基于改進物元可拓模型的建筑業可持續發展綜合評價

光 輝，趙 塵，楊培紅

(1.南京林業大學 土木工程學院，南京 210037；2.三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472500)

建筑業在改善人民生活生產環境和拉動經濟增長的同時，消耗了大量的資源和能源，并對環境產生了極大的破壞，這些負面因素嚴重影響了建筑業的發展[1]。近年來，一些學者從不同角度對建筑業可持續發展進行了研究，其中，建筑業可持續發展評價是一個重要的研究方向，相繼有學者提出了主成分分析法[2]、因子評價法[3]、聚類分析法[4]層次分析法[5]等多種建筑業可持續發展評價方法，這些方法均有各自的優勢和不足。相比其他評價方法，依據可拓集合理論建立起來的多指標可拓綜合評價方法，可以將多目標評價轉化為單目標決策，并能從定性和定量兩個角度給出評價結果，有較大的優越性，目前已經在水質評價[6]、城市交通可持續發展評價[7]、城市可持續發展評價[8]等諸多方面得以應用。本文將物元可拓模型引入建筑業可持續發展評價，并對模型中的值域和經典域的確定方法進行了改進，建立建筑業可持續發展綜合評價物元可拓模型，通過計算其綜合關聯度和等級特征值，給出定向和定量的評價結果，并與其他評價方法進行的對比。實例分析表明，本文提出的改進物元可拓模型能夠直觀正確地反映出建筑業的可持續發展水平。

1 建筑業可持續發展評價物元模型

本文的主要思想是首先選擇建筑業可持續發展評價指標，并獲取各個指標的取值，然后確定建筑業可持續發展指標參數等級標準，用“評價指標、計算值、等級”3個要素組成物元，利用熵值法確定指標權重，應用可拓綜合評價方法理論建立建筑業可持續發展物元模型[9]。

1.1 確定經典域和值域

若表示建筑業可持續發展評價物元，N0表示級別的全體，N0j表示劃分的第j個等級，Ci表示第i個評級指標，(VOij)n×m表示同征物元陣，為Nj關于指標Ci的經典域范圍，Rp表示建筑業可持續發展評價指標允許取值范圍的物元，Np表示等級的全體，Vpi表示Np中指標Ci的允許取值范圍，即值域，則：

Rp=(NpCVp)=

1.2 計算關聯函數及權系數

在建立了建筑業可持續發展評價物元后，需計算指標量測值與關于等級j的隸屬度。本文選擇可拓理論中的初等關聯函數法，設〈api，bpi〉為指標Ci的值域范圍，則指標Ci關于評價等級的j隸屬度為Kj(Vi)。

關聯函數為：

本文采用熵值法來確定評價指標的權重，具體方法見文獻[10]。

1.1 數據下載 從GEO 數據庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)下載所需基因芯片集。其中GSE36895作為訓練集用來構建共表達網絡并篩選樞紐基因，包括29例腎透明細胞癌、21例癌旁以及26例腫瘤小鼠移植物，選取其中腎透明細胞及癌旁樣本進行進一步研究。另外GSE73731作為測試集用來驗證所得到的結果，包括265例腎透明細胞癌。

1.3 計算評價結果

若為指標的權重系數，則所有評價指標關于等級j的關聯度為：

根據最大關聯度原則，求解評價等級的特征值：

j*為級別變量特征值，依據j*可以判斷出建筑業可持續發展水平偏向某一級別的程度。

2 存在的不足及改進方法

2.1 物元可拓模型的不足之處

在建立物元可拓模型過程中，經典域和值域的構造是關鍵。參考其他行業物元模型，等級劃分標準主要有3種情況。一是依據已有的國家或行業制定的規范和標準構建經典域和值域。但是，由于區域發展的動態性，國家或行業制定和更新標準頻率難以滿足區域快速發展的要求，因此在實際評級中經常出現當前問題要依靠過時的標準或規范進行衡量的矛盾。二是參考先進國家或地區標準構建經典域和值域，通過比較能夠得出評價對象與發達地區的差距。但是，選擇標準沒有從評價對象自身具體情況出發，當評價對象與評價標準差距較大的時候，評價就沒有意義。三是選擇某年的指標值作為基準值，以未來某年的指標值作為目標值，在基準值和目標值之間構建經典域和值域，這種方法隨意性較大。

從上可以看出，物元模型經典域和值域確定存在以下幾個問題：①標準的時效性，更新難以滿足評價要求；②標準的地域性，不同地域衡量標準可比性較差；③部分行業沒有相關參考標準，限制了物元模型應用。

2.2 改進方法

針對常用的經典域和值域確定方法中的不足，本文采用了一種新的經典域和值域確定方法。本方法僅從評價數據自身結構出發，不依賴外在規范或標準，對時間序列進行均勻分割[11]。

若某個指標Ci的時間序列為C1，C2…Cn，指標等級需要劃分為J級，則按以下步驟進行：

(1)時間序列區間長度L計算。序列的區間長度指的是時間序列在數軸上的長度，其公式為：

L=maxCi-minCi。

(3)時間序列區間各等級界限計算。各等級上界等于下界與一個區間平均間隔之和，每個等級的上界等于上一個相鄰等級的下界。其公式為：

Ci1=[minCi，minCi+K]。

Ci2=[minCi+Ki，minCi+2K]。

因此，第J等級區間表示為：Cij=[minCi+(j-1)Ki，minCi+jK]。

3 實例分析

本文以文獻[12]中廣東省建筑業可持續發展數據為例，說明改進物元可拓模型在建筑業可持續發展評價中的實用性。同時將本文的評價結果與文獻[12]中的評價結果進行比較，評價本文提出的方法的有效性。

3.1 確定經典域和值域

依據文獻[12]中的統計數據及本文提出的確定經典域和值域的方法，將評價等級劃分為4級，等級1表示可持續，等級2表示比較可持續，等級3表示基本可持續，等級4表示不可持續，各個等級劃分結果見表1。

表1 經典域和值域

3.2 確定指標權重

采用熵值法對25個建筑業可持續發展評價指標權重進行確定，計算結果見表2。

表2 評價指標權重

3.3 計算結果

通過關聯函數計算，確定所有評價指標關于等級j的關聯度，根據最大關聯度原則，求解評價等級的特征值，計算結果見表3。

表3 建筑業可持續發展評價計算結果

為了驗證評價效果，本文將改進物元可拓模型評價結果與文獻[12]的評價結果進行比較，如圖1所示。文獻[12]用可持續發展水平值衡量廣東省建筑業可持續發展狀況，本文用評價等級特征值衡量廣東省建筑業可持續發展狀況。

圖1 不同方法評價建筑業可持續發展趨勢對比圖

從圖1可以看出，應用本文構建的改進物元可拓模型對廣東省建筑業可持續發展水平進行評價，廣東省建筑業可持續發展等級特征值從2003年的3.52級提高到2009年的1.37級，從基本可持續等級發展到可持續等級，可持續發展水平不斷上升，評價結果與文獻[12]中的主成分分析法評價結果趨勢一致，說明了本文構建的評價模型的正確性。

4 結 論

(1)本文針對物元可拓評價模型存在的不足，從時間序列自身結構出發，提出了基于時間序列的

經典域和值域確定方法并給出了具體的算法，對物元可拓模型進行了改進，能有效克服評價等級劃分時無參考標準或標準時效性限值等問題，拓展了物元模型的應用性。

(2)應用本文構建的建筑業可持續發展改進物元可模型，以廣東省建筑業2003～2009年的指標體系數據為例，應用熵值法確定評價指標的權重，通過計算各評價指標關于評價等級的關聯度和評價等級特征值，將多目標評價轉換為單目標評價，從定性和定量兩個角度給出了建筑業可持續發展整體水平。同時，將本文評級結果與主成分分析法評價結果進行比較，結果表明兩種方法評級結果一致，說明了本文構建的改進物元可拓模型的實用性和正確性，為建筑業可持續發展評價提供了一種新的思路。

【參 考 文 獻】

[1] 光 輝，趙 塵.我國建筑業可持續發展研究綜述[J].森林工程，2013，29(6)：149-152.

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[3] 莊 凱.山東省建筑業可持續發展問題研究[D].山東：青島理工大學，2011.

[4] 鄧屈波.基于DEA模型的福建省建筑業可持續發展評價[D].廣東：中南大學，2008.

[5] 鄧 韜.基于熵值法的建筑業可持續發展研究[J].工程項目管理，2007(5)：67-69.

[6] 陳南祥，湯 澤.基于物元可拓法對鄭州市地表水水質評價[J].水利與建筑工程學報，2013，11(2)：42-45.

[7] 劉俊娟，王 煒，程 琳.基于PSR概念與復合物元可拓法的城市交通可持續發展評價[J].公路交通科技，2007，24(10)：136-141.

[8] 李曉偉，陳 紅，李聰攀.基于可拓學的城市交通可持續發展水平綜合評價[J].廣州大學學報(自然科學版)，2011，10(4)：77-81.

[9] 蔡 文.可拓集與可拓數據挖掘[M].北京：科學出版社，2008.

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