基于层次分析法的武汉市人居环境质量评价

李萌，赵锦慧

（湖北大学资源环境学院，湖北 武汉 430062）

0 引言

道萨迪亚斯(Doxiadis)是最早提出有必要建立人居环境科学的学者，20世纪50年代开创了“人类聚居学”［1].早在16世纪，欧洲的“乌托邦”思想可被看作人居思想的萌芽.19世纪末20世纪初，西方主要发达国家完成了工业革命后，生产力得到显著提高的同时，城市环境也日益恶化.不少城市研究者在生态观指导下，从城市物质空间角度对城市人居环境进行研究，提出一些带有自然生态观的理论.随后一些学者从传统的空间经济分析角度提出一些代表性理论，如佩里的“邻里单位”概念以及居住小区模式、伯吉斯的同心圆理论和霍伊特的扇形理论及哈里斯和乌尔曼提出多核心模式的城市功能分区.20世纪80年代以来，可持续发展的思想逐渐成为人居环境的发展方向［2].联合国1972年在斯德哥尔摩召开“人类环境”大会，1987年发布的《我们共同的未来》报告.1992年在里约热内卢举行的“世界环境与发展”大会通过了《里约环境与发展宣言》和《21世纪议程》两个纲领性文件等，都体现了可持续发展的人居环境思想.早期人居环境研究以经济发展为主导，中期人居环境建设以社区为单位，直至近年来提倡可持续的人类住区的发展.从国外人居环境研究发展经历的阶段可以看到，随着科技的进步，生产力水平的提高，“人”的地位逐渐提高，人居环境的研究越来越具有人文色彩，同时环境保护和生态平衡也越来越受到关注.

我国在十几年前明确提出“人居环境”一词，是英文“Human Settlements”的译文，很快被人们接受，但至今尚没有一个得到大家公认的定义.早期，我国人居环境的理论和原则都是照搬苏联和东欧的规划建设理论和原则，并在建设中付诸实践［1].目前，国内出现了许多有代表性的人居环境理论，主要从评价指标体系、评价方法、理论探讨以及城市化与城市人居环境的关系等不同侧面研究人居环境.其中吴良铺教授提出人居环境理论影响较大，他认为“人居环境指的是人类居住生活的自然的、经济的、社会和文化的环境的总称，涵盖了居住条件、与居住生活有关的自然地理状况、生态环境、生活便利程度、教育和文化基础、社会风尚、生活品质等各方面”［3]；大多学者认为人居环境由自然、人类、社会、居住和支撑5大系统组成，其中人类和自然两个基本系统是人居环境的主体，居住和支撑系统是评价人居环境是否满足人类聚居要求的基础条件.

随着城市化、工业化的快速发展，工业和人口大规模在城市积聚，城市环境污染、生态环境破坏、居民健康受到威胁等问题日益严重.如何在加快经济发展的同时，协调经济发展与人居环境之间的关系，已经成为人类发展进程中的重要问题.2011年6月11日，中国社会科学院经济所和首都经贸大学联合发布首个《中国城市生活质量指数报告》.调查显示，受生活节奏快、环境压力大等因素影响，在30个省会城市中，武汉市名列第27，可见武汉市的人居状况令人堪忧.为了全面推进武汉市进入小康社会，解决目前武汉市人居建设中存在的问题，对武汉市人居环境建设的研究非常必要.

1 研究区域概况

武汉市是湖北省省会，全市总面积849 400 hm2，截至2011年底，常住人口1 002万人，其中7个中心城区人口共570万人，建成区面积为50 704 hm2.武汉市是北亚热带季风性湿润气候，雨量充沛、日照充足、夏季酷热、冬季寒冷.大部分地区在海拔50m以下，地形以平原为主，中部散列东西向残丘.武汉市河湖众多，水域面积约占城区面积的四分之一，居全国各大城市之首.现有大小湖泊170个，素有“百湖之城”的美誉.河流水系发达，主要河流有长江干流、汉江等支流，以城区为中心，以长江为主构成了庞大水网，保证了良好的生态环境.与此同时这些河流和湖泊对武汉市内的泄洪、排污、运输有很大的作用，也是城市居民生活用水及工农业生产的主要水源.武汉市是中国古代繁华的商埠，近代民主革命的中心，有十分丰富的历史文化遗产，其悠久的历史和丰富的旅游资源，可以提高武汉市居住环境的文化氛围，同时为武汉市积极发展第三产业、特别是旅游业的发展提供坚实的基础，进一步促进武汉市的经济发展，只有经济发展才能使人类生活的物质水平上升，武汉市的人居环境质量才能不断改善.

2 武汉市人居环境质量评价指标体系构建

2.1 层次分析法层次分析法（the analyticalhierarchy process，AHP），是将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法，是一种把定性与定量结合起来的决策分析方法.该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授TL saaty于20世纪70年代初，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法［5].使用层次分析法可以使复杂人居环境系统简化为有序的阶梯层次结构，使决策问题表现为一组方案优先顺序的排列问题，这种排序可以通过简单的两两比较导出，降低了评价难度.

2.2 评价指标的确定国内关于人居环境质量评价研究还没有比较统一的指标体系，一般都按照本地区的特色设置指标体系.本文中主要根据吴良镛教授有关人居环境的科学理论，结合武汉市的实际情况，建立武汉市人居环境质量评价指标体系(表1)，在总的体系下设社会、自然、支撑、居住等4个一级子系统(Bl～B4)，一级子系统下又设9个二级次子系统(C1～C9)，二级次子系统下设48个三级指标(Dl～D48)［4，6-8].

本指标体系中的数据来源为规范的统计资料，主要采集自20012012年的《武汉市统计年鉴》、《湖北省统计年鉴》以及武汉市统计信息网等网站公开公示的数据.

表1 武汉市人居环境评价指标体系

2.3 指标权重体系的构建采用层次分析法将武汉市人居环境质量的评价指标体系中的子系统、二级次子系统及三级各指标因子的重要性进行两两比较，构造判断矩阵，并根据判断矩阵得出各级指标权重值如表2（1）、（2）所示.

表2 武汉市城市人居环境质量指标权重体系（1）

表2 武汉市城市人居环境质量指标权重体系（2）

2.4 消除量纲的影响由于原始数据的量纲各不相同，有价值量，有百分比量等，不能直接用于数学模型的计算.为了消除不同单位的影响，方便计算，并使数据趋于稳定，在收集完成原始数据后进行标准化处理.标准化的方法较多，有离差标准化、标准差标准化、反正切函数标准化等方法.

本文中采用比较便于计算的最大值法进行评价，具有正相关性的指标标准化计算公式为：

其中yij表示第j年第i项指标的标准化值，xij表示第j年第i项指标，xmax表示同类指标中的最大值.

对于具有反相关性的指标进行逆处理，公式为：

2.5 计算各层元素对目标层的合成权重将各指标的权重、指标原始数据无量纲化之后，通过综合计算模型把多个指标对人居环境系统不同方面的评价值综合在一起，得到一个整体性的综合评价.

本文中采用线性加权求和计算模型进行计算：

其中，wi为下一层指标i的评价值，Ai为其相对应的权重.这样，从第三极的指标层开始，计算出上一级指标的综合评价值，再由上一级指标综合评价值与其相应的权重，通过线性加权求和，算得更高一级指标的综合评价值.如此类推，最后计算得出目标层各年份的城市人居环境综合评价值.

2.6 4个子系统综合评价结果通过线性加权求和计算模型处理后，得到武汉市城市人居环境4个子系统综合评价结果以及人居环境最终评价结果.综合评价结果见表3.

经过统计计算，得到社会、生态、居住、支撑等4个子系统的评价结果，见图1.武汉市综合人居环境质量评价结果，见图2.

表3 武汉市人居环境综合评价值

图1 4个子系统综合评价图

图2 武汉市人居环境评价图

3 评价结果分析

3.1 4个子系统的评价结果分析4个子系统基本上都呈增长的趋势，但生态子系统增长较缓慢，以下对4个子系统的发展趋势进行分析与评价.

3.1.1 社会子系统分析 由图1可以看出，社会子系统基本呈稳定且快速增长趋势，是4个子系统中发展较稳定的子系统，增长速度总体上变化较小.这主要是因为国家和武汉市政府重视经济和科技发展，在经济和科技发展的投资历年都在稳定增长.

3.1.2 生态子系统分析 由图1可以看出，生态子系统的变化幅度小，在20002011年间波动发展，总体上在4个子系统中增幅最小，2006年略有下降后，20082010年又以较快的速度发展，2011年又有小幅度的回落.这主要是因为武汉市仍处于工业发展的中级阶段，由于人们的环保意识不够强，在经济快速发展中，必然导致一定程度上的大气、水、生物等环境污染.武汉市政府近年来以将武汉市建设成为“资源节约型，环境友好型社会”示范区为目标，加强对三废的综合利用，加大对污染源治理的资金投入，2008年后生态状况有较大幅度改善.但因为整个自然生态环境系统的复杂性，破坏后需要较长时间恢复，因此发展呈波动状［9].从图4可以看出武汉市的环境质量发展趋势较稳定，但速度缓慢；生态维护力度有一定的发展，但在波动中前进，变化情况较复杂，在20002008年间发展缓慢，其中20022006年间发展稳定，2001年和2008年有不同程度下降，但在20082010年间高速发展，2011年略有下降，总的发展趋势较好，取得了较大的进展.2011年武汉市建成区绿化覆盖率达37.54%，提高了0.06%.公园绿地面积6 038.48 hm2，增加了225.22 hm2.人均公园绿地面积9.42m2，增加0.17m2.湿地自然保护区面积2.8万hm2.森林面积16.8万hm2，森林覆盖率达26.80%，提高了0.17%，2011年，武汉市获得“国家森林城市”称号，城市环境卫生逐步改善.

图3 社会子系统各层次发展评价图

图4 生态子系统各层次评价图

3.1.3 居住子系统分析 由图1可以看出，居住子系统发展趋势较平稳，可分为两个阶段，20002004年基本稳定，2005年后发展速度较快，这主要是因为房地产事业的发展带动居住子系统较快发展.居住子系统的健康有序发展是武汉市整个人居环境可持续发展的重点.

如图5所示，武汉市居住环境发展有升有降，但总体趋势是上升的.其中2004年居民居住环境有所回落，部分原因可归结为地方政府不当干预或过度干预所导致的政府失灵，房地产市场过热，因而，应对房地产市场进行宏观调控，使房地产市场能够长期稳定发展；2004年后，政府加强房地产市场的规范，进一步推动物业管理规范化建设，完善住房保障体系，搞好经济适用住房和廉租房建设管理工作，居民居住环境稳步上升.武汉市城市居民日常生活水平和建设能力发展较稳定，20002004年期间，增长速度较慢甚至有回落，但2004年后有小幅度发展，这反映整个社会的稳定取得较大发展.

3.1.4 支撑子系统分析 由图1可以看出，支撑子系统在4个子系统中起步最低，基本保持较快的发展趋势，2008年后基本和其他3个子系统的发展保持一致，2011年有小幅度回落.

由图6可知，武汉市的交通邮电事业和居民的日常生活发展都较为迅速，历年来增速都较稳定，这主要是因为武汉市综合实力的提升和政府部门对基础设施的重视，大力发展高铁、公共交通、长江隧道以及桥梁.但近年来武汉市致力于武汉城市圈建设及城中村改造，导致近几年武汉市的交通拥堵情况较为严重，极大地影响了武汉市居民的人居环境质量，但这将会极大改善交通邮电等基础设施.在基础设施建设中，城市公共交通业和市政设施发展较快.

图5 居住子系统各层次评价图

图6 支撑子系统各层次评价图

从以上数据可以看出，武汉市的基础设施、交通、绿化、污染治理等方面都得到了快速的发展，人居环境不断得到改善，要实现人居环境的可持续发展，必须继续大力发展经济，完善基础实施，增加城市绿化率，控制污染.

3.2 武汉市人居环境整体评价分析根据图2，可以将20002011年12年间的武汉市人居环境发展建设分为两个阶段，即20002007年的8年稳定发展阶段，20072011年的5年高速发展阶段.

运用AHP方法计算得到，武汉市人居环境质量的评价值2000年为0.373 454，2001年为0.365 89，2002年为0.431 455，2003年为0.456 105，2004年为0.489 35，2005年为0.524 887，2006年为0.568 397，2007年为0.568 397，这前8年的发展趋势是稳中带升，上涨幅度较小，甚至在2001年略有下降，主要原因是，虽然社会经济和基础设施建设都有一定程度的发展，但生态子系统和居住子系统在这段时间基本上没有任何改善，从而影响了人居环境的建设，因此在此后的经济发展中必须注重生态环境的保护和基础设施的建设，实现可持续地发展人居环境.

综上所述，武汉市的人居环境要实现可持续发展，在社会、生态、居住及支撑各个方面都得努力采取相应的措施，继续大力发展经济，完善基础实施，增加城市绿化率，控制污染，尤其是注重保护生态环境.

社会子系统稳定快速发展是促进人居环境可持续发展的基础［10].在社会子系统方面，国家和武汉市政府应该重视经济和科技发展，加大在经济和科技发展方面的投资，特别要注重科技的发展，同时在政策上给予支持，不断推进产业结构的优化升级，加大对外开放的力度，进一步推进改革不断深化.

生态子系统的持续改善是实现人居环境可持续发展的中心.在生态子系统方面要加大力度对环境污染的治理，重视环境的保护.武汉市现仍处于工业发展的中级阶段，在保证经济的快速发展的同时，必须提高人们的环保意识，提倡清洁生产，减少三废排放，减少对生态环境的破坏.要加强对三废的综合利用，加大对污染源治理的资金投入.由于整个自然生态环境系统的复杂性，破坏后需要长时间的恢复，因此必须制定长远的环境保护战略，逐渐减少环境污染对人居环境的影响［11-12].

居住子系统的健康有序发展是实现人居环境可持续发展的重点.在居住子系统中，必须注重提高建设能力，特别是要有效控制房地产市场的发展.市政府可以适当地当干预，防止房地产市场过热，对房地产市场进行宏观调控，使房地产市场能够长期稳定发展，同时搞好经济适用住房和廉租房建设管理工作.制定长远战略，以科学发展观为统领，注重以人为本，发挥优势，因地制宜地搞好城市规划和布局.

支撑子系统的逐步完善是人居环境可持续发展的保障.在支撑子系统方面，要注重交通邮电事业，尤其要注重交通事业的发展，因为交通事业的发展和人们的居住生活息息相关，极大地影响人居环境的改善.因此要不断提高综合实力，提高政府部门对基础设施的重视程度，大力发展高铁、公共交通、长江隧道以及桥梁共交通配置，同时兼顾日常生活方面的发展.

［1]张淑敏.济南市人居环境质量综合评价及优化对策研究［D].山东：山东师范大学，2004.

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