基于VSD框架的滇中城市群綠色建筑經濟脆弱性測度研究

徐郁竺 張軍 楊耀寧 曾澤偉 徐浩

關鍵詞：綠色建筑；脆弱性；VSD框架；評價體系

中國式現代化的特色之一是通過加快發展方式綠色轉型，發展綠色低碳產業，推動綠色低碳的生活方式，實現人與自然和諧共生的現代化①。建筑業作為“高能耗、高污染、低效率”的碳排放大戶，是影響“雙碳”目標實現的重要一環。因此，實現建筑業綠色低碳轉型發展刻不容緩。綠色建筑是集節能、環保、生態、經濟為一體的新型建筑，是重塑綠色生產生活方式、發展綠色低碳經濟，推動產業轉型升級的重要抓手。因此，發展綠色建筑不僅是推動建筑業可持續發展、助力“雙碳”戰略的關鍵，更是實現中國式現代化的必要要求。云南省有著發展綠色經濟得天獨厚優勢，更應加快推動傳統建筑業向綠色低碳建筑轉型，建設高質量發展的現代化云南。

相較于傳統建筑，由于開發和投資綠色建筑的增量成本高、回報周期長、施工技術壁壘難突破、融資風險大等內外部因素，導致綠色建筑經濟發展受到阻礙［1］。國際上，Agyekum等［2］基于520名建筑業專業人士的調研分析出激勵措施分離、風險障礙、初始投資資金匱乏是阻礙綠色建筑融資的主要因素。Chen等［3］學者指出政府行為和利益相關者間的協作是影響綠色建筑推廣的關鍵要素。Kirby等［4］識別出消費者的環境態度、受教育程度、生活方式等是影響其購買綠色認證建筑的關鍵因素。國內學者也對此進行了相關研究，翟博文等［5］調研表明，綠色建筑增量成本上升顯著，一、二、三星級認證的綠色建筑增量成本分別為23元/㎡、68元/㎡及171元/㎡。李張怡等［6］指出我國綠建技術創新能力弱、施工水平低、材料和設備對國外依賴度較高等因素，導致了較高的成本增量。此外，張翼［7］則指出由于我國綠色建筑認證標志不完善等因素，金融工具支持綠色建筑發展力度仍明顯滯后。因此，研究綠色建筑經濟可持續發展，不僅要從綠色建筑的技術角度，更應從綠色建筑伴生的經濟角度分析，其中一個重要角度即脆弱性評估。

脆弱性定義為一種衡量系統承受災害并從中恢復的能力，是系統應對不利擾動的彈性程度［8］。近年來，國內外學者關于脆弱性的研究主要分為兩大類：對其概念要素進行抽象提煉與辨析的定性研究和如何對脆弱性進行量化評估的定量研究。第一類定性研究中，自然學科領域更強調單一因素的擾動，關注系統、子系統遭受損害的可能性［9］。社會科學領域更突出脆弱性的表現和驅動因素，如系統、群體或個體內部存在的不穩定性和適應性等關系［10］。第二類定量研究中主要分為四大類：綜合指數法（指標評價法）［11］、基于遙感和地理信息統的評價法［12］、圖層疊置法［13］、脆弱性函數模型法［14］。其中各有優缺，如綜合指數法能簡單快速地測度脆弱性等級，但弱于脆弱性內部要素作用關系的考慮；函數模型法長于探究脆弱性要素的內在作用機制，短于完善評價體系等。因此，大多數情況需要根據場景的多維性考慮方法上的耦合性。

如上所言，當前對于綠色建筑經濟評價領域研究，多從增量成本［15-16］、節能技術的經濟性［17-18］等角度開展，基于社會性視角的研究亟待增強。其中，綠色建筑經濟的脆弱性角度研究開展較晚，近年才開始逐步在上述兩類方向展開探索。秦璇等［19］學者將脆弱性與傳統工程評價機制結合進行“第一類”定性研究，羅珍妮等［20］利用主成分分析法（Principal Components Analysis，PCA）、社會網絡分析法（Social Network Analysis，SNA）等方法分析影響經濟脆弱性的驅動因素進行“第二類”定量研究。同時，已有研究中少有對西部地區的綠色建筑發展情況進行研究，且對脆弱性的概念、要素界定等仍在探索，指標篩選、層級含義等仍在辨析中。

鑒于以上，本研究根據云南省滇中城市群中四個城市的綠色建筑發展情況，以脆弱性視角，使用“脆弱性評價框架”（Vulnerability-Scoping-Diagram，以下簡稱VSD模型），從“經濟發展-生態環境-社會認知”的耦合系統篩選符合區域特點的評價指標，構建評價指標體系，并建立脆弱性函數以分析脆弱性要素內部聯系來對該區域的綠色建筑經濟脆弱性進行評估。并根據評價結果結合城市發展情況給出“降脆”措施，旨在為西部地區的綠色建筑發展提供借鑒。

1 研究區域與概念界定

城市群，即在地域上集中分布的城市聯合體。城市群帶來城市人口聚集帶動資金、產業、貿易等經濟要素的聚集，從而產生規模經濟效應［21］。綠色建筑產業需要依托區域經濟實力、科技水平、人口素質以及生態環境才能實現規模化發展。從這個角度而言，將綠色建筑經濟放在區域經濟聚集的區域——城市群中研究方顯得更有意義。

在研究尺度方面，現有綠色建筑文獻大多局限于單個城市，或寬泛的整個省份，較少有針對城市群的研究；在研究區域方面，為實現全國綠色建筑產業的協調發展，對西部地區的研究也尤為重要，西南兩大重要經濟增長極——“成渝經濟圈”和“滇中城市群”，不僅承擔著西部經濟發展大任，還是面向南亞東南亞的門戶。其中，目前成渝地區的綠色建筑發展勢態較好［22］。資料表明，預計2025 年內，重慶市綠色生態城區內實現新建綠色建筑面積比例達到100%②；“十三五”期間，成都綠色建筑總面積累計突破2 億m2，并有245 項目獲得綠色建筑評價標識，裝配式建筑裝配率提升至30%～50%，被列為國家首批裝配式建筑示范城市③。相較之下，云南大部分地區都屬于限制開發區域和禁止開發區域，是中國重要的西南生態安全屏障，僅有滇中地區被列為重點開發區域［23］，綠色建筑發展阻力明顯大于川渝地區。因此，有必要對滇中地區綠色建筑經濟發展態勢進行系統評估。

1.1 滇中城市群

滇中城市群范圍包括昆明市、曲靖市、玉溪市、楚雄彝族自治州全境以及紅河哈尼族彝族自治州北部7縣市。滇中地區交通設施密集、基礎設施完善，是云南省發展基礎最好、發展水平最高、發展前景最佳的區域，也是帶動全省經濟、社會發展的龍頭，是云南省參與國內外區域合作、競爭的主體。滇中各州市“經濟-生態-社會”系統存在著空間差異，具有一定的獨特性、地域性。考慮到研究數據統計的便利性，本研究選取滇中城市群中昆明市、曲靖市、玉溪市、楚雄彝族自治州為評價對象。

1.2 綠色建筑經濟脆弱性內涵

脆弱性這一概念最早出現于災害研究領域［24］，由學者彼得·提莫曼（Peter Timmerman）于20世紀80年代首次提出［25］，是生態學、地理學、經濟學、工程學等領域可持續性分析的重要工具。由于學科差異及研究視角不同，其內涵要素不斷豐富，已形成了脆弱性“概念集合”，其“暴露性（Exposure）”“敏感性（Sensitivity）”“適應性（Adaptability）”成為不同學科廣泛使用的脆弱性要素內涵。

綠色建筑是與經濟社會發展、生態資源環境相互作用的復雜系統［26］。古爾薩·菲丹（Gulsah Fidan）［27］、李正焜［19］等中外學者將脆弱性理論與綠色建筑結合，認為脆弱性隱藏于綠色建筑系統全過程中。基于此，以脆弱性視角對綠色建筑研究便于考慮與系統關聯的耦合系統、內外部系統的多重擾動，從而全面地評估復雜系統的安全性。本研究將綠色建筑經濟脆弱性定義為：當綠色建筑系統內部缺陷或受外部影響且系統敏感缺乏適應能力時，制約綠色建筑項目取得良好經濟效益、阻礙綠色建筑發展的狀態，包含暴露性、敏感性、適應性三大要素，三者之間的相互作用關系如圖1所示。其中，暴露性反映綠色建筑項目暴露于項目內外部壓力、風險中的程度；敏感性是指綠色建筑經濟系統遭受擾動后的反應程度，體現了系統承受壓力和風險的能力，是脆弱性變化的標尺［28］；適應性指綠色建筑經濟在遭到損害時恢復到正常狀態的能力。

2 方法與數據

2.1 構建指標評價體系

國內外認可并常用的脆弱性評價指標框架有“壓力- 狀態- 響應（PSR）模型”［29］、“AHV（Arlie HouseVulnerability）模型”［30］、“VSD模型”［13］。VSD評估模型從脆弱性內涵出發，分析系統暴露在風險下抗干擾能力與自我恢復能力的概念，是目前使用最廣泛的模型，也更適配區域尺度的研究。

研究根據滇中城市群區域綠色建筑的特征，以VSD評價框架的基礎思路，將綠色建筑經濟脆弱性劃分為三個維度：暴露性（E）、敏感性（S）、適應性（A），構建“維度層-指標層-參數層”逐級遞進的滇中地區綠色建筑經濟脆弱性評價指標體系，見圖2。該評價體系能夠刻畫滇中城市群經濟發展-生態環境-社會認知耦合系統的內涵特征，共24個指標，部分共性指標選自秦旋等［19］、陳為公等［31］、羅珍妮等［20］的研究。

下面對含義較模糊的指標進行解釋：

（1）消費者對綠色建筑了解程度（e6）、消費者想要了解綠色建筑的意愿（e7）：這些指標能夠直觀預測該城市綠色建筑項目的認知普及情況，也將直接影響綠色建筑項目的經濟收益，屬于暴露性風險。

（2）居民為提高居住舒適性的支付意愿（s3）、為減少居住環境問題的支付意愿（s4）：這兩個指標是消費者消費心理預期，能夠直接影響其消費行為，從而間接影響綠色建筑的經濟性，能夠改變脆弱性的程度。

（3）綠色建筑因地制宜的難度（e8）、場地改造難度（e9）：滇中地區屬于高原山地城市，特殊的山形地貌和復雜的水文、氣候條件會導致建設難度的增加。山地城市場地平整很可能帶來大挖大建，大尺度打造人工軸線等環境問題。因地制宜難度和場地改造難度會增加綠色建筑的暴露性風險。

（4）科技占財政支出比例（a2）、研發（R&D）經費投入強度（a3）：綠色建筑的發展依賴于新技術、新材料、新工藝。城市對科技、教育的投入力度能加強城市的創新能力，從而增強適應能力。

2.2 主成分分析法

主成分分析法是一種多指標統計方法，該方法通過降維的原理把多個指標轉化為幾個互不相關的主成分，用更加精煉的綜合指標來刻畫需要評價主體［32］。因此選用主成分分析法對滇中城市群綠色建筑經濟脆弱性評價指標進行精簡，其具體計算步驟如下：

（1）數據標準化處理。由于指標之間存在屬性和數量級的差異，需要對指標數據進行標準化處理，其目的是消除變量的量綱影響。

（2）計算建立相關系數矩陣。計算公式如下：

（3）計算特征值與主成分荷載矩陣。選取特征值大于1，累計貢獻率大于85%的成分作為主成分［33］，并由此確定相應的主成分荷載矩陣。

（4）利用選取的特征值計算特征向量。

（5）利用特征向量與標準化后的數據相乘得出新的指標評價數值Xij。

2.3 熵權法確定權重

熵在信息論中主要用于度量數據體系的無序程度，同時也用于度量數據所提供的有效信息量。信息熵越大，其提供的信息的有效性越小。利用信息熵計算評價指標的權重，就是利用指標信息的有效性大小來計算。因此，各指標的權重由相應的變化幅度對系統的影響程度來確定［34］。熵權法的主要計算方法如下：

2.4 脆弱性函數模型

基于上述對滇中地區綠色建筑經濟脆弱性內涵的理解，認為其脆弱性（V）與暴露性（E）、敏感性（S）和適應能力（A）存在相關關系。敏感性、暴露性與脆弱性成正比，適應性與脆弱性成反比。參考相關文獻［23］對脆弱性函數的研究，采用脆弱性函數計算公式為：

2.5 數據收集與預處理

2.5.1 數據來源

滇中地區綠色建筑經濟脆弱性評價指標涉及范圍廣，并且有些指標無法單獨用定量數據或者定性數據衡量分析，因此該評價體系結合定量和定性兩類指標。其中定量數據主要來源于《云南統計年鑒（2021年）》《云南省2021年國民經濟和社會發展統計公報》以及滇中四州市氣象信息專報等，數據見表1。對于定性指標，采取問卷調查的方式獲取，因涉及范圍較廣，通過線上填寫的方式向生活在滇中地區的居民和建筑從業人員發放問卷。最終，共收回問卷149份，剔除無效問卷后，有效問卷為140份。

2.5.2 數據預處理

（1）信度檢驗

問卷的信度是指問卷的可信程度，表現檢驗結果的一致性程度。檢驗信度的指標較多，一般常用的指標是克隆巴赫Alpha 系數。一般認為，克隆巴赫系數在0.9以上為信度最佳，0.8～0.9之間為信度良好［35］。本文利用SPSS軟件對問卷調查進行統計分析，計算出克隆巴赫Alpha系數為0.815，表明問卷具有良好的信度。

（2）效度檢驗

問卷的效度檢驗反映了調查問卷能準確獲得預期調查結果的程度。在問卷的內容效度方面，滇中城市群綠色建筑經濟評價體系選用指標是根據現有研究理論為基礎，并根據研究區域特點進行修訂而來，因此可以認定問卷具有良好的內容效度。在結構效度方面，本文主要參考KMO值進行判斷。通過SPSS軟件計算得出，KMO值為0.9，Bartlett球形檢驗后顯著性p<0.001，表示問卷具有很好的效度［34］。因此，調查數據具有良好的信度和效度，可用于后續分析研究。

3 實證過程

3.1 主成分分析過程

運用SPSS軟件的因子分析功能，計算總方差解釋矩陣及主成分載荷矩陣，結果整理于表2～4中。

暴露性主成分分析中，FE1主成分在e1綠色建材市場發展情況、e2項目開發經驗、e3投融資體系健全程度、e4綠色建筑設計與認證標準完善程度、e5技術與施工水平指標上具有較大載荷，其方差貢獻率高達66.50%。這類指標集中反映了區域綠色建筑的經驗與實力以及政策環境，可歸屬于經濟發展屬性，是影響綠色建筑經濟脆弱性的重要因子。FE2主成分中因子載荷較大的e6消費者對綠色建筑的了解程度、e7消費者想要了解綠色建筑的意愿，屬于區域居民對綠色建筑了解程度，可歸納為社會認知屬性。FE3主成分中因子載荷較大的e8綠色建筑因地制宜的難度、e9場地改造難度，屬于項目建設的地理條件，歸納為生態環境屬性。

在敏感性主成分分析中，主成分FS1、FS2、FS3 依次可歸納為社會認知（s3、s4）、生態環境（s5、s6、s7、s8）、經濟發展（s1、s2）。分析可知，FS1主成分累計方差貢獻率超過50%，對敏感性的影響最大，即區域居民綠色支付意愿直接影響著綠色建筑項目的經濟效益，是影響綠色建筑經濟脆弱性變化的重要因子。FS2生態環境類主成分方差貢獻率為32.66%，對敏感性具有較大影響。區域良好的自然環境能提高居住舒適度，降低敏感性。FS3主成分包括新型綠色材料、綠色智能技術的應用等指標，也影響綠色建筑經濟抵抗敏感性的能力。

同上述分析一致，適應性維度的指標被歸納為FA1、FA2、FA3 三大主成分。a1、a2、a3、a3 在FA1 上因子載荷較大，且貢獻率超過50%，對適應性有決定性影響，歸屬于經濟發展屬性。即地區整體經濟情況：人均收入及政府對科技的投入都極大影響著區域綠色建筑經濟脆弱性的恢復能力。a6、a7 在FA2 上具有較大載荷，屬于生態環境屬性，即區域環境治理水平較大程度上影響著適應能力。a4、a5在FA3上具有較大載荷，區域居民的環保意識、對綠色建筑的了解程度歸納為社會認知屬性。

3.2 熵權法計算結果

利用平移法對新評價指標Xij 進行正向化處理后，采用上述公式，進行權重計算，見表5。

3.3 脆弱性等級劃分

研究根據正態分布原理將脆弱性進行區域等級劃分，設樣本平均值為α，標準差為β，若脆弱性（V）滿足V<（α-0.5β），則視脆弱性等級在低脆弱性區間；若（α-0.5β）（α+0.5β）視為具有高脆弱性等級［36］。結果如表6所示，昆明綠色建筑經濟脆弱性等級為低脆弱性，玉溪、曲靖綠色建筑經濟脆弱性等級均為較低脆弱性，楚雄劃分為高脆弱性。從具體脆弱性數值來看楚雄綠色建筑的經濟脆弱性遠高于其他三個地區，曲靖脆弱性數略低于玉溪，昆明脆弱性數值最低。

4 結果分析與對策建議

在理解和定義綠色建筑經濟脆弱性概念內涵的基礎上，結合研究對象和研究區域的特點，引用VSD評估框架理念構建基于“經濟發展-社會認可-生態環境”耦合系統的滇中地區綠色建筑經濟脆弱性指標評價體系。使用主成分分析法進行主成分提取、熵值法計算成分權重，最后根據脆弱性函數計算出各地區脆弱性指數。結果表明，滇中城市群中的四個州市（昆明、曲靖、玉溪、楚雄）綠色建筑經濟脆弱性具有明顯差異，并呈現中間低四周高的空間格局，如圖3所示。

4.1 暴露性分析

暴露性是促使綠色建筑經濟顯現出脆弱性的關鍵要素，暴露性越大，綠色建筑經濟系統表現出脆弱性的概率就越大。由表6知，四個城市的暴露性排名為：楚雄（0.484）>曲靖（0.337）>玉溪（0.232）>昆明（0.223）。數據顯示楚雄州的暴露性指數遠高于其與三市。因此，在同等條件下，楚雄州的綠色建筑最容易表現出脆弱性，即最易表現出不經濟性。從9個暴露性指標進行分析可知，該區域綠色建筑項目投資融資體系、參與方開發經驗、消費者對綠色建筑住宅的認識程度、項目場地改造難度的打分都較其他三市低。綜合來看，楚雄州缺乏綠色建筑市場拉動力、綠色建筑宣傳欠缺，加之增量成本的上升使得在該區域建設綠色建筑面臨的不經濟風險很大。昆明市綠色建筑經濟脆弱性中的暴露性指數最小是因為昆明市有著較其余三市豐富的建設綠色建筑的經驗，例如近年來，長水機場航站樓及能源中心、中鐵大廈等多個公共建筑評為三星級綠色建筑，萬科白沙潤園等商業住宅也被評為三星級綠色住宅建筑。

4.2 敏感性分析

敏感性因素會改變不利因素對目標的影響程度。玉溪是四個城市中敏感性值最低的城市，這與玉溪市的經濟實力與生態環境優越有關。分析得知，該區域產業實力強、居民收入水平高，有足夠的購買力支撐綠色建筑的銷售市場，調查問卷也顯示出該區域居民有很強的改善居住環境的支付意愿。生態環境方面，玉溪市人均公共綠地面積高于其余三市，日照與降水量適宜。適宜的生態環境減少項目施工難度，提高了人們的生活舒適性，從而提高綠色建筑經濟效益。曲靖和楚雄的敏感性較高與區域消費者的支付意愿不強有關。

4.3 適應性分析

適應性就像彈性，決定著系統受擊后能否恢復到原本的狀態，適應性不僅與自身能力，還與當地經濟水平、科技水平息息相關。昆明的適應性指數最高，曲靖、玉溪較高，楚雄適應性指數最低。昆明作為西部重要的中心城市之一、滇中城市群中心城，其經濟聚集程度、人才聚集程度、科技創新水平是滇中城市群中最高的。統計數據顯示，昆明市2021年研發與試驗發展（R&D）經費強度最高，為1.79%，遠高于楚雄（0.38%）。對綠色建筑發展而言，節能技術、環保材料都需要科技助力，昆明市較其余城市有更強的科研創新動力，因此昆明市的綠色建筑經濟更不易表現出脆弱性。玉溪和曲靖在環境治理上也表現的不錯，玉溪與曲靖工業固體廢物利用率排第一、第二，分別為74.97%、68.63%，曲靖市的城市污水處理率（97.48%）在四城市中排第二，僅次于昆明（98.29%）。再有，曲靖市正在加快建設全國光伏產業核心區、綠色鋁精加工等綠色產業，為綠色建筑發展提供技術和材料支持，降低增量成本，提高經濟效益。

綜上所述，滇中四州市綠色建筑經濟脆弱性呈現顯著的地區差異，不同州市的致脆因素也明顯不同。暴露性、敏感性、適應性是構成脆弱性的三大要素，脆弱性的產生是三要素遞次呈現的結果。從三維視角分析發現：暴露性是抵抗脆弱性的第一道防線，楚雄州高脆弱性的主要源于項目開發經驗、投融資體系、技術與施工水平、消費者認知指標的高暴露性；敏感性體現了系統對不利擾動的承受能力，居民的消費意愿和購買力以及生活生態環境顯著影響該區域綠色建筑經濟效益，曲靖市和楚雄州消費者的支付意愿不強是使之呈現高敏感性的主要原因；適應性體現了系統在遭受沖擊后的恢復能力，昆明市綠色建筑經濟的高適應性與其整體經濟科技發展水平及政府扶持激勵政策有關。因此，要立足于城市間的經濟、社會、生態基礎條件的不同，有針對性進行優化改革才能促進滇中城區群綠色建筑經濟協同發展。

4.4 對策與建議

從暴露性分析來說，楚雄彝族自治州在區域經濟發展和社會認知上較其余三市有較大差距，更易表現出綠色建筑經濟不景氣。針對上述分析出的評分低指標，建議當地政府、住建部門向居民加強綠色建筑宣傳，制定有力的綠色建筑稅收政策、獎勵政策吸引社會資本方進行綠色建筑項目投資，鼓勵政府投資的公共建筑向星級綠色建筑努力。昆明市與楚雄州緊鄰，應打破區域限制，學習綠色建筑開發經驗、引入有實力的開發商，實現與周邊城市市場聯動。

從敏感性分析來說，云南省是我國生態資源最豐富的地區，風能、太陽能這些綠色資源十分豐富，云南整體氣候復雜，西北部為高原季風氣候、南部為熱帶雨林氣候，山地面積占全省的88.64%，河谷盆地僅占6%。而滇中城市群占據了云南省近一半的山間壩子，且氣候條件溫和，因此四個城市的生態環境敏感性都較低。導致滇中四州市敏感性升高的共同推手是綠色智能化技術和新型環保可再生能源利用技術還不夠成熟。建議滇中四州市加大綠色科技創新投入和環保材料研發投入，供給側改革是降低敏感性、降低增量成本，提高綠色建筑經濟效益根本途徑。

從適應性分析來說，滇中四州市對綠色建筑的宣傳較多是針對開發商而言，優惠、激勵政策也是如此。因此，建議滇中四州市也要對廣大居民進行綠色建筑、保護環境節約資源的宣傳，讓人們主動地了解綠色建筑與綠色建筑帶來的綠色經濟，尤其對購買綠色住宅的消費者給予一定優惠，讓綠色建筑中的住宅市場首先“活起來”。

提高綠色建筑經濟效益，經濟、環境、社會中任何一個系統都不能脫節，政府、開發商、消費者任何一方都不能缺席。通過對滇中城市群中四個城市綠色建筑經濟脆弱性的評估與分析，昆明綠色建筑經濟脆弱性最低，玉溪次之，曲靖較高，楚雄州最高，且脆弱性產生的原因進行了逐一分析，希望能為區域綠色建筑發展提供有針對性的參考。