基于层次分析法研究出行方式对拉萨市环境的影响

黄京金 胡冉 程刚

摘 要 以拉萨市为例，应用层次分析法研究私家车、公共汽车、步行、共享单车这四种出行方式对拉萨市环境污染的影响，为未来拉萨市绿色交通规划提供参考依据。

关键词 层次分析法;出行方式;MATLAB

引言

随着经济的发展，人们的出行方式更加多样化，人们出行方式的不同对城市环境的影响也有所不同，并且由世界上的城市发展经验表明，发展迅速的城市，其城市交通系统会对城市环境造成非常严重的污染。

拉萨市位于青藏高原的中部，喜马拉雅山脉的北侧，处于雅鲁藏布江支流拉萨河中游的河谷平原[1]。拉萨市的生态环境脆弱，有着典型的高原地区特征。并且交通基础设施总量不足，交通设施技术标准偏低，空间地域布局不合理。不同的出行方式会对城市环境造成不同的影响，本文就拉萨市市民的出行方式对拉萨市环境的影响进行研究。

1层次分析模型的构建

层次分析法，简称AHP，是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定量和定性分析的决策方法。一个典型的层次分析法结构图含有方案层、准则层和目标层，在层次分析法的结构图中，假设满足这两个条件[2]：

同一层次的各个因素之间不存在相互影响;

同一层的各因素从属于上一层的诸因素同时又支配下一层的诸因素。

运用层次分析法解决实际问题的步骤为：

分析问题建立目标成、准则层、方案层的层次结构模型;

依据9尺度对重要性程度按照1—9赋值[3]，构造判断矩阵;

层次单排序并做一致性检验。采用特征根法计算判断矩阵各因素针对其准则的相对权向量，对应于判断矩阵最大特征根 的特征向量，经过归一化后记为W，即W的元素为同一层次元素对于上一层因素某因素相对重要性的排序权值。因考虑到一致性的偏离可能是由于随机原因造成的，因此在检验判断矩阵是否具有满意的一致性的时候，需将CI和随机一致性指标RI进行比较，得到检验系数CR。

（1）层次总排序。计算从目标层到达方案层的层次总排序，采用如下公式：

（2）层次总排序的一致性检验。总层次排序的一致性检验，假定层次总排序一共n层，第i层m个因素对第i-1层的p的准则的层次单排序的一致性指标为CIp，随机一致性指标为RIp，故层次总排序的一致性比率可以采用如下公式：

2案例分析

2.1 层次结构建立

拉萨市市民现有主要出行方式为私家车、公共汽车，步行，同时引入内地盛行的共享单车，作为拉萨市居民未来的主要出行方式。这些出行方式对环境的影响主要分为对大气环境、声环境、生态环境、社会环境、人文景观的影响，作为准则层。

假设出行方式对环境的影响：大气环境、声环境、生态环境、社会环境、人文景观这五个准则层分别记为：A1，A2，A3，A4，A5。方案层中的四种出行方式：私家车、公共汽车，步行，共享单车分别记为B1，B2，B3，B4。根据层次分析法对影响环境的出行方式的因素进行归纳，得到层次结构如如图1：

2.2 判断矩阵的确立

通过网上资料搜寻，图书查阅，问卷调查的方式，结合专家意见对准则层的五个因素两两比较其重要性程度，对重要性程度按照1—9赋值，从而构造出判别矩阵A。结合专家意见和资料查询以及问卷调查的方式，得到判别矩阵A，如表1：

根据同判断矩阵A确立的相似方法，构造准则层因素与方案层因素的判断矩阵。分别记方案层对准则层的大气环境、声环境、生态环境、社会环境、人文景观的判断矩阵为：M1、M2、M3、M4、M5，根据问卷调查和专家问询得到判断矩阵Mn，如表2。

2.3 计算结果与分析

通过数据处理软件MATLAB进行最大特征根λmax和权向量W的求解，并且进行一致性比例的检验。得到检验系数CR皆满足：CR<0.1，权向量如下表3：

由表3可知，私家车、公共汽车、步行、共享单车四种出行对未来环境产生污染影响最大的是私家车，其次是公共汽车，步行和共享单车对未来环境污染的影响是最小的。由此可知，在对拉萨市的交通进行规划时，应当注重减少市民乘坐私家车出行的比例，增加市民乘坐公共汽车出行的比例，并通过合理增加步行通道和非机动车的行驶道路以及引进共享单车来鼓励市民以步行和共享单车的方式进行出行，基于此对拉萨市未来的交通进行合理规划。

3结束语

城市的发展离不开交通，交通的发展加快了拉萨市城市的经济发展速度，步行和共享单车的盛行有利于拉萨市自然环境和人文环境的保护，同时有利于改善拉萨市交通拥堵的现状，同时交通发展在高原上还处于初级阶段，在此阶段就拉萨市的交通进行合理规划和对拉萨市市民的出行方式进行正确合理的引导，对拉萨市交通的发展和环境的保护有重要的意义。

参考文献

[1] 陈晶华.拉萨市公路网发展规划研究[D].天津：天津大学，2009.

[2] 舒孝珍.层次分析法在出行方式選择中的应用研究[J].太原学院学报：自然科学版，2020（1）：41-46.

[3] 赵静，但琦.数学建模与数学实验（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2014：8.

作者简介

黄京金（1999-），男，山东烟台人;学历：本科生，西藏大学在读，研究方向：交通运输。