基于物元模型和熵權法的中國城市規劃實施評價

張 南

導語

1984年頒布的《城市規劃條例》提出：“城市規劃是對一定時期內城市的經濟和社會發展、土地利用、空間布局以及各項建設的綜合部署、具體安排和實施管理，”[1]其本質是“為市民締造一個組織更完善、效率更高和更稱心的居住環境”[2]。2005年《城市規劃編制辦法》指出，應對現行城市總體規劃考察[3]，“對城市規劃實施效果以及規劃實施環境的趨勢和變化進行持續的監測”[4]，客觀評估規劃實施效果，城市總體規劃的評估主要是一種符合性評價[5]，可以有效衡量城市規劃的實施效果[6]，使城市規劃的運作過程進入良性循環[7]。

城市規劃是城市發展的重要環節，對其實施進行評價是一項艱巨的任務。關于城市規劃實施評價的研究，學者們發表的觀點要集中在城市規劃實施評價的內容和方法等方面。學者們普遍認為城市規劃實施評價的內容應包括布局情況、目標規劃、實施過程、實施效果和公眾滿意度等方面[8-14]。學者們提出可以采取定量和定性相結合的方式，以規劃實踐為基礎建立規劃實施評估模型，通過一致性和合理性等準則來客觀測量城市規劃實施效果[15-19]。整體而言，既有研究對于城市規劃實施評價的定量研究尚顯不足，評價方法定量化有待加強。

物元模型其理論框架由研究物元及其變化的物元理論和建立在可拓集合基礎上的數學工具兩個部分組成，該模型“可以解決復雜事物的矛盾性、模糊性以及不相容性”[20]。重點是求解模糊性和不相容的集合，其他系統則采取系統物元變換、結構變換等方法，化不相容問題為相容問題，變模糊性問題為清晰性問題，使不相容和模糊性問題得到合理解決，從而得到可靠的評價結果。城市規劃實施的評價，各評價指標其變量和數值之間存在的模糊性和不相容性等特征，選擇物元模型可以解決評價指標的多維度和不相容等問題。熵權法，運用信息熵計算各指標的熵權，通過熵權對各指標的權重進行修正，得到客觀的指標權重[21]。

本文采用物元模型和熵權法作為定量評價的方法，嘗試構建城市規劃實施評價指標體系，通過建立經典物元模型（評價等級物元）、節域物元模型（評價指標物元），用熵權法計算各評價指標權重，構建待評物元模型（城市規劃實施的物元矩陣），通過建立這些模型來計算中國城市規劃的實施效果。

1 指標體系與評價標準

1.1 指標體系

中共中央、國務院提出：“加強城市總體規劃和土地利用總體規劃的銜接，樹立‘窄馬路，密路網’的城市道路布局理念；城市公園原則上要免費向居民開放”[22]。城市規劃中的路網密度、道路面積率、人均道路面積、車均道路面積、公園個數和公園面積能否直觀地評價城市規劃的實施，本文嘗試從這六個方面入手，構建中國城市規劃實施評價模型。

C1：道路密度。道路密度是指城市內部平均每平方公里城市用地上擁有的道路長度，即城市道路總長度與城市用地總面積的比值[23]。道路密度越大，其交通便利程度越好；道路密度越小，車輛需要繞行，增加了出行所需時間，容易引發道路交通的擁擠現象[24]。

C2：道路面積率。道路面積率是用來衡量城市建成區內道路擁有量的重要指標，即城市建成區內道路用地總面積與建成區內用地總面積的比值[25]。高道路面積率可以有效緩解交通擁堵，同時也會影響城市綠化面積達不到相當比重[26]。

C3：人均道路面積。人均道路面積主要是指城市道路用地總面積與總人口的比值[27]。人均道路面積能夠表示該城市的人口密度程度和道路用地面積是否合理。

C4：車均道路面積。車均道路面積主要是指城市道路用地總面積與城市機動車數量的比值[27]。車均道路面積能夠表示該城市的機動車數量和道路用地面積是否合適。

C5：公園個數。公園個數是指城市中擁有公園的數量，個數越多說明城市的宜居工作做得越好。公園個數能夠反映城市綜合競爭力，同時提升城市的價值。

C6：公園面積。公園面積是指城市中公園所占建設用地的面積，公園面積越大說明城市的園林建設越好，公園面積可以客觀反映城市園林建設的基本情況。

表1為中國城市規劃實施過程各變量的極小值、極大值、均值和標準差統計，由此可以基本了解中國城市規劃實施過程的整體特征。

表1 中國城市規劃實施的描述性統計表

1.2 評價標準

本文將城市規劃實施評價等級劃分為：一般、良好和優秀。結合物元模型的基本原理，城市規劃實施分級標準和評價指標即為可拓物元，各評價指標即為物元特征，分級標準值和評價指標的具體值是事物關于特征的量值。城市規劃實施評價指標的物元、特征和量值，如表2所示：

表2 城市規劃實施評價指標的物元、特征和量值表

2 模型構建與實證評價

2.1 數據來源

本文研究的數據來源于中華人民共和國國家統計局，但由于缺乏臺灣地區、香港特別行政區和澳門特別行政區的規劃實施數據，故本文涉及的有效數據包括除臺灣地區、香港特別行政區和澳門特別行政區以外的22個省、5個自治區和4個直轄市。

2.2 城市規劃實施評價模型構建

物元模型是將物元M及其三要素P、C和V，作為有序組合M=（P，C，V）來對研究對象、特征和關系進行描述的模型。其中，P為研究對象，研究對象的特征用C來表示，P關于C的具體量值則用V來表示。對中國城市規劃實施進行評價的具體步驟如下所示：

一是確定經典物元矩陣。結合城市規劃實施中的路網密度、道路面積率、人均道路面積、車均道路面積、公園個數和公園面積六個方面的內容，構建了中國城市規劃實施評價模型。用P表示中國城市規劃實施，內容用C表示，V表示內容的指標值，形成了中國城市規劃實施評價模型：M=（P，Ci，Vi），i=1，2，3，4，5，6。因此，中國城市規劃實施的物元矩陣為：

其中，C1、C2、C3、C4、C5和C6為中國城市規劃實施的內容；V1、V2、V3、V4、V5和V6為內容的指標值。

二是建立節域物元模型。中國城市規劃實施評價等級及其指標值范圍構成物元矩陣，即為經典域Mj；中國城市規劃實施評價等級全體及其指標值范圍全體的物元矩陣，即為節域Mp。

第一，Mj矩陣：

第二，Mp矩陣：

Pj（j=1，2，3）表示將中國城市規劃實施的三個評價等級；各個等級取值范圍的上限用aij表示，各個等級取值范圍的下限用bij（i=1，2，3，4，5，6）表示，中國城市規劃實施評價等級的全體用Pp表示，而P1，P2，P3∈PP；aip和bip分別表示評價等級全體取值范圍的上限和下限。

三是建立待評物元模型。本文選取中國城市規劃實施的六項內容即道路密度、道路面積率、人均道路面積、車均道路面積、公園個數和公園面積作為評價指標。結合中國城市規劃實施評價的指標數據，確立了中國城市規劃實施評價的物元模型：

上述公式中，P表示城市規劃實施；Ci表示等級標準的城市規劃實施評價指標；Vi表示P關于評價指標Ci的實際值。

四是計算待評物元關于各評價等級的關聯度。關聯度是指城市規劃實施評價指標（即路網密度、道路面積率、人均道路面積、車均道路面積、公園個數和公園面積）屬于評價等級（即一般、良好和優秀）的程度。關聯度值與指標屬于該評價等級的程度，二者是正相關關系。關聯函數主要用來測量城市規劃實施與經典域中評價等級范圍值的接近程度。具體的計算公式為：

其中，

利用上述公式，求城市規劃實施評價的各指標權重，表3所示：

表3 城市規劃實施評價指標權重表

六是計算待評物元的綜合關聯度。將各評價等級（一般、良好、優秀）的關聯度計算結果分別與各指標權重相乘，從而得到綜合關聯度的具體值。綜合關聯度主要用來判定待評省市其規劃實施的總體狀況所處級別，具體的計算公式為：

表4 各省市其規劃實施評價綜合關聯度表

3 結論與對策

3.1 結論

本文從道路密度、道路面積率、人均道路面積、車均道路面積、公園個數和公園面積六個方面入手，構建了城市規劃實施評價指標體系。運用物元模型和熵權法,定量評估了中國31個省區市的城市規劃實施情況。得到如下結論：第一，遼寧省、江蘇省、山東省和廣東省其規劃實施的綜合評價等級為優秀，這個等級高于其他27個省區市其規劃實施的綜合評價。第二，四川省、浙江省、福建省和云南省其規劃實施的綜合評價等級為良好。第三，黑龍江省、吉林省、安徽省、河北省、河南省、湖北省、湖南省、江西省、陜西省、山西省、青海省、海南省、貴州省、甘肅省、內蒙古自治區、寧夏回族自治區、新疆維吾爾自治區、西藏自治區、廣西壯族自治區、北京市、上海市、天津市和重慶市規劃實施的綜合評價等級為一般。

本文運用物元模型和熵權法，通過建立關聯函數和綜合關聯度來計算客觀地評價評價單元對某個評價等級的隸屬度，在一定程度上拓展了城市規劃實施評價的定量方法。基于物元模型和熵權法，對中國城市規劃實施效果進行評價，使得評價等級可以客觀地反映出評價對象所處的狀態，評價過程具有可行性，評價結果具有可信度。

3.2 對策

中國城市規劃實施是一個動態的過程，其評價工作是一項復雜的任務。受到政治、經濟、文化、社會和生態等多方面因素的綜合影響，城市規劃實施的評價方法、指標選取以及評價等級等目前并沒有形成相對統一的標準。為推進城市規劃實施的評價工作，建議相關部門從合理規劃和有效評估等方面著手努力：第一，中國的城市規劃實施主要從全國范圍內展開，由于每個省市其所處的自然地理位置和經濟發展水平等完全不同，因此，在城市規劃實施的過程中應注重區域性，根據各省市的實際情況進行合理規劃。第二，中國的城市規劃實施評估具體指標應當落實到政策文本中，明確評估指標可以增強城市規劃工作的透明性，依據具體的各指標進行權重確立，使評估結果更具有效性。