甘肃省城市生态系统的AHP-模糊综合评价

赵雅琼　赵乾程　王玉君　闫　洁　任　珺，2*

（1兰州交通大学环境与市政工程学院兰州交通大学环境生态研究所甘肃兰州730070 2甘肃双泰凹土科技有限公司甘肃兰州730070）

甘肃省城市生态系统的AHP-模糊综合评价

赵雅琼1赵乾程1王玉君1闫洁1任珺1，2*

（1兰州交通大学环境与市政工程学院兰州交通大学环境生态研究所甘肃兰州730070 2甘肃双泰凹土科技有限公司甘肃兰州730070）

针对甘肃省各城市的特点，建立了甘肃省生态城市指标评价体系，采用专家打分法和层次分析相结合的方法确定了各级指标的权重，并选用多级模糊综合评判模型，同时利用计算机编程实现了对甘肃省城市生态系统进行了综合评价。结果表明：甘肃省仅嘉峪关市、酒泉市、兰州市达到Ⅱ级水平，达到Ⅲ级水平的城市占50%，等级为Ⅰ级和Ⅴ级的城市空缺。

层次分析法；模糊综合评价法；计算机编程；城市生态系统

1　引言

以生态环境问题为代表的城市问题随着城市化进程的加速逐渐成为一种普遍现象，并有逐渐加剧的趋势。因为城市是一个以人类行为为主导，自然生态系统为依托，生态过程所驱动的社会-经济-自然复合生态系统（SENCE）[1]，所以必须从整体出发，全面把握城市生态环境问题的实质，利用各种手段调控城市生态系统中各子系统及其组分间的相互关系，以达到将城市建设成为人类与自然和谐发展，生态、社会、经济效益高度统一的生态城市的目的。而实现上述目标的有效手段之一就是以城市生态系统理论和可持续发展思想为指导，建立科学合理的综合评价指标体系和数学模型并按照模型进行定量评价，进而提出相应的调控对策[2]。

在生态城市评价过程中，常有好坏等模糊的概念，为将这些模糊概念加以解释和定量化，使评价建立在充分、合理、科学的基础上，本文采取了AHP-模糊综合评价法。AHP—模糊综合评价是在模糊的环境中，考虑多种因素的影响，基于某种目的对事物作出的综合决断。

2　甘肃省城市生态系统的AHP模型评价

2.1 AHP模型指标体系的构建

根据生态城市评价指标筛选的原则和方法，结合甘肃省城市生态系统的特点，考虑指标数据的可获取性，构建评价体系。

2.2评价因子权重的确定

生态城市综合评价体系中评价因子具有复杂性、不可逆性和模糊性，用精确的数学模型来求取评价因子的权重难度很大，而且会使权重确定不合理。根据专家的经验判断往往较为可靠。经过专家评分然后采用层次分析法确定各个评价因子的权重，是一种较为合理可行的系统分析方法[3]。

考虑到此研究是在单一准则下的排序，1～9标度法的保序性最好，因此选用此标度法来对元素重要性进行赋值[4]。采用1～9标度法将各层中的因子对上一层次目标的相对重要性进行两两比较，构造判断矩阵，然后使用Matlab软件计算判断矩阵的特征值和特征向量，得到最大特征根和对应的特征向量，进行归一化处理后即可得到各层次的单排序和层次总排序，最后再进行判断矩阵一致性检验。

3　甘肃省城市生态系统的模糊综合评价

3.1建立模糊集合

3.1.1建立评价集[5,6]

其中：V1为城市生态化水平很好；V2为城市生态化水平较好；V3为城市生态化水平一般；V4为城市生态化水平较差；V5为城市生态化水平很差。

3.1.2确定参评要素集

其中：U1为城市生态环境；U2为城市结构；U3为城市功能；U4为城市发展协调度。

3.1.3确定参评要素的评价子集

其中：C1为空气质量（SO2含量）；C2为市区绿化覆盖率；C3为区域环境噪声平均值；C4为城市水功能水质达标率；C5为自然保护区覆盖率；C6为人口密度；C7为人均道路面积；C8为人均住房面积；C9为万人病床数；C10为万人拥有公交车辆；C11为工业废水处理率；C12为工业固体废物处理利用率；C13为人均用水量；C14为燃气普及率；C15为城市污水集中处理率；C16为生活垃圾无害化处理率；C17为人均GDP；C18为人口自然增长率；C19为公众对城市发展满意度；C20为刑事案件发生率；C21为环保投入占GDP的比重；C22为科技投入占GDP比重。

3.2确定隶属度函数

以隶属度来刻画事物间的模糊界限是模糊数学的基本方法。在甘肃省城市生态系统综合评价中，依据建立隶属度的基本原则，将参评因子分为2类。一类为定性指标，另一类为定量指标。

对于定性指标：综合评价指标体系中不便定量的指标为公众对城市发展的满意度，评语为很好，较好，一般，较差，很差，利用公众评定确定这个城市的这个指标属于哪一个评语等级，对收回的问卷统计，假定有20%的公众认为“很好”，20%的公众认为“较好”，30%的公众认为“一般”，20%的公众认为“较差”，10%的公众认为“很差”，则隶属于“很好”的程度为0.2，隶属于“较好”的程度为0.2，隶属于“一般”的程度为0.3，隶属于“较差”的程度为0.2，隶属于“很差”的程度为0.1，得到该因素的评价为（0.2,0.2,0.3,0.2,0.1）。

对于定量指标：以效益型指标为例。所谓效益型指标即随着指标实际值的增大，其表现的可持续发展能力越强，也就是对城市生态系统综合评价起正效应的指标[7]。如市区绿化覆盖率，自然保护区覆盖率，环保投入占GDP的比重等等，则各评语集相对隶属函数的计算如下：

而所谓成本型指标即随着指标值的增大，其表现的可持续发展能力就越弱，也就是对城市生态系统评价起负效应的指标。如空气质量（SO2含量）、区域环境噪声平均值、人口自然增长率、刑事案件发生率等，则各评语集相对隶属函数的计算如下：

3.3分层求解各指标的隶属度

确定隶属度函数之后，根据原始统计资料和评价标准，利用公式（1）至（10）来计算各个指标对评价等级的隶属度。对第二级准则进行复合运算，B2=A2·R2，A2=[a21a22…a2mi]，依照多级模糊综合评价方法，依次向上进行复合运算，可得到综合评价结果B=A°R

3.4结果评判

以百分制作为五个等级评价标准，选择各成绩区间中值作为等级的参数，参数向量=(92.5,80,70,60,47.5)T，按照M=·,计算得到最后分值，并可按得出的分值根据表1判定所属的等级。以兰州市为例：

兰州市的综合得分为75.27分，参照表1可知属于一般较好水平（Ⅱ级）。将此计算方法进一步推广，应用到甘肃省内的其它城市得到甘肃省各城市生态系统评价综合得分，如表2所示[8]。

表1　城市生态系统评价等级区间表

表2　甘肃省各城市生态系统评价综合得分表

3.5城市生态系统综合评价的计算机实现

对多个城市的生态化程度进行横向比较时，由于指标数目繁多和计算烦琐，评价困难。本文将城市生态系统综合评价编制成一套实用的软件，确定了评价对象后，进行有关调查，收集到相关数据，输入相关参数，就可得到评价结果[9-11]（图1）。

图1　城市生态系统综合模糊评价算法流程图

4　甘肃省城市生态系统的综合评价结果与分析

综合评价得分在[100，85]之间，生态化程度等级为Ⅰ级的城市为空缺；得分在[85，75]之间，生态化程度为Ⅱ级的城市有嘉峪关市，酒泉市，兰州市；得分在[75，65]之间，生态化程度为Ⅲ级的城市比较多，有天水市、庆阳市、平凉市、武威市、张掖市、金昌市、定西市，占城市总数的50%；得分在[65，55]之间，等级为Ⅳ级的城市有临夏市、白银市、合作市、陇南市；得分在[55，45]之间，等级为Ⅴ级的城市也为空缺。

甘肃省除了嘉峪关市、酒泉市、兰州市三个城市得分较高，达到Ⅱ级水平以外，其它的城市得分均偏低，尤其是临夏市、白银市，合作市、陇南市仅达到Ⅳ级水平，甘肃省的生态城市建设已迫在眉睫。

现将生态城市建设对策与措施总结如下[12]：（1）从实施可持续发展战略的高度，强化全民的生态环境意识，加强全民生态教育，并把生态教育作为学生素质教育的一项重要内容，努力培养具有生态环境保护知识和意识的新一代。（2）从生态学原理出发，研究城市发展中的环境、资源、人口以及住房、交通等各个组分间的相互关系，做好城市生态规划。（3）在执行国家政策、法律、法规的基础上结合甘肃省城市的实际情况，制定必要的地方法规来保护生态环境。（4）大力推行清洁生产，增加环保投入，发展环保产业。（5）加强城市间、区域间的合作，以期建立公平的伙伴关系，使技术与资源共享，形成互惠互生的网络系统。另外城市在发展过程中应承担义务和责任，确保在其管辖范围内或在其控制下的活动不致损害其它城市的利益[13]。

[1]马世骏,王如松.社会-经济自然复合生态系统[J].生态学报, 1984,4(1):1-9．

[2]曹慧，胡锋,李辉信,梁镇海,王昭昭．南京市城市生态系统可持续发展评价研究[J].生态学报,2002，22(5):787-792．

[3]王仁刚,叶志敏,尹明泉.基于AHP的高速公路地质地貌景观质量模糊综合评价[J]．重庆工学院学报:自然科学版,2007,21(11)：67-72．

[4]骆正清,杨善林.层次分析法中几种标度的比较[J].系统工程理论与实践,2004,9(9):23-33.

[5]方俊．建设项目工程变更的风险分析与评价[J].重庆大学学报, 2004,27(12):49-51.

[6]王禄超．模糊综合评判法在评标中的应用研究[J].建筑技术开发,2005,32(2):113-115.

[7]郜彗,金辉.基于AHP和模糊综合评价的区域水资源可持续利用评价——以广东省江门市为例[J].水资源与水工程学报,2007,18 (3):50-55+59.

[8]贺小玲.城市公交系统综合评价体系[D].兰州:兰州交通大学, 2005.

[9]张宏林,周江峰.Visual Basic 6.0编程实例[M].北京:人民邮电出版社,1999.

[10]廖彬山,黄维通,高越明,高峰霞.Visual Basic面向对象与可视化程序设计[M].北京:清华大学出版社,2000.

[11]H.M.Deitel,P.J.Deitel,＆T.R.Nieto.Visual Basic 6.0 How to Program[M].北京：电子工业出版社,1997.

[12]程伟.生态城市的内涵及创建策略[J].云南地理环境研究．2005，17(4):43-45.

[13]李英.甘肃省城市生态系统综合评价[D].兰州：兰州交通大学, 2005.

国家科技型中小企业技术创新基金（12C26216207079）。

任珺（1968—），男，汉族，甘肃省张掖市人，博士，教授。主要从事环境生态学领域的教学和研究工作。