基于熵权TOPSIS法的环境友好型城市建设评价

赵沁娜， 姚尚丽， 范利军

（合肥工业大学a.管理学院；b.经济学院，合肥 230009）

基于熵权TOPSIS法的环境友好型城市建设评价

赵沁娜a， 姚尚丽a， 范利军b

（合肥工业大学a.管理学院；b.经济学院，合肥 230009）

环境友好型城市作为一种新的城市发展模式，是建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求，是落实科学发展观的重要举措。文章在对环境友好型城市内涵进行界定的基础上，从环境对人友好、人对环境友好两个维度构建了指标体系，建立了基于熵权TOPSIS法的环境友好型城市评价模型，并对中部六省省会城市的环境友好型城市建设情况进行了评价。

环境友好型城市；熵权法；TOPSIS法；中部地区

城市是现代社会经济技术发展的核心地带，近来，在可持续发展思想的指导下，国际社会提出了环境友好型城市这一全新理念，国外部分城市开始尝试引入“环境友好”（environmentally friendly）概念引导城市发展［1－3］。在我国，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中，将“建设资源节约型、环境友好型社会”提升到中央战略决策的高度。

目前，有关于环境友好型城市建设的理论研究多集中在对环境友好型城市的认识、建设意义、实现途径等方面进行初步的探讨［4－10］，而关于定量评价的理论与方法研究尚不多见。通过定量评价，可以使环境友好型城市的建设具有可度量性和可比性，进而可以有效地监测和衡量环境友好型城市建设的进程。

一、环境友好型城市的理论内涵

目前，理论界对于环境友好型城市还没有统一的定义，不同学者都从各自的研究背景和角度阐述了环境友好型城市的内涵。柏国强（2005）认为环境友好型城市是城市在实现生态城市与可持续发展目标过程中经历的过渡形态，强调人与环境的充分协调和相互友好，客观反映一定时期内产生在现有自然环境、资源禀赋、经济水平、社会文化等前提制约下，通过环境保护与生态建设进程，所能达到的最佳生态环境状况、最优资源配置模式、最合适的思想行为方式［11］。李祥荣、李伟娟（2006）提出环境友好型城市的核心内涵是城市的生产消费活动与城市生态系统的协调和可持续发展。它要求城市经济社会发展的各方面必须符合生态规律，采取有利于城市环境保护的生产、生活、消费方式，建立城市与环境的良性互动、自然和谐的关系，用生态环境保护的思想和方法，促进城市经济社会全面、协调和可持续发展等等［12］。

本文认为，由于城市自身发展的先天条件及制约因素各异，环境友好型城市的建设应体现城市特色。因此，本文将环境友好型城市定义为一种新的城市发展模式，它要求在城市生态系统承载能力范围内，综合考虑城市自身在自然环境、资源禀赋、经济水平、社会文化方面的特点，采取有利于生态环境保护的生产、生活和消费方式，从而实现城市内部的协调发展。在此基础上，本文认为环境友好型城市可从以下两个维度构建，其一，从“环境对人友好”的角度出发，主要反映城市为居民的生产、生活、休闲娱乐提供清洁、优美、舒适的外部环境；其二，从“人对环境友好”的角度出发，以外部环境为依托，强调人们生产、生活强度应控制在城市环境容量与生态承载力之内，城市居民应有意识的通过日常行为来促进城市生态环境保护，进而创建和谐、友好的物理环境和人文环境。

二、环境友好型城市评价指标体系构建

本文根据环境友好型城市的内涵与建设途径，以及确立指标的科学性、整体性、可度量性、可操作性等原则，从“环境对人友好”以及“人对环境友好”两个层面构建指标体系，共选取5个二级指标，24个三级指标。在选取指标的同时也考虑到了数据的可获取性而放弃了一部分指标，具体的指标体系见表1。

表1 环境友好型城市评价指标体系

续表

目前，环境友好型城市指标体系在国内外属较新的研究领域，相关公开研究报道尚不多见。但关于城市可持续发展指标体系、生态城市建设指标体系以及国家各部门自90年代初开始提出的园林城市、环境保护模范城市、生态园林城市等一系列考核模式等已有诸多研究报道［13－19］。本文在一定程度上参考了这些指标体系。

三、基于熵权TOPSIS法的评价模型建立

TOPSIS（technique for order preference by similarity to an ideal solution）法，是一种逼近于理想解的排序方法［20－22］。其基本原理是通过测度被评价对象的指标评价值向量与综合评价问题的理想解和负理想解的相对距离来进行排序。所谓理想解（记为x＋）是一个理想的最优解，其各个指标值都达到综合评价问题中各指标的最优值，故也称为最优解；所谓负理想解（记为x－）是另一设想的最劣解，其各个指标值都达到综合评价问题中各指标的最差值，故也称为最劣解。方案排序的规则是把各备选方案与x＋、x－作比较，若其中一个方案最接近x＋，同时有最远离x－，则该方案是备选方案中的最好的方案。基于熵权的环境友好型城市评价TOPSIS法可分为以下步骤：

1.指标数据的标准化

效益型指标是指数值越大越好的指标，成本型指标是指数值越小越好的指标。设yij表示第i个评价对象在第j项指标标准化处理后的值，xij表示第i个评价对象在第j项指标上的指标值。则效益型指标数据的标准化公式为：

成本型指标数据的标准化公式为：

对Pij进行归一化处理：

2.熵权法权重wj的确定

计算第j项指标的熵：

计算指标差异度：

计算各指标的熵权。设wj为第j个评价指标的熵权，则有：

从以上公式可以看出熵权具有以下性质，当Pi1＝Pi2＝…Pin时，熵值Hj达到最大值，此时的熵权等于零，也就是说第j个指标没有向决策者提供任何有用的参考信息，因此该指标可以删除。熵指标值越大，其熵权越小，该指标就越不重要。从信息的角度考虑，熵权代表该指标在问题中提供有用信息量的程度。所以，计算出的熵权可以作为属性权重，熵权越大，权重越大，对应指标属性就越重要。

3.TOPSIS确定评价得分的方法

①对标准化指标值进行加权：

由规范化决策矩阵y＝（yij）m×n和权重向量w＝（w1，w2，w3，…，wn），构成加权的规范化决策矩阵：

②确定理想解和负理想解，分别构成理想解向量x＋和负理想解向量x－：

③采用欧几里德距离公式，分别计算各被评价对象的指标评价值向量到理想解x＋的距离d＋和到负理想解x－的距离d－：

④计算各被评价对象指标评价值向量与理想解的距离：

四、环境友好型城市的实证研究

1.样本的选取及数据来源

本文选取合肥（HF）、武汉（WH）、长沙（CS）、郑州（ZZ）、太原（TY）、南昌（NC）六个中部省会城市为实证，依据上述环境友好型城市建设指数，评价中部六省省会城市的环境友好型城市建设情况。评价指标原始数据来自各省份2009年度的统计年鉴、环境保护统计年鉴、环境质量公报等，见表2。

表2 环境友好型城市评价指标体系及数据

续表

2.基于熵权TOPSIS的环境友好型城市评价

（1）指标数据的标准化在全部评价指标中：C23、C31、C32、C33、C34、C35、C41、C42、C43为成本型指标，其它指标均为效益型指标。将表1中效益型指标的数据代入式（1），成本型指标的数据代入式（2），可得标准化后的指标值，如表3所列。

表3 中部六省会城市评价指标数据的标准化结果

续表

3.熵权法对指标权重的计算

将表3中各标准化指标值代入式（3）～（5）可得各评价指标的熵值Kj，将熵值代入式（6）可得各指标的熵权Wj，对指标权重按各层级的权重，均分别列于表4。

表4 中部六省会城市评价指标数据的标准化结果

4.TOPSIS对综合评价和各级指标得分的计算

将表3的标准化指标值和表4中的指标权重代入式（7）～（9），可得理想解向量和负理想解向量：

其中，代表各个指标值都达到环境友好度综合评价中各指标的最优值，故也称为最优解；代表各个指标值都达到环境友好度综合评价中各指标的最差值，故也称为最劣解。

将加权的标准化指标值矩阵A和理想解d＋，d－代入式（10）－（11），可得各样本的综合评价得分，见表5第5行综合评价所列。将加权的标准化指标值按准则层代入式（10）～（11），可得各样本在各层的得分，见表5第1－7行所列。

表5 中部六省会城市环境友好型城市综合评分和各级指标评分结果

5.评价结果分析

第一，从熵值法确定的权重来看，五个二级指标对环境友好型城市建设的影响程度不同，其中环境质量C2（21.76%）＞环境管理领域C5（21.51%）＞生活消费领域C4（19.57%）＞自然资源C1（18.71%）＞生产领域C3（18.45%）。两个一级指标对环境友好型城市建设评价的影响程度不同，其中人对环境友好程度B2（59.53%）＞环境对人友好度B1（40.47%）。

第二，从综合评价得分来看，中部六省会城市环境友好型城市建设评价得分由大到小的排序是南昌（55.69）＞长沙（49.16）＞武汉（48.55）＞太原（47.09）＞合肥（39.55）＞郑州（36.52）。

第三，由表5中部六省会城市环境友好型城市综合评价和各级指标评分来看，各城市的环境友好型城市建设各有特点：

一级指标中“环境对人友好度”指标得分由大到小的排序是南昌（74.76）＞长沙（57.02）＞合肥（35.46）＞太原（33.88）＞郑州（26.92）＞武汉（21.19）。其中，从表5的二级指标看，武汉市的自然资源和环境质量两项指标是制约武汉市环境友好型城市建设的主要因素。从表3的三级指标看，人均土地面积、自然保护区的面积占土地总面积比例及全年空气环境质量良好天数的比率得分较低是武汉市“环境对人友好度”指标得分较低的主要因素。

一级指标中“人对环境友好度”得分由大到小的排序是武汉（63.03）＞太原（58.58）＞南昌（43.20）＞长沙（42.95）＞郑州（42.76）＞合肥（42.25）。从表5的二级指标看，合肥市的生活消费指标是制约合肥市环境友好型城市建设的主要因素。从表3的三级指标看，人均生活垃圾产生量、城市生活污水集中处理率得分较低是合肥市“人对环境友好度”得分较低的主要因素。

五、结 论

环境友好型城市建设需要有一套科学的指标体系跟踪、评估和指导实践。本文在对环境友好型城市内涵进行界定的基础上，从环境对人友好、人对环境友好两个维度构建了5个二级指标，24个三级指标的指标体系，来衡量人与自然环境之间的互动关系；建立了基于熵权TOPSIS法的环境友好型城市评价模型，并对中部六省省会城市的环境友好型城市建设的优劣情况以及主要影响因素进行分析与评价。研究结果表明，运用本文设计的环境友好型城市评价指标体系及评价方法，可以有效地监测和衡量环境友好型城市建设的进程，而且可以层层深入，寻找增强或提升可持续发展潜力的途径。

由于我国各地区资源环境状况差异明显，经济发展水平差异较大，如何确定合适的评价指标来准确度量环境友好型城市建设，同时又具有较好的普适性，是该领域研究的关键问题。本文由于数据资料可获得性和可操作性的限制，指标体系评价对象侧重于城市地区。因此，环境友好型城市评价指标体系还有待进一步通过实证检验和不断完善。

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Evaluation of Environment－friendly City Construction Based on Entropy Weight TOPSIS Method

ZHAO Qin－naa， YAO Shang－lia， FAN Li－junb
（a.School of Management；b.School of Economics，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

As a new model of city development，the environment－friendly city is the need to build an economic and environment－friendly society and the important measure to implement the scientific outlook on development.In this paper，on the basis of the definition of the environment－friendly city，an indicator system is set up from two dimensions including human＇s friendliness to environment and environment＇s friendliness to human.And by using entropy weight TOPSIS method，an evaluation model is established to evaluate the environment－friendly city construction of six provincial capitals in central region of China.

environment－friendly city；entropy weight method；TOPSIS method；central region of China

X322

A

1008－3634（2012）01－0026－08

2011－10－19

安徽省教育厅人文社会科学研究项目（2008sk031）；国家社科基金重大招标项目（08＆ZD043）

赵沁娜（1978－），女，山西沁水人，副教授，博士，硕士生导师。

（责任编辑 刘 翠）