AHP-模糊綜合評價法在歷史文化街區公共安全風險評估中的應用——以天津五大道為例

王冠坤

(天津城市建設學院 建筑學院，天津 300384)

安全是人類最基本的需求，必將伴隨人類生存、發展過程的始終.由于近年來對歷史文化街區的過度開發利用以及逐步積累的安全隱患和脆弱的抗災能力，使這些地區成為公共安全風險的高危區.而公共安全是歷史文化街區延年益壽、長久生存的重要保障和重大基礎.因此，探索歷史文化街區的公共安全風險評估體系是對歷史文化街區本身防災、減災能力研究的基本前提和必要手段.

根據以上情況，采用層次分析法和模糊綜合評價法相結合的途徑，充分考慮歷史文化街區自身的特點，區別一般地區選用有針對性的評價指標，選取六個準則層，包括物質空間、人的行為、自然環境、安全設施、管理能力，通過AHP法得到各層指標的判斷矩陣，計算得到指標權重，運用模糊綜合評判理論提出歷史文化街區公共安全現狀二級模糊綜合評價方法，通過加權平均方式形成綜合評價指標體系，對歷史文化街區公共安全進行分析和評價，并提出對策和建議.

文中的歷史文化街區公共安全分兩個層面，廣義上講是從城市規劃的層面，綜合研究針對歷史文化街區物質空間和自然環境與人的行為的安全關系，即人口安全、街區建設的人口安全容量、空間結構(建筑布局、道路交通、避難疏散)、消防安全設施、街區管理能力、自然生態環境之間的相互作用，貫穿其中的是災害要素；狹義上是指預防、減輕甚至避免(防災、抗災能力)人為破壞災害(人的不當使用)，以及人為過失與疏忽、材料與設備老化、其他技術因素所造成的人為與自然融合而成的災害.

1 方法介紹

層次分析法(the analytic hierarchy proeess，簡稱AHP)是美國運籌學家、匹茲堡大學薩迪教授于70年代初期提出的重要的定性和定量相結合、系統化、層次化的分析方法[1].這種方法是通過兩兩比較的方式確定各個因素的相對重要性，然后綜合決策者的判斷，確定決策方案相對重要性的總排序[2].模糊綜合評價法是一種對不適宜定量的多因素事件進行半質、半量化分析的方法[3].該綜合評價法適合各種非確定性問題的解決.

目前，常用的系統評價方法有模糊綜合評判法、層次分析法等.由于在進行系統安全評價時，使用的評語常帶有模糊性，所以宜采用模糊綜合評價方法.應用這種評價方法，各指標權重具有舉足輕重的地位[4]，而確定指標權重的方法有很多種，其中層次分析法(AHP)是最簡便而且較為成熟、有效的方法，是對模糊評價中主觀判斷進行定量化描述與分析的重要途徑，能盡量減少個人主觀臆斷所帶來的弊端.因此，這兩種方法在文中以穿插、互補的關系對評價對象進行分析.

2 AHP-模糊綜合評價原理

2.1 AHP分析法的原理與步驟

通過層次分析法(AHP法)來確定指標體系各級指標權重，其步驟和原理如圖1所示.

一個具體的評價指標體系可按目標層、準則層、要素層分解，或分解為目標層、準則層、子準則層、要素層等更多的遞階層次結構[3]，如圖2所示.

圖1 層次分析法步驟

圖2 AHP決策分析法層次結構示意

首先對同一層次的各元素關于上一層中某一準則的重要性進行兩兩比較，并構造兩兩比較的判斷矩陣[5].以矩陣來表示元素之間的相互重要關系為

兩兩比較的分值的確定一般采用美國運籌學家Satty教授的九標度法，1～9標度的含義如表1[6]所示.

表1 1～9標度的含義

由于一個混亂、不符合邏輯的判斷矩陣可能導致決策上的失誤，因此在每一層的兩兩比較后，都需要進行一致性檢驗，公式如下

CI值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大，CI值越小(越接近于0)，表明判斷矩陣的一致性越好.

對于不同階的判斷矩陣，判斷的一致誤差不同，其CI值的要求也不同，因此還需引入判斷矩陣的平均隨機一致性指標RI值.對于1～9階判斷矩陣，RI的值分別列于表2[6]中.

2.2 多層次模糊綜合評價法的原理與步驟

由于系統的復雜性，一般各因素之間有好幾個層次，因此，需要多層次模糊綜合評價法，一般步驟如下[7-8]：

表2 平均隨機一致性指標RI

(1)確定評價對象的因素論域.P個評價指標，U={u1，u2，…，up}；

(2)確定評語等級論域.V＝{v1，v2，…，vp}，即等級集合.每一個等級可對應一個模糊子集；

(3)建立模糊關系矩陣 R.即確定從單因素看被評事物對等級模糊子集的隸屬度(R｜up)，進而得到模糊關系矩陣，即(U，V，R)構成了一個綜合評價模型.R為一級模糊評價，即單因素評價模型矩陣，是最底層次綜合評價的結果；

(4)確定評價因素的權向量(上文2.1中已講)；

(5)二級模糊綜合評價.不論有多少層次，總要求得到最高層次即目標層的綜合評價結果，即合成模糊綜合評價結果向量，利用合適的算子將 A與各被評事物的 R進行合成，得到各被評事物的模糊綜合評價結果向量B.即

其中：“·”為模糊合成算子，b1是由A與R的第j列運算得到的，它表示被評事物從整體上看對vj等級模糊子集的隸屬程度.

3 歷史文化街區公共安全綜合評價指標體系的建立

3.1 AHP-模糊綜合評價法在歷史文化街區安全風險評價中的適用度

歷史文化街區作為歷史建筑密集區的一種類型，本身既存在著“歷史建筑”密集的特點，又有著“街區”居住或流動人口密集的生活屬性和文化多樣性，因此，歷史文化街區的公共安全問題面臨著復雜的效應.

(1)運用 AHP-模糊綜合評價模型，可以將定性和定量的分析有機地結合起來，既能夠充分體現評價因素和評價過程的模糊性和靈活性，便于對復雜問題協調修正，又可以突出重要因素的作用和各因素之間的相對重要程度以及他們之間的影響、協同作用，比一般的主觀判斷嚴謹有效，更符合客觀實際，評價結果更可信可靠.

(2)同時，模糊綜合評價模型雖然已經被運用到很多學科領域，但將之運用到建立歷史文化街區風險評估中還是有所創新的.歷史文化街區公共安全評價的研究對象是“人—建筑群—環境”系統，涉及多方面的問題，這決定了其研究內容的外延非常廣.本研究基于多元主義的價值觀，在充分評估結構化與人文化評價方法特性及其發展現狀特點的基礎上，從技術應用的角度提出了“質—量相結合”的評價方法體系，試圖以綜合的、開放的研究策略提高實際解決問題的能力.

3.2 評價因子的設計

由于本研究采用層次分析法(AHP)求取指標權重，因此，在評價因子的建構和調查問卷(量表)的設計上也與之對應.評價資料的收集主要采用了問卷(量表)調查，并用圖紙和照片進行補充.由于影響街區安全的因素眾多，且多為概念性的描述(如火災對建筑安全的影響)，要使其能被測量、分析和研究，必須提供更明確的可供測量的具體指標.同時，這也為評價數據采集提供良好的可操作性.

本研究的評價因素共分為四個層次：1個目標層(O)，5個準則層(A1—A5)，16個一層指標(B1—B16).評價指標的選擇是基于以上分析的結果，見表 3.

表3 天津五大道歷史文化街區公共安全現狀綜合評價指標體系

4 研究案例

4.1 研究區概況

以《天津五大道歷史文化街區保護規劃—控制性詳細規劃》為參照，選取天津五大道歷史文化街區地塊編號為34的街坊為研究對象.本次調研地塊34位于民園體育場東側，處于五大道相對核心位置.地塊由河北路、重慶道、新華路和大理道圍合而成，面積總計約36342.6 m2(計算到地塊側實線).地塊內有歷史建筑(統計到沒有直接相連的附屬建筑，相連的建筑群被視為一棟建筑)共計44棟.其中，慶王府和周明泰故居分別為特殊保護和重點保護歷史建筑，其余建筑則大多為一般保護歷史建筑，如圖3所示.

圖3 天津五大道34地塊歷史文化街區現狀圖

4.2 基于AHP-模糊綜合評價法的五大道34地塊歷史文化街區公共安全風險評價

根據各專項的安全性評價，按表3的層次結構，構造判斷矩陣，并用方根法計算相應的權重W，如表4所示.

表4 判斷矩陣O-A數值

經檢驗，O—A矩陣一致性較好，無需調整.用同樣的方法可算得 B1—B16各層的權重值為 WA1＝{0.048，0.032，0.032，0.048，0.178，0.449，0.178}；WA2＝{0.200，0.769}；WA3＝{0.333，0.667}；WA4＝{0.250，0.750}；WA5＝{0.286，0.545，0.167}.

經檢驗，各判斷矩陣滿足一致性檢驗，不需要調整.

4.2.1 初級層次模糊評價

根據所選街區的實際情況和對現場大量深入的調研考察，結合10位專家的經驗，對地塊的綜合安全進行了評判，見表 5“安全等級”一欄(各安全等級下的數值為專家贊同人數).根據上表對“物質空間 A1”進行模糊評價.首先，建立評價對象的因素論域U和評語等級論域V，即

其次，確定各因素隸屬度.即B1的隸屬度為r1＝(0.3，0.5，0.2，0，0)；B2的隸屬度為r2＝(0.3，0.6，0.1，0，0)；B3的隸屬度為 r3＝(0.1，0.1，0.2，0.4，0.2)；B4的隸屬度為 r4＝(0.2，0.3，0.4，0.1，0)；B5的隸屬度為 r5＝(0.1，0.2，0.3，0.2，0.2)；B6的隸屬度為 r6＝(0，0.1，0.2，0.4，0.3)；B7的隸屬度為 r7＝(0.3，0.5，0.2，0，0).因此，“物質空間 A1”中的七個因素組成的評價矩陣為

已知 WA1＝{0.048，0.032，0.032，0.048，0.178，0.449，0.178}，則“物質空間A1”的安全綜合評價為

同理可得到

4.2.2 二級層次模糊評價

由“物質空間 A1”、“自然環境 A2”、“人的活動A3”、“安全設施 A4”、“管理能力 A5”組成的“天津五大道34地塊歷史文化街區”公共安全綜合評價的模糊向量 WO＝{0.528，0，065，0.117，0.213，0.045}.

由此可得到“天津五大道34地塊歷史文化街區”的公共安全的綜合安全評價結果為

將以上數據轉換成圖 4，明顯看出五大道 34地塊歷史文化街區的“物質空間”和“安全設施”存在嚴重的安全隱患，致災風險大；“自然環境”和“人的活動”基本安全；而“管理能力”處于較好的狀態.

圖4 準則層安全等級比較雷達

通過以上的兩級模糊綜合評價(圖5)表明，五大道34地塊歷史文化街區的公共安全狀況總體處于一般偏較差的臨界狀態.通過評價術語的轉換，相當于專家中9.7%的人認為五大道34地塊歷史文化街區的公共安全很好，16.4%的人認為較好，24.9%的人認為一般，28.9%的認為較差，10.9%的人認為五大道 34地塊歷史文化街區的公共安全差.

表5 天津五大道34地塊歷史文化街區公共安全綜合評價結果

圖5 目標層最終評價結果

造成以上結果的因素上文3.2中已呈現，但從地塊現狀的微觀層面來看：首先，本地塊疏散通道有明顯的不足，地塊出入口不明顯，J字路口和盡端路較多，部分通道被雜物堆放占掉大半或已堵住通道，應當在部分封閉墻體新開辟安全門通道，拆除私搭亂建，同時加強道路應急照明及安全疏散標志建設；其次，對地塊存在結構隱患的建筑采取外側增加外圈梁結構，對于磚木混合結構的建筑內部結構增加混凝土防護層；再次，對建筑的使用功能進行置換，完善地塊內基礎設施和公共設施，逐步改善居民的生活環境.

5 結 語

(1)通過模糊數學理論和層次分析法(AHP)，建立了歷史街區公共安全評價模型，針對“天津五大道34地塊歷史街區”進行了公共安全分級評價探討，包括災害因子識別和風險評價.通過問卷調查掌握了天津五大道歷史街區現狀的大量一手資料并儲存了為評價做準備的數據，通過專家集體會議優化了指標體系.

(2)使用 AHP-模糊綜合評價法是“質—量相結合”的評價方法體系，具有科學化、系統化、量質統一以及結構與人文方法一體化應用等綜合化技術特證.通過筆者研究的評價實例，驗證了這一方法理論體系在實踐中的可操作性和有效性.

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