甘肅省城市生態系統的AHP-模糊綜合評價

趙雅瓊　趙乾程　王玉君　閆　潔　任　珺，2*

（1蘭州交通大學環境與市政工程學院蘭州交通大學環境生態研究所甘肅蘭州730070 2甘肅雙泰凹土科技有限公司甘肅蘭州730070）

甘肅省城市生態系統的AHP-模糊綜合評價

趙雅瓊1趙乾程1王玉君1閆潔1任珺1，2*

（1蘭州交通大學環境與市政工程學院蘭州交通大學環境生態研究所甘肅蘭州730070 2甘肅雙泰凹土科技有限公司甘肅蘭州730070）

針對甘肅省各城市的特點，建立了甘肅省生態城市指標評價體系，采用專家打分法和層次分析相結合的方法確定了各級指標的權重，并選用多級模糊綜合評判模型，同時利用計算機編程實現了對甘肅省城市生態系統進行了綜合評價。結果表明：甘肅省僅嘉峪關市、酒泉市、蘭州市達到Ⅱ級水平，達到Ⅲ級水平的城市占50%，等級為Ⅰ級和Ⅴ級的城市空缺。

層次分析法；模糊綜合評價法；計算機編程；城市生態系統

1　引言

以生態環境問題為代表的城市問題隨著城市化進程的加速逐漸成為一種普遍現象，并有逐漸加劇的趨勢。因為城市是一個以人類行為為主導，自然生態系統為依托，生態過程所驅動的社會-經濟-自然復合生態系統（SENCE）[1]，所以必須從整體出發，全面把握城市生態環境問題的實質，利用各種手段調控城市生態系統中各子系統及其組分間的相互關系，以達到將城市建設成為人類與自然和諧發展，生態、社會、經濟效益高度統一的生態城市的目的。而實現上述目標的有效手段之一就是以城市生態系統理論和可持續發展思想為指導，建立科學合理的綜合評價指標體系和數學模型并按照模型進行定量評價，進而提出相應的調控對策[2]。

在生態城市評價過程中，常有好壞等模糊的概念，為將這些模糊概念加以解釋和定量化，使評價建立在充分、合理、科學的基礎上，本文采取了AHP-模糊綜合評價法。AHP—模糊綜合評價是在模糊的環境中，考慮多種因素的影響，基于某種目的對事物作出的綜合決斷。

2　甘肅省城市生態系統的AHP模型評價

2.1 AHP模型指標體系的構建

根據生態城市評價指標篩選的原則和方法，結合甘肅省城市生態系統的特點，考慮指標數據的可獲取性，構建評價體系。

2.2評價因子權重的確定

生態城市綜合評價體系中評價因子具有復雜性、不可逆性和模糊性，用精確的數學模型來求取評價因子的權重難度很大，而且會使權重確定不合理。根據專家的經驗判斷往往較為可靠。經過專家評分然后采用層次分析法確定各個評價因子的權重，是一種較為合理可行的系統分析方法[3]。

考慮到此研究是在單一準則下的排序，1～9標度法的保序性最好，因此選用此標度法來對元素重要性進行賦值[4]。采用1～9標度法將各層中的因子對上一層次目標的相對重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣，然后使用Matlab軟件計算判斷矩陣的特征值和特征向量，得到最大特征根和對應的特征向量，進行歸一化處理后即可得到各層次的單排序和層次總排序，最后再進行判斷矩陣一致性檢驗。

3　甘肅省城市生態系統的模糊綜合評價

3.1建立模糊集合

3.1.1建立評價集[5,6]

其中：V1為城市生態化水平很好；V2為城市生態化水平較好；V3為城市生態化水平一般；V4為城市生態化水平較差；V5為城市生態化水平很差。

3.1.2確定參評要素集

其中：U1為城市生態環境；U2為城市結構；U3為城市功能；U4為城市發展協調度。

3.1.3確定參評要素的評價子集

其中：C1為空氣質量（SO2含量）；C2為市區綠化覆蓋率；C3為區域環境噪聲平均值；C4為城市水功能水質達標率；C5為自然保護區覆蓋率；C6為人口密度；C7為人均道路面積；C8為人均住房面積；C9為萬人病床數；C10為萬人擁有公交車輛；C11為工業廢水處理率；C12為工業固體廢物處理利用率；C13為人均用水量；C14為燃氣普及率；C15為城市污水集中處理率；C16為生活垃圾無害化處理率；C17為人均GDP；C18為人口自然增長率；C19為公眾對城市發展滿意度；C20為刑事案件發生率；C21為環保投入占GDP的比重；C22為科技投入占GDP比重。

3.2確定隸屬度函數

以隸屬度來刻畫事物間的模糊界限是模糊數學的基本方法。在甘肅省城市生態系統綜合評價中，依據建立隸屬度的基本原則，將參評因子分為2類。一類為定性指標，另一類為定量指標。

對于定性指標：綜合評價指標體系中不便定量的指標為公眾對城市發展的滿意度，評語為很好，較好，一般，較差，很差，利用公眾評定確定這個城市的這個指標屬于哪一個評語等級，對收回的問卷統計，假定有20%的公眾認為“很好”，20%的公眾認為“較好”，30%的公眾認為“一般”，20%的公眾認為“較差”，10%的公眾認為“很差”，則隸屬于“很好”的程度為0.2，隸屬于“較好”的程度為0.2，隸屬于“一般”的程度為0.3，隸屬于“較差”的程度為0.2，隸屬于“很差”的程度為0.1，得到該因素的評價為（0.2,0.2,0.3,0.2,0.1）。

對于定量指標：以效益型指標為例。所謂效益型指標即隨著指標實際值的增大，其表現的可持續發展能力越強，也就是對城市生態系統綜合評價起正效應的指標[7]。如市區綠化覆蓋率，自然保護區覆蓋率，環保投入占GDP的比重等等，則各評語集相對隸屬函數的計算如下：

而所謂成本型指標即隨著指標值的增大，其表現的可持續發展能力就越弱，也就是對城市生態系統評價起負效應的指標。如空氣質量（SO2含量）、區域環境噪聲平均值、人口自然增長率、刑事案件發生率等，則各評語集相對隸屬函數的計算如下：

3.3分層求解各指標的隸屬度

確定隸屬度函數之后，根據原始統計資料和評價標準，利用公式（1）至（10）來計算各個指標對評價等級的隸屬度。對第二級準則進行復合運算，B2=A2·R2，A2=[a21a22…a2mi]，依照多級模糊綜合評價方法，依次向上進行復合運算，可得到綜合評價結果B=A°R

3.4結果評判

以百分制作為五個等級評價標準，選擇各成績區間中值作為等級的參數，參數向量=(92.5,80,70,60,47.5)T，按照M=·,計算得到最后分值，并可按得出的分值根據表1判定所屬的等級。以蘭州市為例：

蘭州市的綜合得分為75.27分，參照表1可知屬于一般較好水平（Ⅱ級）。將此計算方法進一步推廣，應用到甘肅省內的其它城市得到甘肅省各城市生態系統評價綜合得分，如表2所示[8]。

表1　城市生態系統評價等級區間表

表2　甘肅省各城市生態系統評價綜合得分表

3.5城市生態系統綜合評價的計算機實現

對多個城市的生態化程度進行橫向比較時，由于指標數目繁多和計算煩瑣，評價困難。本文將城市生態系統綜合評價編制成一套實用的軟件，確定了評價對象后，進行有關調查，收集到相關數據，輸入相關參數，就可得到評價結果[9-11]（圖1）。

圖1　城市生態系統綜合模糊評價算法流程圖

4　甘肅省城市生態系統的綜合評價結果與分析

綜合評價得分在[100，85]之間，生態化程度等級為Ⅰ級的城市為空缺；得分在[85，75]之間，生態化程度為Ⅱ級的城市有嘉峪關市，酒泉市，蘭州市；得分在[75，65]之間，生態化程度為Ⅲ級的城市比較多，有天水市、慶陽市、平涼市、武威市、張掖市、金昌市、定西市，占城市總數的50%；得分在[65，55]之間，等級為Ⅳ級的城市有臨夏市、白銀市、合作市、隴南市；得分在[55，45]之間，等級為Ⅴ級的城市也為空缺。

甘肅省除了嘉峪關市、酒泉市、蘭州市三個城市得分較高，達到Ⅱ級水平以外，其它的城市得分均偏低，尤其是臨夏市、白銀市，合作市、隴南市僅達到Ⅳ級水平，甘肅省的生態城市建設已迫在眉睫。

現將生態城市建設對策與措施總結如下[12]：（1）從實施可持續發展戰略的高度，強化全民的生態環境意識，加強全民生態教育，并把生態教育作為學生素質教育的一項重要內容，努力培養具有生態環境保護知識和意識的新一代。（2）從生態學原理出發，研究城市發展中的環境、資源、人口以及住房、交通等各個組分間的相互關系，做好城市生態規劃。（3）在執行國家政策、法律、法規的基礎上結合甘肅省城市的實際情況，制定必要的地方法規來保護生態環境。（4）大力推行清潔生產，增加環保投入，發展環保產業。（5）加強城市間、區域間的合作，以期建立公平的伙伴關系，使技術與資源共享，形成互惠互生的網絡系統。另外城市在發展過程中應承擔義務和責任，確保在其管轄范圍內或在其控制下的活動不致損害其它城市的利益[13]。

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國家科技型中小企業技術創新基金（12C26216207079）。

任珺（1968—），男，漢族，甘肅省張掖市人，博士，教授。主要從事環境生態學領域的教學和研究工作。