效用函数及突变级数评价法评估生态建设规划实施效果的比较研究

冯琳, 万大娟, 王娜, 房立景



效用函数及突变级数评价法评估生态建设规划实施效果的比较研究

冯琳1, 万大娟1, 王娜1, 房立景2

(1. 湖南师范大学资源与环境科学学院, 湖南长沙, 410083; 2. 北京华清园教育考试研究院, 北京, 100081)

采用效用函数综合评价法和突变级数评价法, 分别对江华瑶族自治县生态县建设规划实施成效进行了评估, 结果均显示规划实施成效明显。通过分析2种方法的评估过程, 可以得到突变级数评价法评价过程客观, 结果真实可靠, 反映了规划实施的总体情况, 但对各指标实施情况的反映不明晰, 且与规划本身相关度不高; 而效用函数综合评价法评价过程偏主观, 与规划相关度高, 评价结果的预测性色彩较浓, 可反映规划实施的总体和各指标实际情况。

效用函数; 突变级数; 江华瑶族自治县; 规划; 评估

生态县建设是在21世纪城市获得生存与发展的必然趋势[1]。目前很多学者对生态创建开展了研究, 但很多都停留在规划的编制阶段, 对规划实施后的效果评估研究则相对较少, 对于生态县建设规划实施成效评估更是研究的空白区域。而城市总体规划、土地利用总体规划等的实施成效评价研究则相对比较成熟。规划实施评估方法应用较广的有效用函数综合评价法和突变级数评价法。因2种方法原理易懂, 计算简便, 因此应用范围广泛。其应用领域除城市总体规划、土地利用规划以外, 还包括生态安全评价、生态系统健康评价、生态适宜性评价、竞争力评价和投资评价等方面。但是由于评估的复杂性和多样性, 2种方法通常都与其他方法综合利用, 效用函数综合评价法多与层次分析法综合利用, 而突变级数评价法则多与主成分分析法共用。

本文以湖南省永州市江华瑶族自治县为例, 采用效用函数综合评价法和突变级数评价法对其生态县建设规划实施效果进行评价, 通过比较, 总结2种方法的优缺点, 从而为生态建设规划实施成效评估提供参考。

1 研究区域

江华瑶族自治县是湖南省永州市所辖县, 位于湖南省正南边陲, 是湖南省、广东省和广西省的交界地带。地理坐标为东经111°25′25″～112°12′35″, 北纬24°38′35″～25°19′43″, 东西长75 km, 南北宽76 km, 总面积324 800 km2。

截至目前, 湖南省有省级生态县(市、区)共有6个, 江华瑶族自治县是其中之一, 国家级生态县(市、区)1个, 即长沙县。目前江华瑶族自治县正在积极创建国家级生态县。江华生态创建基础扎实, 其于2012年组织编制《湖南省永州市江华瑶族自治县国家级生态县建设规划》(简称《规划》), 并于当年5月顺利通过专家评审, 同年6月获批实施。

2 研究方法

规划实施评估方法主要有专家咨询法、综合指数法[2]、层次分析法[3]、对比分析法[4–5]、环境经济预测分析法[5]、逻辑框架法[6]、环境绩效评估法、投入产出法、效益–费用分析法等[7–8]。本文将采用效用函数综合评价法和突变级数评价法对规划实施效果进行评估, 比较2种方法的评估特点, 为其他规划成效的评估提供选择依据。

效用函数综合评价法原理: 首先对指标进行量化, 转化为对评价问题进行测量的一个“量化值”, 即效用函数值; 再依据合成模型加权合成得到总的效用函数值; 最后根据评估标准确定规划实施成效[9]。由于评估内容具有多样性和复杂性的特点, 故效用函数综合评价法的运用需要其他方法的辅助。

突变级数评价法是一种对评价目标进行多层分解, 建立多层目标体系, 根据突变模型, 利用归一公式进行指标合成, 最后求得总隶属函数即规划评估值的计算方法[10]。突变级数法与效用函数评价法所不同的是无需赋予评价指标的权重, 但需要判断各指标的重要性并进行排序。

3 2种方法的评估过程

3.1 效用函数综合评价法

3.1.1 构建指标体系

指标体系(表1)是在参照国家级生态县建设指标、湖南省全面建成小康社会考核指标层次结构以及可持续发展指标体系等基础上, 根据江华瑶族自治县自身情况构建的。指标体系共包括35项, 涉及重点项目、经济、环境和社会文化4个方面。其中的22项指标属于国家级生态县建设考核指标。原始数据来源于江华瑶族自治县统计年鉴(2006–2014年)、《规划》等相关资料。

3.1.2 确定各指标权重

指标权重的确定采取定性与定量相结合的方法。首先运用层次分析法对各指标的权重进行初步分析, 然后采用专家咨询法对初步结果进行调整, 最后确定各指标的权重。各指标权重见表1。

表1 各指标权重及重要性排序

3.1.3 指标标准化

指标标准化的方法一般分为2种, 分别是非线性对数效用函数和直线型效用函数。因各指标变化趋势较复杂, 不是直线变化, 故本次评估指标的标准化方法选择非线性对数效用函数, 其表达式为: 正向指标,K= (lnx-lnx1)/(lnx2-lnx1)´+; 负向指标,K= (lnx-lnx2)/(lnx1-lnx2)´+。式中:x为第个指标的实际值;x1,x2分别为指标的上、下限值;,为常数, 一般取= 40,= 60。

指标的实际值为评估当年(2011–2014年)的数据, 指标上限值为规划的基准年2010年的数据, 指标下限值为《规划》中2020年的预测数据。对于不在规划指标范围的13项指标, 则通过分析其2006–2014年的指标变化情况, 得出变化趋势, 从而预测出其在2020年的指标值。

3.1.4 成效评估

表2 规划实施成效综合评价值

3.1.5 确定评估标准

对规划实施效果进行评估, 得出综合评估值后, 还需要建立评估标准体系, 为确定评估等级提供依据。表3为江华瑶族自治县生态县建设规划评估效果评估标准, 由此可知江华瑶族自治县生态县建设规划实施效果好。

表3 江华瑶族自治县生态县建设规划实施成效评估标准

3.2 突变级数评价法

3.2.1 构建指标体系

为了保证评价方法间比较的客观性, 突变级数评价法同样也采用表1的指标体系。根据指标个数的不同, 突变模型分为4种, 分别为折叠模型(1个指标)、尖点模型(2个指标)、燕尾模型(3个指标)和蝴蝶模型(4个指标)。若利用突变模型进行评价, 则每个指标下辖的指标数最多不超过4个。为确保评估全面准确, 可根据需要制定多层目标体系[11]。本文指标体系分为目标层、准则层、因素层和指标层4个层次, 共35项指标(表1)。

3.2.2 指标重要性排序

突变级数评价法不需要知道指标的权重, 但是需要对指标的重要性进行排序, 这是整个评价过程中的关键步骤, 不同的指标排序会有不同的评估结果。本文将借助SPSS数据分析软件, 运用主成分分析法对指标进行重要性排序。因素层所含指标的重要性排序是根据各指标所包含的下层所有指标系数之和决定的。同理, 准则层所含指标重要性排序根据因素层指标系数之和决定。排序结果见表1。

3.2.3 指标标准化

为避免由于原始数据大小不一、单位不一而导致指标间无法直接进行比较的问题, 将控制变量的原始数据转化到[0, 1]之间。计算公式为: 正向指标, (x-min)/(max-min); 负向指标, (max-x)/(max-min)。式中:x为各指标在评估年份的值;max为2010–2014年中各指标的最大值;min为2010–2014年中各指标的最小值。

3.2.4 成效评估

根据指标下层所含指标数确定突变模型(表4), 对照模型的相应归一公式对各指标的标准化值进行计算, 在向上一层次归一时, 要将各指标的归一值进行合成。合成方法主要有2种, 分别为取最小值和平均值。若各指标不存在明显的相互关联作用, 则称该变量下辖的指标为“非互补性”, 合成值取最小值, 反之则为“互补性”, 取平均值。按照此计算方法, 逐步向上归一合成, 直至目标层, 最终得到的总突变隶属度值即为规划实施评估值。评估值越大说明规划实施成效越好。

表4 突变模型归一公式

表5为由突变级数法计算得到的江华瑶族自治县生态县建设规划实施成效的最终评估结果。

表5 突变级数评估结果

注:为总突变隶属函数值。

3.2.5 评估等级划分

为了了解规划实施情况, 将规划成效分成不同等级, 故使各指标的标准化值分别取0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 逐步归一。最终得到的4个总突变隶属度值将规划实施成效分成了5个等级(表6)。

表6 突变级数评估等级划分

4 评价方法的比较

(1) 数据选取: 突变级数评价法可以是时间数据, 也可以是空间数据, 从时间数据角度看, 目前大多数学者研究选取的是历史数据。对历史数据进行评估, 评估结果真实可靠, 但不能清晰指明未来发展方向, 规划的指导作用也无法凸显。效用函数综合评价法则多是选取规划预测值为参考依据, 这样可以更好地了解规划实施情况, 从而为以后规划实施工作指明方向。必须要指出的是, 规划预测值的精准度直接关系到评估结果的准确性, 因此在利用预测值进行评估之前, 还需对规划文本特别是预测部分的准确性和可靠性进行判断。

(2) 指标选取: 突变级数评价法指标体系是多层目标模型, 但每个指标的下层指标最好不要超过4个, 如果超过, 则需要对指标进行提纯, 否则在后续的计算中将无法利用突变模型的归一公式进行指标合成。相反, 效用函数综合评价法则不受层指标个数的限制, 指标选取难度小。

(3) 指标权重: 突变级数评价法不需确定指标的权重, 客观性强, 评价结果也更科学准确, 但需要区分同一层次指标的重要程度。效用函数综合评价法则通过专家咨询法和层次分析法判断指标权重, 主观性强。

(4) 评估等级: 突变级数法是对各指标赋予不同等级的标准化值, 通过突变模型计算得出各等级的评估值, 客观性和参照作用强。效用函数综合评价法主要是根据总的评估结果, 通过经验给出评估等级, 主观性很强。

(5) 评估结果: 2种方法所得结果对比如图1所示, 为方便对比, 将突变级数评价法所得评估值转化为了百分数。从评估结果(图1)整体看, 效用函数综合评价法结果显示, 江华生态县建设规划实施成效逐年提升, 暂时未表现出下滑趋势。而突变级数评价法结果显示, 规划实施成效在2013年后逐渐不明显(图1)。因此, 突变级数法对规划实施情况反映更加真实。

图1 2种方法所得评估值对比

从评估结果的指标来看, 效用函数综合评价法可以全面了解每个指标的实际完成情况。指标的标准化值即体现了指标的实际完成情况, 且不与指标的权重相关, 独立性强。而突变级数评价法对各指标实际完成情况不明晰, 主要是通过与其所属的其他指标综合反映体现出来的, 且这种反映与指标本身的重要性相关, 独立性较差。

5 总结

无论是哪种方法的评价结果, 都体现出江华瑶族自治县生态县建设规划实施成效好。江华县切实按照规划要求稳扎稳打, 在经济、环境和社会方面成绩显著, 为江华瑶族自治县创建国家级生态县打下了坚实基础。

突变级数评价法与效用函数综合评价法各有优劣。突变级数评价法不需要对指标赋予权重, 评价过程客观, 反映规划实施的整体情况, 但对各指标实施情况的掌控不够细致, 适用于了解规划实施整体情况分析。效用函数综合评价法评价过程与规划相关度高, 评价结果的好坏、真实度高低与规划本身的准确性直接相关, 因此主观性较强。效用函数综合评价法既可以反映整体规划实施情况, 也可以反映各指标实施情况, 可清晰呈现出生态创建工作的不足之处, 评价方法细致, 适用于综合评价规划实施情况。

2种方法各有所长, 可相互借鉴完善。突变级数评价法可拓展至预测期, 通过规划中的预测数据, 利用归一公式, 便可得出预测期的评估值, 此方法可为决策层提供最优方案和预期效果。而效用函数综合评价法则可利用主成分分析法得出综合评价模型, 从而获得各指标权重值, 必要的话可将权重值进行标准化, 使得总权重为1, 这样就避免了权重确定的主观性。此外, 评估等级的划定也可采用突变级数评价中的赋值法进行定量判定, 使等级划定具有更好的说服力。

必须要指出的是, 规划预测值的精准度直接关系到评估结果的准确性, 因此在利用预测值进行评估之前, 还需对规划文本特别是预测部分的准确性和可靠性进行判断。

参考文献：

[1] 李杰兰. 环县生态县建设研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2010.

[2] 刘黄诚, 楚凯锋, 张德见, 等. 综合指数法在生态影响评价中的应用和改进——以湖南省平江县石牛寨旅游区规划为例[J]. 四川环境, 2013, 32(5): 96–101.

[3] 林立伟, 沈山, 方雪, 等. 基于层次分析法的城市总体规划方案评估研究——以徐州城市总体规划(2007–2020)为例[J]. 苏州科技学院学报(工程技术版), 2010, 23(2): 61–65.

[4] 陈焕镜. 海南省文明生态村建设理论及评价方法研究[D]. 天津: 天津大学, 2008.

[5] 贺涛, 王钉, 郑耿涛. 3种环境保护规划实施的评估方法优劣分析[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(22): 9401–9403, 9420.

[6] 陈玉献, 董泽琴. 基于逻辑框架法的环境规划后评估研究——以某省“十一五”环境规划为例[J]. 安徽农业科学, 2011, 39(15): 9 140–9 143.

[7] 王钉, 贺涛, 彭晓春, 等. 环境规划评估方法研究进展[C]// 2013中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷). 昆明: 中国环境科学学会, 2013: 1 510–1 515.

[8] 王钉, 万大娟, 贺涛, 等. 环境规划实施效果评估方法比较研究[J]. 环境科学与管理, 2014, 39(4): 182–186.

[9] 林立伟, 沈山, 孙德芳. 基于效用函数综合评价法的城市总体规划实施效果评估研究——以徐州城市总体规划(1995–2010)为例[J]. 《规划师》论丛, 2010(00): 7–11.

[10] 张勇. 基于突变理论的绿色供应链绩效评价研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2008.

[11] 魏婷, 朱晓东, 李杨帆. 基于突变级数法的厦门城市生态系统健康评价[J]. 生态学报, 2008, 28(12): 6 312–6 320.

(责任编校: 江河)

Comparation study of catastrophe progression evaluation and effective-functions comprehensive evaluation in planning implementation evaluation

Feng Lin1, Wan Dajuan1, Wang Na1, Fang Lijing2

(1. College of Resources and Environmental Sciences, Hunan Normal University, Changsha 410083, China;2. Beijing Huaqingyuan Education and Examination Academy, Beijing 100081, China)

Catastrophe progression evaluation and effective-functions comprehensive evaluation respectively are used to evaluate planning implementation effect of Jianghua Yao Autonomous County. The results show the effect is remarkable. By analyzing the evaluation process of two ways, Catastrophe progression evaluation is objective and its result is real and reliable. Besides, it can reflect the whole situation of planning implementation, but it is not enough to reflect specific thing about indexes. It links planning a little. And Effective-Functions comprehensive evaluation is subjective and related closely to planning and the result is predictive. This method can reflect the whole situation of planning implementation and specific thing about indexes.

catastrophe progression evaluation; effective-functions comprehensive evaluation; Jianghua Yao Autonomous County; planning; evaluation

10.3969/j.issn.1672–6146.2015.04.012

X 826

1672–6146(2015)04–0054–05

冯琳, flin19890929@163.com; 万大娟, dajuanwan@163.com。

2015–10–16