模糊數學在經濟開發區概念性規劃評審中的應用

　　摘要：經濟開發區規劃與所在大區域總體規劃通常是密切相關的，開發區規劃的合理與否直接影響到其所在大區域的可持續發展，因此對開發區規劃的有效評價是很有必要的。將模糊數學與層次分析法相結合，建立了包括經濟和生態環境等因素的模糊層次分析模型，提出了經濟開發區概念規劃方案定量化和定性化的層次結構評價模式和綜合評價方法，為較客觀地評價經濟開發區概念規劃方案提供了有效的手段。
　　關鍵詞：模糊層次分析；群組決策；經濟開發區概念規劃
　　
　　概念規劃，即發展戰略規劃在國外已有多種嘗試。早在20世紀60～70年代，各種戰略規劃已被廣泛采用。新
　　加坡的概念規劃（Concept Planning）、英國的結構規劃（Structure Planning）、美國的綜合規劃（Comprehensive Planning）、德國的土地利用規劃（Land Use Planning）、日本的地域區劃（Area Division）都是戰略性發展規劃。但是在中國，概念規劃剛剛開始，還沒有一個明確的定義。國內一些專家學者，如趙燕青、張兵、王蒙徽等，分別對概念規劃做了詮釋，側重點各不同，但核心內容主要包括兩個層面：其一是有關城市長期發展的目標和包括社會經濟等各方面的發展戰略，以及城市空間發展方向和空間布局等宏觀長遠問題；其二是與城市近中期發展密切相關的問題研究，包括近中期土地開發策略、城市重大基礎設施布局等方面。總之，關注的是城市整體和長遠發展的戰略問題。
　　經濟開發區系統是具有復雜動力學行為的巨系統，在進行區域規劃過程中，必然要涉及各種各樣的因子和它們之間的相互作用。同時，規劃本身又是一個多目標的優化決策問題，決策過程必須要考慮多種環境目標和經濟目標，而這些目標之間往往具有不可公度性，所有這些都決定了進行經濟開發區規劃的復雜性和難度。對經濟開發區概念性總體規劃方案的評價也是一項復雜的系統工程，因為涉及區域現存發展條件、經濟結構、城鎮建設、產業規劃、能源戰略、土地利用、生態環境等方面現實影響和長遠影響的分析，客觀涉及到許多不確定、非隨機性而是模糊性的因素。因此，僅憑經驗和定性分析選擇幾個可行方案進行比選，往往很難實現多目標、多方案、多手段的綜合優化，難以找到相對最優的方案，甚至選擇一些較劣的方案作為優化結果。因此，應采用科學的、全面的、系統的技術評價方法來盡可能的選取最佳的方案。
　　對方案的評價使用較多的一種多目標決策分析方法是層析分析法（AHP），AHP是數學家Thomas L.Satty首先提出來的，目前在能源規劃、交通系統設計、房地產管理等經濟領域的多規則決策問題中得到廣泛應用，但AHP存在遞階層析結構（評價指標體系）不盡合理、完善和權重確定主觀、粗糙的缺陷，并且忽視了硬性標度的模糊性和不確定性。實際中為了使決策更加科學、可靠，對一個復雜系統通常有多個決策者或決策部門參與決策，這樣在利用層次分析法進行專家咨詢時，對同一個問題，不同專家往往給出不同的判斷矩陣，為能更好的反映主觀判斷的模糊性，提出運用群組決策的模糊層次分析方法對經濟開發區概念性總體規劃方案進行評價。
　　
　　一、研究方法
　　
　　模糊AHP是AHP在模糊環境下的擴展形式。本文采用基于模糊數比較大小原理的模糊AHP方法進行分析。
　　（一）三角模糊數及其運算
　　設R為論域，R上的模糊數M為稱為三角模糊數，如果M的隸屬函數μM：R→[0，1]表示為：
　　
　　式中，l≤m≤μ，l和μ分別表示M支撐的下界和上界，而為μ為M的中值。一般地，三角模糊數M可記為（l，m，μ），如圖1。
　　（二）模糊AHP的計算步驟
　　第一步，用三角模糊數定量表示方案間的兩兩比較判斷。
　　如果方案i明顯比方案j重要，可以用三角模糊數aij=（l，5，μ）表示，其中l，μ表示判斷的模糊程度，當μ－l越大表示的模糊程度越高；μ－l=0表示判斷是非模糊的，與一般意義下的判斷標度相同。方案j與方案i的重要性比較，用三角模糊數aij－1表示，且aij－1＝（1/μ，1/5，1/l）。當給出n(n-1)/2個模糊判斷后，可得到三角模糊數組成的模糊判斷矩陣A=（aij）nXn。
　　第二步，求出在給定準則下的方案排序向量。
　　設MjEi（j=1…m）是第i個方案關于m個目標的程度分析值，“權重和”型的模糊綜合程度值：
　　
　　這里r是權重。求出在給定準則下，每一個元素同所有元素比較后，綜合重要程度Si和d’(Ai)經歸一化處理，得非模糊值的排序向量W＝（d（A1），d（A2），…d（An））。
　　
　　二、項目方案評價指標
　　
　　運用模糊AHP法進行分析時，首先要建立經濟開發區概念性總體規劃方案評價指標體系。確定評價指標體系是一項復雜的任務，受邀參評的十位專家通過召開專家預備會，根據方案競賽協議要求和概念性規劃的要素，本著方便打分、公平、公正原則，反復討論確定出方案評價打分的指標體系（如圖2），一級指標分為開發區發展定位及總體框架、開發總體功能布局、創新性、綜合表述四個方面，二級指標分十個方面。
　　
　　三、模糊AHP的評價應用
　　
　　在實際使用群組決策的模糊AHP時，總是把每個決策者在同一準則下所給出的判斷矩陣組合成一個矩陣。根據所建立的評價指標體系，運用群組決策的模糊AHP對經濟開發區概念性總體規劃方案進行評價。由圖2定性指標的遞階層次結構，評價指標有4個，備選方案有3個。現有10個專家由德爾非（Delphi）法經兩兩比較得評價指標B1，B2，B3，B4的Fuzzy判斷矩陣。在判斷矩陣中允許殘缺判斷矩陣，即允許決策者對某些方案間的兩兩比較判斷不表態。根據三角模糊數加法運算，求得評價指標模糊判斷矩陣的平均值，如表1。
　　由公式（*）計算每個準則同所有其他準則相比較的綜合重要程度值Si，S1＝（2.847，3.556，3.845）⊙（1/22.59，1/19.056，1/15.745）＝（0.126，0.187，0.244）；S2＝（0.235，0.324，0.457）；S3＝（0.104，0.149，0.233）；S4＝（0.232，0.341，0.501）。由公式V（M2≥M1）=hgt（M1∩M2）=（l1-μ2）/[（m2-μ2）-（m1-l2）]得，d’（B1）=V（S1≥S2，S3，S4）=min（0.062，1，0.072）=0.062；d’（B2）=V（S2≥S1，S3，S4）=0.930；d’（B3）=V（S3≥S1，S2，S4）=0.005；d’（B4）=V（S4≥S1，S2，S3）=1.000。即得W’＝（0.062，0.930，0.005，1.000）T。歸一化得W＝（0.031，0.466，0.003，0.501）T。
　　根據上述對四個評價指標權重排序的過程，可以分別求出三個備選方案相對于評價指標B1，B2，B3，B4兩兩比較模糊判斷矩陣及相應的排序權重（見表2）。
　　
　　表2直接給出了備選方案相對評價指標的權重及總得分值。根據最后總得分值知，方案一為此指標體系下的最優方案。
　　
　　四、結論
　　
　　經濟開發區概念性總體規劃方案的擇優評價，依靠經驗法或僅從經濟的角度來優選其方案是不合理的，可能導致問題失真和決策失誤。運用模糊層次分析方法建立的項目方案綜合評價系統，則為其優選提供了一種科學合理、簡便易行的方法。
　　
　　參考文獻：
　　1、