jià)系統(tǒng)的指標(biāo)分為社會(huì)類(lèi)、經(jīng)濟(jì)類(lèi)以及環(huán)境類(lèi)，并利用層次就分析法、模糊邏輯法對(duì)各個(gè)指標(biāo)的影響程度、綜合性能水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者以上述流程為基礎(chǔ)采用了不同方法構(gòu)建模型。國(guó)內(nèi)學(xué)者嚴(yán)靜利用德?tīng)柗品ㄒ约癆HP法，以定量、定性兩種形式對(duì)權(quán)重問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)討論[1]。李聰則選擇對(duì)事先所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，基于逼近理想點(diǎn)的方法進(jìn)行計(jì)算，最后通過(guò)比對(duì)最優(yōu)、最劣方案的形式確定所采集數(shù)據(jù)中的正理想點(diǎn)以及負(fù)理想點(diǎn)，使用最優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行求解，得到指標(biāo)的權(quán)重與方案的評(píng)價(jià)結(jié)果[2]?；谏鲜龇治隹煽闯?，不同學(xué)者采用的評(píng)價(jià)分析方法各不相同，但多指標(biāo)、多因素方法在整體評(píng)價(jià)中的占比較高，采用較多的方法有AHP層次分析法、模糊評(píng)價(jià)法等。

結(jié)合目前國(guó)內(nèi)諸多省份的公路建設(shè)情況可知，當(dāng)前綠色公路建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，各個(gè)省份已經(jīng)以實(shí)際情況為準(zhǔn)、因地制宜地建設(shè)了一批低碳、景觀、生態(tài)公路的示范工程，已經(jīng)將“四新”技術(shù)進(jìn)行推廣并應(yīng)用到實(shí)際建設(shè)中?！八男录夹g(shù)”對(duì)于公路建設(shè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展至關(guān)重要，能夠有效提高公路的節(jié)能減排性能，并節(jié)約建設(shè)中所消耗的資源。此種技術(shù)的創(chuàng)新、工藝的創(chuàng)新為公路建設(shè)行業(yè)注入了強(qiáng)大的生命力。比如當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的BIM管理技術(shù)，該管理模式將信息技術(shù)與建設(shè)工程進(jìn)行了結(jié)合，管理人員能夠利用BIM管理模式極大程度上提高資源利用率，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)籌化管理。先進(jìn)的工程沿線綠色防護(hù)技術(shù)為公路工程提供了良好的建設(shè)環(huán)境。材料方面的創(chuàng)新則是進(jìn)一步加強(qiáng)了綠色理念在公路建設(shè)中的應(yīng)用。

從上述分析可看出，“四新”已經(jīng)全方位應(yīng)用至各項(xiàng)工程中。對(duì)于公路技術(shù)建設(shè)工程而言，“四新”技術(shù)種類(lèi)繁多，難以將其全部應(yīng)用到綠色公路建設(shè)中，因此便需要采取科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法，基于綠色公路建設(shè)的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的“四新”技術(shù)，進(jìn)而達(dá)到提高公路建設(shè)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

2 基于熵值法綠色公路四新技術(shù)適宜性評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建原則

近些年，我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，碳排放數(shù)量也在迅速增長(zhǎng)，交通系統(tǒng)的碳排放量已經(jīng)成為第一大耗能因素。在此背景下，選用適宜性較強(qiáng)的四新技術(shù)降低交通系統(tǒng)的碳排放量尤為重要。因此，需要建立符合實(shí)際情況的適宜性評(píng)價(jià)體系，該體系構(gòu)建原則如下：

一是科學(xué)性原則。四新技術(shù)評(píng)價(jià)體系在選擇指標(biāo)中必須要遵循科學(xué)發(fā)展規(guī)律，以當(dāng)前的成熟理論為指導(dǎo)，其評(píng)價(jià)指標(biāo)必須要存在明確含義，并且具有一定代表性，能夠明確反映出綠色公路發(fā)展的各個(gè)方面，符合國(guó)家當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，兼顧生態(tài)與人類(lèi)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

二是系統(tǒng)性原則。所制定的評(píng)價(jià)指標(biāo)要與評(píng)價(jià)目的具有極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，而且各個(gè)指標(biāo)間需要處于獨(dú)立狀態(tài)，并以綠色為發(fā)展主題，從不同的影響因素進(jìn)行考察，進(jìn)而形成一個(gè)完成的結(jié)構(gòu)。

三是可行性原則。在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，所設(shè)置的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)能夠直接反映真實(shí)情況，并且獲得難度不高，數(shù)據(jù)來(lái)源可以選擇現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)、相關(guān)部門(mén)所發(fā)布的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性以及有效性。

四是穩(wěn)定性原則。四新技術(shù)的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)需要具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠?qū)G色公路進(jìn)行全面的、連續(xù)的評(píng)價(jià)，對(duì)建成后綠色公路發(fā)展情況進(jìn)行全面預(yù)測(cè)。

五是綜合性原則。在所構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系中，需要存在多方面影響因素，遵循定量、定性相結(jié)合的原則，各個(gè)指標(biāo)存在較為明顯的層級(jí)排列，確保在存在聯(lián)系的同時(shí)又處于分離狀態(tài)，并對(duì)多類(lèi)型、多標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)進(jìn)行綜合性分析，進(jìn)而達(dá)到最佳適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果[1]。

3 基于熵值法綠色公路四新技術(shù)適宜性評(píng)價(jià)的具體方法

3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

綜合上文中“四新”技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，通過(guò)對(duì)我國(guó)目前多個(gè)省份的綠色公路建設(shè)情況進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前各個(gè)省份綠色公路已初具規(guī)模，存在數(shù)量較多的景觀、低碳、生態(tài)公路等示范工程，其利用了多種不同四新技術(shù)理念。根據(jù)我國(guó)南部省份印發(fā)的相關(guān)文件，結(jié)合公路工程自身特點(diǎn)、施工工藝、資源消耗，其指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)當(dāng)從公路自身壽命出發(fā)，將保護(hù)環(huán)境、提高資源利用率、降低資源消耗、建立舒適公路環(huán)境作為目標(biāo)，建立指標(biāo)體系。并從成果創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)效益、安全智慧、節(jié)能減排、適宜性、維護(hù)管理6個(gè)方面對(duì)四新技術(shù)開(kāi)展評(píng)價(jià)，此體系存在6種一級(jí)指標(biāo)以及18種二級(jí)指標(biāo)，最終評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)存在3種等級(jí)，具體指標(biāo)體系如表1。

表1 指標(biāo)體系內(nèi)容

3.2 賦權(quán)方法

基于上述指標(biāo)體系，可發(fā)現(xiàn)指標(biāo)與指標(biāo)的重要性有明顯的不同，所以在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要對(duì)其重要性大小進(jìn)行刻畫(huà)，而此種方法便是賦權(quán)方法，權(quán)重系數(shù)代表了此分項(xiàng)指標(biāo)對(duì)整體目標(biāo)的貢獻(xiàn)度，權(quán)重系數(shù)的合理性直接關(guān)系到評(píng)價(jià)體系的最終評(píng)價(jià)結(jié)果。通常，賦權(quán)方法分為兩種，具體如下[3]：

一是主觀賦權(quán)。此種方法需要由專(zhuān)家根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定權(quán)重系數(shù)，常用方法有頭腦風(fēng)暴、層次分析、德?tīng)柗品ā?/p>

二是客觀賦權(quán)。此種方法是以實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)形成權(quán)重系數(shù)，常用方法有主成分法、熵值法以及均方差法[4]。

由于該文評(píng)價(jià)體系是在熵值法計(jì)算的角度確立的，所以該文選擇使用客觀賦權(quán)中的熵值法進(jìn)行作為賦權(quán)方法。為方便權(quán)重系數(shù)的計(jì)算，該文以LikertScale五級(jí)法進(jìn)行調(diào)查后對(duì)上文指標(biāo)進(jìn)行打分，具體分值為1、2、3、4、5，分別代表該指標(biāo)可有可無(wú)、該指標(biāo)與評(píng)價(jià)目的有關(guān)、該指標(biāo)為一般指標(biāo)、該指標(biāo)為重要指標(biāo)、該指標(biāo)為關(guān)鍵指標(biāo)，這能夠滿足打分需要[5]。

3.3 熵值法

熵值法是德國(guó)著名物理學(xué)者Boltgman所提出的，后續(xù)美國(guó)數(shù)學(xué)家Wiener基于此熵值法提出了應(yīng)用更為廣泛的信息熵，當(dāng)前此種方法已經(jīng)應(yīng)用到了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中。其根本目的是利用指標(biāo)含義來(lái)對(duì)信息的有效性以及價(jià)值進(jìn)行判斷，屬于客觀性較強(qiáng)的方法，能夠客觀、公正地進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用熵值法進(jìn)行計(jì)算前，應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，最大限度降低指標(biāo)分值對(duì)于計(jì)算結(jié)果的影響，減少熵值計(jì)算的難度。技術(shù)人員可以將表1數(shù)據(jù)庫(kù)中的奇異數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化，為所有指標(biāo)數(shù)值設(shè)定范圍，舍棄范圍外的數(shù)據(jù)（比如去掉最大值與最小值）以此提高后續(xù)熵值計(jì)算的準(zhǔn)確性。熵值計(jì)算的具體步驟如下，當(dāng)評(píng)價(jià)體系中存在n個(gè)不同評(píng)價(jià)對(duì)象，并且存在m個(gè)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于表1指標(biāo)體系的數(shù)據(jù)庫(kù)，再利用五級(jí)法將數(shù)據(jù)庫(kù)中所表示的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、量化，最后利用公式（1）計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重[6]。

式中，S——該指標(biāo)所得出的熵值；K——正常數(shù)，也叫作玻爾茲曼常數(shù)，其數(shù)值通常大于零。基于熵值計(jì)算公式，可對(duì)因素偏差進(jìn)行計(jì)算，若因素對(duì)于創(chuàng)新的影響越小，那么其熵值計(jì)算結(jié)果越接近于無(wú)序狀態(tài)，基于此特點(diǎn)。技術(shù)人員可利用公式（2）進(jìn)行計(jì)算，如果結(jié)果g異常，則代表該因素偏差較大[7]。

3.4 權(quán)重計(jì)算

權(quán)重值指的是該項(xiàng)指標(biāo)在整體的重要程度，其計(jì)算公式如下：

式中，G——中等級(jí)別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重；L——最低級(jí)別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重，根據(jù)表1數(shù)據(jù)，可得出其權(quán)重內(nèi)容如表2。

表2 權(quán)重內(nèi)容

4 結(jié)論

綜上所述，該文基于熵值法建立了對(duì)于綠色公路四新技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其指標(biāo)評(píng)價(jià)方向?yàn)?種分別為成果創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)效益、安全智慧、節(jié)能減排、適宜性、維護(hù)管理，并基于上述6方面進(jìn)行了18個(gè)二級(jí)指標(biāo)，以3種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，使用了LikertScale五級(jí)法將所有指標(biāo)進(jìn)行量化，基于熵值法公式測(cè)定出指標(biāo)權(quán)重，其中成果創(chuàng)新權(quán)重值0.23，經(jīng)濟(jì)效益權(quán)重值0.11，安全智慧權(quán)重值0.19，節(jié)能減排權(quán)重值0.21，適宜性權(quán)重值0.13，維護(hù)管理權(quán)重值0.06。根據(jù)該指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，交通運(yùn)輸建設(shè)企業(yè)以及相關(guān)管理人員可以在選擇四新技術(shù)中使用該指標(biāo)評(píng)價(jià)體系對(duì)新技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。