基于可持续发展理论的智慧城市评价指标体系研究
2014-02-18李坚
摘要：基于可持续发展理论之上，建立智慧城市评价指标体系，运用解析结构模型（ISM）法对智慧城市经济可持续准则目标层的5个具体指标进行系统解析，绘制了4层系统递阶结构关系图，使指标体系中结构层次关系不确实的具体指标结构层次明晰化。
关键词：解析结构模型（ISM）；可持续发展；智慧城市；评价指标
中图分类号：TU984 文献标识码：A
1 智慧城市的提出
智慧城市（smart city）是20世纪末特别是21世纪初以来在全球范围内出现的关于未来城市发展的新理念和新实践。智慧城市概念的产生最早可以追溯到新加坡于1992年制定的IT2000——智慧岛计划（1992-1999年）[1]。
2 可持续发展理论
可持续发展理论在智慧城市中主要体现在智慧经济的发展上，可持续发展是智慧经济的另一种表现。可持续发展经济从根本上改变了以往高消耗、高浪费的传统经济增长模式。可持续经济更多地使用风能，水能，太阳能等可再生的新生能源，提高资源利用率，建设和谐的绿色城市。
2.1 指标选取的原则
智慧城市评价指标的选择既要有反映社会战略层面的指标，又要包括反映经济可持续层面和空间安全层面的指标。因此，智慧城市评价指标的选择应基于可持续发展的理论之上，能够体现健康可持续发展的经济、更为舒适方便的生活、管理上科技智能信息化的智慧城市内涵，以组成智慧城市评价指标体系（表1）。
表1智慧城市评价指标体系
目标层 准则层 指标层 措施层 编号
智慧城市评价 社会战略层面 城市化水平 城镇人口占总人口比例
人均可支配收入
人均GDP
市民上网率 1
2
3
4
智慧化的医疗体系 医疗卡发放率 5
每万人口医生数量 6
经济可持续层面 地区经济发展水平 万元GDP能耗 7
公交站牌电子化率 8
城镇人均消费支出 9
产业可持续发展能力 智慧产业从业人数比例 10
研发支出GDP比例 11
空间安全层面 网络覆盖水平 光纤接入覆盖率 12
无线网络覆盖率 13
互联网用户使用比例 14
2.2 解析结构模型（ISM）建模
根据指标体系的建立原则定性的已经建立了一个由目标层、准则层、指标层和措施层组成的4级智慧城市指标体系的层次结构。但在具体目标层中，尚存在某些指标层次关系结构不明确的问题，用指标体系的建立原则确定其关系还不很完善，故而使用解析结构模型（interpretative structural modeling 简称ISM）[2]的方法解决相应的问题。ISM方法的建模步骤主要包括绘制有向图形、建立邻接矩阵、建立可达矩阵、进行级间分解、绘制多层递阶结构图。
2.3 解析结构模型在智慧城市指标体系中的应用
运用ISM对准则层中具体指标进行结构解析，选取已建立的经济可持续层面5个具体措施进行解析结构模型的应用。
经济可持续层面的具体措施如表2。
表2 经济可持续层面具体措施
准则层 指标层 措施层 编号
经济可持续 地区经济发展水平 万元GDP能耗 7
公交站牌电子化率 8
城镇人均消费支出 9
产业可持续发展能力 智慧产业从业人数比例 10
研发支出GDP比例 11
第一步，把这一层次中的具体指标进行编号，建立要素关系表，画出有向连接图。具体指标编号见表3、表4，指标有向连接图见图1。
表3 具体指标编号表
措施名称
万元GDP能耗 公交站牌电子化率 城镇人均消费支出 智慧产业从业人数比例 研发支出GDP比例
指标编号 S1 S2 S3 S4 S5
表4 具体措施间要素关系表
万元GDP能耗 公交站牌电子化率 城镇人均消费支出 智慧产业从业人数比例 研发支出GDP比例
万元GDP能耗 影响因子 相互作用 前提条件
公交站牌电子化率
城镇人均消费支出 影响因子 影响因子
智慧产业从业人数比例 影响因子
研发支出GDP比例 影响因子
图1 指标有向连接图
第二步，由布尔逻辑算符，建立邻接矩阵。基于布尔逻辑算法，邻接矩阵A的元素aij可以定义如下：
即，
第三步，由布尔代数运算规则（即1+1=1，0+1=1，1+0=1，1+1=1，0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1），建立可达矩阵。具体计算过程如下：
计算可知，（A+I）3 =（A+I）4 = R，最终得出可达矩阵。
第四步，进行级间分解，级间抽取条件R（Si）∩Q（Si）= R（Si）。
R（Si）为可达集合，指可达矩阵中要素Si对应的行中，包含有1的矩阵元素所对应的列要素的集合。代表要素Si到达的要素。Q（Si）为先行集合，指可达矩阵中要素Si对应的列中，包含有1的矩阵元素所对应的行要素的集合。
具体抽取步骤如下：
（1）
i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）
1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
2 2 1，2，3，4，5 2
3 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
4 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
5 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
（2）
i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）
1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
2 2 1，2，3，4，5 2
3 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
4 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
（3）
i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）
1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
2 2 1，2，3，4，5 2
（4）
i R（Si） Q（Si） R（Si）∩Q（Si）
1 1，2，3，4，5 1，3，4，5 1，3，4，5
完成级间分解后，分出若干级。每级要素间或者是具有强连接性的，或者不是。所谓强连接性指的是两个或两个要素间互为可达，在有向连接图中表现为都有箭头指向对方。用有向枝代表相邻级别要素间的关系及同一级别要素间的关系，因而可以用有向图的形式来表示系统的层次结构，从而绘制成系统多层递阶结构图。
将该具体指标系统分为了4个级别，即：
L1={1}；L2={3,4}；L3={2}；L4={5}。
第五步，绘制系统多层递阶结构图。经济可持续层措施指标多层阶梯结构如图2、图3。
图2 经济可持续准则层指标编号多层阶梯结构图
图3 经济可持续准则层措施多层阶梯结构图
2.4 结论
运用解析结构模型（ISM）对智慧城市准则目标层下设的具体指标进行系统分析，建立了系统递阶结构解析模型。通过建立该层指标的一般关系矩阵、邻接矩阵、可达矩阵，并进行区域分解和级间分解，最终绘制成了智慧城市评估指标经济可持续发展准则层所包含的5个具体指标的系统4层递阶结构图，明确了5个具体措施的不同影响关系。
本文对智慧城市评估中解析结构模型（ISM）的计算机模拟研究方面，尚处于初步阶段。模型的结构相对比较简单，计算机的模拟能够清晰、客观、准确地显示出指标的层次与逻辑关系。为探求各指标之间的关系，对指标进行有效筛选，今后还需结合计算机技术实现程序化，以提高解析的准确性。
参考文献
[1]陈江岚,王兴全.智慧城市论丛[M].上海社科院出版社.2011.
[2]常玉等.应用解释结构模型 (ISM)分析高新技术企业技术创新能力[J]. 科研管理,2003,24(2): 41-48.
作者简介：李坚（1985—），女，甘肃天水人，博士后，研究员，研究方向：污染预测与环境评价等，
基金项目：阿拉善盟新型城镇化发展战略研究
