模糊综合评价模型【基于综合评价模型的城市生态健康评价】

　　摘要：城市是人类活动集中的社会-经济-自然复合生态系统，其生态健康状况直接影响到城市的可持续发展。从活力、组织结构、恢复力、生态系统功能的维持、人群健康状况５个方面建立了相对完整的城市生态健康评价指标体系。以山东省１７个城市为研究对象，运用改进的层次分析法确定各评价指标的权重，同时结合综合评价法进行了健康评价。根据计算出的山东省１７个城市生态健康综合评价值和健康状态分级标准，将山东省１７个城市分为３类，即健康、亚健康和不健康，评价结果较合理。该评价结果可为山东省１７个城市的生态城市健康发展提供科学依据。
　　关键词：城市生态健康；指标体系；改进的层次分析法（ＩＡＨＰ）；综合评价；山东省
　　中图分类号：Ｘ８２６文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）15－3211-03
　　
　　Urban Ecosystem Health Assessment in Shandong Based on Comprehensive
　　Evaluation Model
　　
　　ＷＡＮＧ Ｙａｎ１，ＣＡＯ Ｊｕｎ－ｒｕ１，ＭＥＮＧ Ｑｉｎｇ－ｊｕａｎ２
　　（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｚｉｂｏ ２５５０４９， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ；
　　２． Ｂｉｎｚｈｏｕ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｂｉｎｚｈｏｕ ２５６６１３， Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｒｂａｎ ａｒｅａ ｉｓ ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎ－ｍａｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ， ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｎａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ａｒｅａ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ． Ｆｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｏ ａｃｃｅｓｓ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｖｉｇｏｒ， ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ， ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒｏｗｄ． Ａｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ｗａｓ ｓｅｔ ｕｐ using 17 cities of shandong province as research object． Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｅａｃｈ ｉｎｄｅｘ ｗｅｉｇｈｔ， ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｒａｄｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ， １７ ｃｉｔｉｅｓ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ pｒｏｖｉｎｃｅ ｗｅｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ ａｓ ｈｅａｌｔｈｙ， ｓｕｂ ｈｅａｌｔｈｙ ａｎｄ ｕｎｈｅａｌｔｈｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｗａｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｒｅｄｉｂｌｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｆｏｒ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ pｒｏｖｉｎｃｅ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｕｒｂａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈｅａｌｔｈ； ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ； ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ（ＩＡＨＰ）； ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ； Sｈａｎｄｏｎｇ province
　　目前，山东省正处于城市化快速发展阶段，但地方经济发展的同时也带来了一系列资源耗竭、环境污染、自然生态退化和人群健康受损等城市生态系统健康问题。而生态系统健康直接影响到城市的可持续发展。通过建立一套相对完整的城市生态健康评价指标体系，采用定量的评价方法，对山东省１７个城市的生态健康进行评价，以便为促进城市生态系统健康发展、实施城市生态系统健康管理提供依据。
　　国内对城市生态健康的研究起步虽然较晚，但进展迅速，熊鹰等［１］应用属性理论与方法对长株潭城市群生态健康进行了评价；张晓琴等［２］采用因子分析与模糊优选评价模型对兰州市生态系统２０００～２００６年的相对健康状态进行了评价；苏美蓉等［３］运用集对分析法对北京、上海、武汉、广州等１６个城市的生态系统健康状况进行了评价。本文采用以上评价研究中所取得的成果，并针对其中的不足，建立适合山东省１７个城市的生态健康评价指标体系，运用改进的层次分析法计算出各评价指标的权重，采用综合评价法对山东省１７个城市的生态健康进行评价，根据评价结果提出提高城市生态健康水平的建议，以解决具体的社会生产和实际问题。
　　１城市生态健康评价指标体系的建立
　　１．１评价指标的选择
　　城市生态健康指标的选择目前在学术界还没有统一的标准，但评价指标应遵循能完整准确地反映城市生态健康状况的原则［４］。桑燕鸿等［５］从活力、恢复力、组织结构等８个方面建立了城市生态健康评价指标体系；张晓琴等［２］运用压力-状态-响应模型构建了评价指标体系。城市是一种高度人工化的自然-社会-经济复合生态系统，每个城市都有自身的特点，应该建立适合自身的城市生态健康评价指标体系，考虑山东省的实际情况和数据可获得性，本文选择活力、组织结构、恢复力、服务功能的维持、人群健康状况作为城市生态系统健康评价的５个要素，针对每个要素的内涵提出相应的指标，最后构建山东省城市生态系统健康评价指标体系（表１）。
　　１．２评价标准的确定
　　城市生态系统健康评价指标确定后，就需要明确各项指标的健康标准，才能对城市生态系统的健康状况进行评价［６］。目前学术界尚没有统一认可的城市生态系统健康标准，本文参照国际和国内标准以及国际和国内公认的生态城市、园林城市、环保模范城市标准来制定，将城市健康标准划分为５ 级：病态、不健康、亚健康、健康和很健康。具体的分级标准值及各标准值的区间范围如表１所示。
　　２评价指标权重的确定
　　指标权重的准确与否在很大程度上影响综合评价的准确性和科学性。传统的权重分配常用Ｄｅｌｐｈｉ专家咨询法和层次分析法，其中Ｄｅｌｐｈｉ法不仅对咨询专家要求较高，而且多轮咨询的工作量较大。近年来用层次分析法确定权重越来越受到研究人员的重视，并在多方面得到应用，但ＡＨＰ采用九标度刻划比较判断结果，使专家感到操作困难，而且计算复杂，还需要进行一致性检验。为克服ＡＨＰ的上述特点，本文采用了改进的三标度层次分析法ＩＡＨＰ［７］，其计算步骤如下：
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　　２）建立感觉判断矩阵Ｓ＝Ｓ［sｉｊ］，其中：
　　sｉｊ＝ｄｉ－ｄｊ，ｄｉ＝∑cｉｊ（１）
　　３）建立客观判断矩阵Ｒ＝［ｒｉｊ］，其中：
　　ｒｉｊ＝Ｐ（sｉｊ／Ｓｍ），Ｓｍ＝ｍａｘsｉｊ（２）
　　其中，Ｐ为使用者定义的标度扩展值范围，如Ｐ取值为３、５或７。
　　４）在完成以上的工作后，对矩阵Ｒ的每一列元素都进行归一化计算，即得到权重分值。
　　ＩＡＨＰ具有操作简便、结果客观、完全一致三大优点，采用改进的层次分析法计算的上述指标体系的权重分配如表１所示。
　　３山东省城市生态健康综合评价
　　３．１单指标评价
　　城市生态健康评价过程，是在单指标评价的基础上进行加权综合评价［8］。单指标评价也叫做无量纲化，是指采用一定的数学方法将指标统计值的量纲消除掉，使不同量纲之间的值可以相互比较和综合。设第ｉ个子区的第ｊ个指标的取值为ｘｉｊ，则指标的单项评价值ｙｉｊ有两种计算方式。
　　ｘ为正作用指标时，用公式（３）来计算：
　　ｙｉｊ＝（ｘｉｊ－ｘｊｍｉｎ）／（ｘｊｍａｘ－ｘｊｍｉｎ）（３）
　　ｘ为负作用指标时，用公式（４）来计算：
　　ｙｉｊ＝（ｘｊｍａｘ－ｘｉｊ）／（ｘｊｍａｘ－ｘｊｍｉｎ） （４）
　　式中：ｘｊｍａｘ为第j个指标中的最大值；ｘｊｍｉｎ为第j个指标中的最小值。
　　该无量纲化将使所有指标值界于０～１，正、负指标取值在无量纲化后具有同向性，即得分越高，其可持续发展功能越强。
　　３．２综合评价
　　根据综合评价法的方法与原理，采用指标加权求和法，从而得到各城市健康评价的总分值。该模型强调指标的群体性和迭加性，指标之间是可以相互替代的，即个别指标的落后对系统整体功能不会造成太大影响。加权求和的计算公式为：
　　式中：Ｆ为评价单元总分值；ｎ为评价指标数；wｉ为第ｉ个指标的权重；ｆｉ为第ｉ个指标的分值。
　　采用前述指标体系和评价模型，根据所采集的统计数据，对山东省１７个城市生态健康水平进行了综合评价，评价结果如表２所示。
　　根据山东省１７个城市的生态健康综合评价值和健康状态分级标准（表３）可以看出，山东省１７个城市的综合评价值分布在３个区间内，即可以将山东省１７个城市的城市生态健康情况分为３类：健康、亚健康和不健康。其中青岛、东营、烟台、威海为健康城市；济南、淄博、枣庄、潍坊、济宁、泰安、日照、临沂、德州、聊城、滨州、菏泽为亚健康城市；莱芜为不健康城市。根据分类结果，在ＭａｐＩｎｆｏ中绘制出专题地图（图１）。
　　通过山东省１７个城市各个评价指标的具体数值与标准值的比较，可以发现莱芜市单位ＧＤＰ能耗太大，人均ＧＤＰ、第三产业占ＧＤＰ比重指标方面与其他城市相差太大，需要采取相应的措施，摆脱不健康状态；而枣庄等个别城市处在不健康状态边缘，针对弱项指标应制定相关政策，逐步提高城市生态系统健康水平；作为省会的济南市由于人口过多，虽然综合经济实力很强，但人均ＧＤＰ并不高，市区人口密度太大，失业率较高，都是影响其城市健康程度的主要问题，但这些问题难以在短期内解决；威海和青岛是最为健康的两个城市，绿化程度高，恢复力强，服务功能强大，多数指标都在全省前列。综合来看，山东省很多指标优于其他多数省份，其特点是整体效果好，恢复力要素很强。通过采取有针对性的措施，各个城市的生态健康程度有望提升一个层次。
　　４结论
　　本文在对城市生态系统健康认识的基础上，建立了城市生态系统健康评价指标体系，运用综合评价法对山东省１７个城市的生态健康进行了评价，得到结论如下。
　　１）从活力、组织结构、恢复力、服务功能的维持、人群健康状况５要素，选取了１７个评价指标。运用改进的层次分析法计算出各评价指标的权重，该方法巧妙地把定量分析和定性分析结合起来，操作简单，所得权重较准确。
　　２）对山东省１７个城市生态健康的评价结果表明，山东省１７个城市中有４个城市为健康状态，１个城市为不健康状态，大部分城市处于亚健康状态，影响山东省１７个城市生态健康的不利因素主要是城市生态系统的活力不强和组织结构不尽合理。
　　３）评价结果较合理，该评价结果可为促进城市生态系统健康发展、实施城市生态系统健康管理提供依据。
　　参考文献：
　　［１］ 熊鹰，陈昊林． 基于属性理论的长株潭城市群生态系统健康评价［Ｊ］． 生态环境学报， ２０１０，１９（６）：１４２２－１４２７．
　　［２］ 张晓琴，石培基． 基于ＰＳＲ模型的兰州城市生态系统健康评价研究［Ｊ］． 干旱区资源与环境， ２０１０，２４（３）：７７－８２．
　　［３］ 苏美蓉，杨志峰，陈彬． 基于生命力指数与集对分析的城市生态系统健康评价［Ｊ］． 中国人口・资源与环境，２０１０，２０（２）：１２２－１２８．
　　［４］ 颜文涛． 城市生态系统健康属性综合评价模型及应用研究［Ｊ］． 系统工程理论与实践，２００７ （８）：１３７－１４５．
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　　［６］ 官冬杰，苏维词． 城市生态系统健康评价方法及其应用研究［Ｊ］． 环境科学学报，２００６，２６（１０）：１７１６－１７２２．
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　　［８］ 官冬杰，苏维词． 城市生态系统健康及其评价指标体系研究［Ｊ］． 水土保持研究，２００６，１３（５）：７０－７３．
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