基于模糊分析法生态文明建设的综合评价

2016-09-26高子云朱家明

邢台学院学报 2016年3期

关键词：财经大学安徽指标体系

高子云，朱家明

（1.安徽财经大学会计学院，安徽蚌埠　233030；2. 安徽财经大学统计与应用数学学院，安徽蚌埠　233030）

基于模糊分析法生态文明建设的综合评价

高子云1，朱家明2

（1.安徽财经大学会计学院，安徽蚌埠233030；2. 安徽财经大学统计与应用数学学院，安徽蚌埠233030）

针对生态文明建设的评价，综合运用斯皮尔曼等级相关、层次分析、模糊综合评价等方法，以及SPSS、MATLAB、EXCEL等软件，分析了生态文明建设体系各指标间的关系并对其进行简化，并依托模糊综合评价模型，给出了基于简化后各指标的生态文明建设的评价方法。

生态文明建设；斯皮尔曼等级相关；层次分析；综合评价；MATLAB

随着经济的迅速发展，我国面临着资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，十八大报告指出必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位。科学地构建生态文明评价指标体系，并且通过各指标具体的数值进行生态文明建设评价，有利于实施各省市生态文明建设的绩效评估，提高政府部门生态建设的责任意识。对于积极构建和谐社会，具有重大的意义。国内已有学者对此课题进行了进一步的研究并取得一定成果。蒋小平［1］从社会进步、生态环境及经济发展方面出发对河南省的生态文明进行了评价。宋马林［2］主要从科技教育水平、金融生态环境、经济发展效率、区域节能降耗等方面进行了社会主义生态文明评价指标设计。本文针对我国34个省、直辖市、自治区，科学地选取生态文明评价的相关指标，构建生态文明建设的综合模糊评价模型，对各省市的生态文明建设进行评估（详见2015年第十二届五一数学建模联赛）［3］。

一、生态文明指标的选取及其权重的确定

（一）生态文明指标的选取——斯皮尔曼等级相关模型

1.研究思路

通过所查阅的相关文献，了解我国生态文明建设的评价指标和评价模型，将总指标分解为三个核心领域：生态质量、经济和谐、社会发展，它们构成评价体系的二级指标，是生态文明建设水平的重要参数，同时各二级指标下由各个方面的三级指标所构成，形成我国生态建设的评价指标，见表1。

由于评价体系可以体现为许多指标，为了能够更准确、全面地反映出各指标对于生态文明建设的影响，我们往往要考虑与其有关的多个指标。由于各指标都是对生态文明建设的反映，不可避免地造成了信息的大量重叠，不能够客观反映出事物的真正特征和客观规律。因此采用斯皮尔曼等级相关分析的方法，确定各指标与各年度的生态文明指数的相关性，从而得出与生态文明指数相关性的评价指标。

表1　生态文明建设体系表Table 1　Construction of ecological civilization system table

斯皮尔曼相关系数被定义成等级变量之间的皮尔逊相关指数。对于样本容量为n的样本，n个原始数据Xi，Yi被转换成等级数据xi，yi，相关系数ρ为：

原始数据依据其在总体数据中平均的降序位置，被分配了一个相应的等级。如表2所示：

表2　斯皮尔曼等级序数表Table 2　spearman rank ordinal table

实际应用中，变量间的连结是无关紧要的，于是可以通过简单的步骤计算ρ。被观测的两个变量的等级差值 di=xi-yi，则 ρ的值为：ρ=1-。

2.模型的建立与求解

为了选取出可行性的评价生态文明建设体系的指标，我们利用SPSS对数据进行了斯皮尔曼相关性等级的分析，得到结果如表3：

由表3可发现，与生态文明指数相关性较高的指标为：生态质量方面的森林覆盖率、建成区绿化覆盖率、化肥施用强度，经济和谐方面的生活垃圾无害化率、工业固体废物利用率、万元GDP二氧化硫排放量以及社会发展方面的城镇化率和第三产业占GDP的比重，则这些指标即构成评价生态文明建设的最终指标。

表3　生态文明建设各指标相关系数Table 3　the ecological civilization construction correlation coefficient of every index

（二）生态文明指标权重的确定——层次分析法

1.研究思路

在比较重要性时，对比传统的九标度，我们采取FuzzyAHP方法和新模糊标度进行求解。为了使定量的相对重要度a正确反映定性评判的结果，必须使判断湿度给出的相对重要性大小与定性分析的结果基本相符，这就要求判断尺度本身要符合一定的规则。现假设判断尺度符合“等级跃进”，则有：

对上式进行计算得到a=1，显然这与判断尺度不符合，再假设判断尺度符合“阶梯跃进”，则有：

对上式进行计算得到a=1.618，这与合理性准则基本一致，这时有新的模糊标度，如表所示：

2.模糊层次分析模型的建立与求解

生态文明建设的评价中，针对生态文明这一目标来说，可以分为三个层次，分别是目标层、准则层和项目层，详见图1。

表4　新模糊标度及其含义表Table 4　new fuzzy table scale and their meanings

在判断各个准则的重要性时，结合文献资料和可研究报告，做出各个指标对生态文明建设的合理判断，得到模糊判别矩阵，并通过MATLAB编程利用特征向量法找出其最大特征值与所对应的特征向量，将特征向量归一化后得到相应的权重向量，如表5所示：

由于客观事物的复杂性会使判断具有一定的主观性，因此进行一致性检验。

由计算可得，各模糊判别矩阵均通过一致性检验。

图1　层次分析的递阶层次分析图

表5　各矩阵权重向量Table 5　matrix weights vector

表6 一致性检验表Table 6　consistency check table

确定各指标的权重

通过一致性检验，认为其比较判别矩阵的不一致的程度在一定可容许的范围内，因此可以用来计算权重。通过MATLAB软件进行编程运算，得到每一个指标的权重。

二、基于模糊综合评价法的生态文明建设分析

（一）生态文明建设分析

在对各省市的文明建设情况进行评估时，其评估因素有很多，不能仅仅依据一个指标的好坏就做出判断，应根据多种因素进行综合评价。首先，依据生态文明指标建立模糊矩阵；再次，对模糊矩阵中数据进行加权求和；最后，将各省市按照生态文明建设的情况进行排序。如果按降序排列，则省市的排名越靠前，则该省或市的生态文明建设情况就越好，反之越差。

表7　各生态文明指标权重Table 7　the ecological civilization index weight

（二）模型的建立与求解

其中aij表示j第个方案关于第i项评价因素的指标值。

①建立理想项目

②建立相对偏差模糊矩阵R：

③通过归一化得出主成分指标所占的比重

④建立综合评价模型：

2.利用EXCEL软件将数据进行预处理后，得到相对模糊矩阵之后通过数据加权求和得到风险度，结论如表8所示。

由表8可知，北京、上海等这些经济发展比较迅速的城市生态文明建设评价值较高，其生态文明建设较为完善。

表8 省市生态文明建设排序表（取前9个省市）Table 8　provinces and ecological civilization construction sorting table

三、总结

本文从斯皮尔曼等级相关、层次分析、模糊数学等多个角度入手，运用了多种方法，也通过了各种检验尺度，得出了综合考虑各个指标的生态文明建设评价方法。与其他方法相比，本文针对生态文明指标进行简化，得出更具有代表性的八个评判指标，结合实践所建立模糊综合评价模型，更具有可操作性和实用性，通过具体指标综合分析得出各省市的生态文明建设程度。

［1］蒋小平.河南省生态环境安全指标体系测评的研究［J］.生态经济，2010，（7）：153-157.

［2］杜宇，刘俊昌.生态文明建设评价指标体系研究［J］.科学管理研究，2009，27（3）：60-63.

［3］2015年第十二届五一数学建模联赛B题［EB/OL］.http： //www.saikr.com/wuyi/2/1427.html.2015-05-01.

［4］胡倩，董大为.广西生态文明建设指标体系研究［J］.市场论坛，2012，（07）：23-26.

［5］房安文.生态文明评价指标体系框架研究［D］.中国林业科学研究院，2009.

［6］蒋小平.河南省生态文明评价指标体系的构建研究［J］.河南农业大学学报，2008，（2）：61-64.

［7］王敏，熊丽君，黄沈发.崇明生态岛建设生态环境指标体系研究［J］.上海环境科学，2010，（2）：47-51.

［8］李其林，王奇. 经济系统对资源环境影响的评价指标体系研究［J］.上海环境科学，2009，（2）：47-51.

［9］朱成全，蒋北.基于HDI的生态文明指标的理论构建和实证检验［J］.自辩证法研究，2009，（8）：114-118.

［10］杜宇.生态文明建设评价指标体系研究［D］.北京林业大学，2009.

［11］杨桂元，朱家明.数学建模竞赛优秀论文评析［M］.合肥：中国科学技术大学出版社，2013.

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