基于可持續發展理論的智慧城市評價指標體系研究

摘要：基于可持續發展理論之上，建立智慧城市評價指標體系，運用解析結構模型（ISM）法對智慧城市經濟可持續準則目標層的5個具體指標進行系統解析，繪制了4層系統遞階結構關系圖，使指標體系中結構層次關系不確實的具體指標結構層次明晰化。

關鍵詞：解析結構模型（ISM）；可持續發展；智慧城市；評價指標

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A

1 智慧城市的提出

智慧城市（smart city）是20世紀末特別是21世紀初以來在全球范圍內出現的關于未來城市發展的新理念和新實踐。智慧城市概念的產生最早可以追溯到新加坡于1992年制定的IT2000——智慧島計劃（1992-1999年）[1]。

2 可持續發展理論

可持續發展理論在智慧城市中主要體現在智慧經濟的發展上，可持續發展是智慧經濟的另一種表現。可持續發展經濟從根本上改變了以往高消耗、高浪費的傳統經濟增長模式。可持續經濟更多地使用風能，水能，太陽能等可再生的新生能源，提高資源利用率，建設和諧的綠色城市。

2.1 指標選取的原則

智慧城市評價指標的選擇既要有反映社會戰略層面的指標，又要包括反映經濟可持續層面和空間安全層面的指標。因此，智慧城市評價指標的選擇應基于可持續發展的理論之上，能夠體現健康可持續發展的經濟、更為舒適方便的生活、管理上科技智能信息化的智慧城市內涵，以組成智慧城市評價指標體系（表1）。

表1智慧城市評價指標體系

目標層 準則層 指標層 措施層 編號

智慧城市評價 社會戰略層面 城市化水平 城鎮人口占總人口比例

人均可支配收入

人均GDP

市民上網率 1

2

3

4

智慧化的醫療體系 醫療卡發放率 5

每萬人口醫生數量 6

經濟可持續層面 地區經濟發展水平 萬元GDP能耗 7

公交站牌電子化率 8

城鎮人均消費支出 9

產業可持續發展能力 智慧產業從業人數比例 10

研發支出GDP比例 11

空間安全層面 網絡覆蓋水平 光纖接入覆蓋率 12

無線網絡覆蓋率 13

互聯網用戶使用比例 14

2.2 解析結構模型（ISM）建模

根據指標體系的建立原則定性的已經建立了一個由目標層、準則層、指標層和措施層組成的4級智慧城市指標體系的層次結構。但在具體目標層中，尚存在某些指標層次關系結構不明確的問題，用指標體系的建立原則確定其關系還不很完善，故而使用解析結構模型（interpretative structural modeling 簡稱ISM）[2]的方法解決相應的問題。ISM方法的建模步驟主要包括繪制有向圖形、建立鄰接矩陣、建立可達矩陣、進行級間分解、繪制多層遞階結構圖。

2.3 解析結構模型在智慧城市指標體系中的應用

運用ISM對準則層中具體指標進行結構解析，選取已建立的經濟可持續層面5個具體措施進行解析結構模型的應用。

經濟可持續層面的具體措施如表2。

表2 經濟可持續層面具體措施

準則層 指標層 措施層 編號

經濟可持續 地區經濟發展水平 萬元GDP能耗 7

公交站牌電子化率 8

城鎮人均消費支出 9

產業可持續發展能力 智慧產業從業人數比例 10

研發支出GDP比例 11

第一步，把這一層次中的具體指標進行編號，建立要素關系表，畫出有向連接圖。具體指標編號見表3、表4，指標有向連接圖見圖1。

表3 具體指標編號表

措施名稱

萬元GDP能耗 公交站牌電子化率 城鎮人均消費支出 智慧產業從業人數比例 研發支出GDP比例

指標編號 S1 S2 S3 S4 S5

表4 具體措施間要素關系表

萬元GDP能耗 公交站牌電子化率 城鎮人均消費支出 智慧產業從業人數比例 研發支出GDP比例

萬元GDP能耗 影響因子 相互作用 前提條件

公交站牌電子化率

城鎮人均消費支出 影響因子 影響因子

智慧產業從業人數比例 影響因子

研發支出GDP比例 影響因子

圖1 指標有向連接圖

第二步，由布爾邏輯算符，建立鄰接矩陣。基于布爾邏輯算法，鄰接矩陣A的元素aij可以定義如下：

即，

第三步，由布爾代數運算規則（即1+1=1，0+1=1，1+0=1，1+1=1，0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1），建立可達矩陣。具體計算過程如下：

計算可知，（A+I）3 =（A+I）4 = R，最終得出可達矩陣。

第四步，進行級間分解，級間抽取條件R（Si）∩Q（Si）= R（Si）。

R（Si）為可達集合，指可達矩陣中要素Si對應的行中，包含有1的矩陣元素所對應的列要素的集合。代表要素Si到達的要素。Q（Si）為先行集合，指可達矩陣中要素Si對應的列中，包含有1的矩陣元素所對應的行要素的集合。

具體抽取步驟如下：

（1）

i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）

1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

2 2 1，2，3，4，5 2

3 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

4 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

5 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

（2）

i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）

1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

2 2 1，2，3，4，5 2

3 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

4 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

（3）

i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）

1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

2 2 1，2，3，4，5 2

（4）

i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）

1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5

完成級間分解后，分出若干級。每級要素間或者是具有強連接性的，或者不是。所謂強連接性指的是兩個或兩個要素間互為可達，在有向連接圖中表現為都有箭頭指向對方。用有向枝代表相鄰級別要素間的關系及同一級別要素間的關系，因而可以用有向圖的形式來表示系統的層次結構，從而繪制成系統多層遞階結構圖。

將該具體指標系統分為了4個級別，即：

L1={1}；L2={3,4}；L3={2}；L4={5}。

第五步，繪制系統多層遞階結構圖。經濟可持續層措施指標多層階梯結構如圖2、圖3。

圖2 經濟可持續準則層指標編號多層階梯結構圖

圖3 經濟可持續準則層措施多層階梯結構圖

2.4 結論

運用解析結構模型（ISM）對智慧城市準則目標層下設的具體指標進行系統分析，建立了系統遞階結構解析模型。通過建立該層指標的一般關系矩陣、鄰接矩陣、可達矩陣，并進行區域分解和級間分解，最終繪制成了智慧城市評估指標經濟可持續發展準則層所包含的5個具體指標的系統4層遞階結構圖，明確了5個具體措施的不同影響關系。

本文對智慧城市評估中解析結構模型（ISM）的計算機模擬研究方面，尚處于初步階段。模型的結構相對比較簡單，計算機的模擬能夠清晰、客觀、準確地顯示出指標的層次與邏輯關系。為探求各指標之間的關系，對指標進行有效篩選，今后還需結合計算機技術實現程序化，以提高解析的準確性。

參考文獻

[1]陳江嵐,王興全.智慧城市論叢[M].上海社科院出版社.2011.

[2]常玉等.應用解釋結構模型 (ISM)分析高新技術企業技術創新能力[J]. 科研管理,2003,24(2): 41-48.

作者簡介：李堅（1985—），女，甘肅天水人，博士后，研究員，研究方向：污染預測與環境評價等，

基金項目：阿拉善盟新型城鎮化發展戰略研究