基于改进熵权法的城市可持续发展评价——以哈尔滨市为例

郑晓云， 杜 娟， 苏义坤

(东北林业大学 土木工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150040)

1987年世界环境与发展委员会(WECD)明确提出“可持续发展”理论，自此之后，可持续发展理论成为城市经济、自然环境与资源状况协调发展的指导思想，也为经济、生态、社会学等领域的发展提供参考[1]。而我国近些年来单纯追求GDP，城市经济呈粗放式发展，致使环境遭到严重破环，城市实现可持续发展的前景面临严重威胁。

十八大以来，“发展与环境兼顾”的思想成为全社会优先考虑的发展理念。2016年4月26日，中共中央、国务院审议通过《关于全面振兴东北地区等老工业基地的若干意见》，该《意见》的出台为东北三省的发展提供了指导性意见[2]。其全面振兴从可持续发展的角度出发，促进城市经济、环境、资源和社会人文等方面的协调发展[3]。哈尔滨市是我国最北边的省会级城市，典型的老工业基地。由于过度发展，从2013年开始直到2016年每年都会出现雾霾天气，严重影响着人们的身心健康和城市可持续发展进程。因此，为找出影响哈尔滨市可持续发展的具体因素，本文通过对哈尔滨市的可持续发展水平进行评价，分析哈尔滨市在发展过程中存在的问题，并根据问题提出指导性建议，为哈尔滨市建设成社会和谐、生态文明、经济发达的可持续发展城市提供参考。

1 哈尔滨市可持续发展现状

1.1 哈尔滨市资源分配现状分析

对于国家重要的老工业基地哈尔滨来说，掠夺式的经济发展方式导致矿产资源、森林资源逐渐走向枯竭的边缘，其可持续发展问题更应该得到关注[4]。而目前显著存在的问题主要有资源的空间规划和利用不当两方面：

(1)资源空间规划不协调。哈尔滨市在资源空间规划方面存在许多问题，突出表现为：由于人均住宅使用面积逐年上升，城市人口愈加密集，并且南岗区、道里区、道外区等主城区进行的老城区改造，造成人均绿地面积占有量不足，交通管制和规划相对滞后，空间资源规划不合理。

(2)资源禀赋利用不恰当。哈尔滨市的自然资源相比于其他城市比较优越，但由于不合理的开采、利用，以及东北老工业基地改造进程的加快致使哈尔滨市面临的生态资源压力问题更加突出，严重影响全市经济的可持续发展和生态环境安全。

1.2 哈尔滨市经济、环境现状分析

2016年，相比于面对国内经济下行压力严峻形势的2015年，哈尔滨市地区生产总值达6101.6亿元，比上年增长7.3%，其中以采矿业、制造业和建筑业为主的第二产业占GDP比重较大，给环境带来了严重污染。2016年，哈尔滨的API检测值为78.3%，在全中国74个API监测城市中处于比较落后的地位，据测算，哈尔滨市PM2.5含量中最高的污染物是煤烟、固态二氧化硫、氮氧化物等，其主要污染源是各大污水处理厂、制药厂、锅炉厂、热电厂等[5]。哈尔滨市长期粗放型的经济增长模式，导致生态环境的破坏正不断接近生态承受能力极限值，污染源的治理难度越来越大，其恶化延伸的危害性严重影响市民出行和身体健康。

1.3 哈尔滨市社会发展现状分析

社会发展，从概念上讲，是人类在一定的社会区域内的生活状态。其核心部分为先进的价值观及其规范。衡量一个城市的社会情况要体现市民的生活水平、幸福程度、人口状况以及社会安定等方面的要素。目前，哈尔滨市的社会发展在不同方面存在许多问题。

城镇居民人均可支配收入的高低对于城市的整体发展具有一定影响。哈尔滨市在经济发展的同时，城镇居民人均可支配收入不断上升，城乡居民收入差距进一步缩小，人民的生活水平有所提高；另外，人口老龄化严重、人才外流现象普遍、出生率较低等一系列人口问题又制约着人文的发展；医疗卫生、教育、公共基础设施服务质量不能满足市民要求，加上物价增长过快等情况，导致居民生活幸福感欠缺，社会可持续发展状况不容乐观。

2 哈尔滨市可持续发展水平评价体系的选择与模型构建

2.1 哈尔滨市可持续发展城市评价方法的选择

张静等[6]的《陕西省城市可持续发展系统协调性评价》一文中，运用了因子分析法、泰尔指数法、系统协调性等方法分析了陕西省城市可持续发展的协调性，得出陕西省可持续发展在时间上、空间上、驱动力等方面的结论。其应用因子分析法对于数据的相关性要求较高，不便于数据的处理和分析，因此该方法不适于广泛使用；孙晓等[7]采用全排列多边形综合图示法，选择中国 277 个地级及以上城市为研究对象，建立了不同规模的城市可持续发展指标体系。其应用全排列法研究可持续发展的综合评价只能定性，不能做定量评价，并且评价系统规模庞大，比较复杂，不便于应用；还有部分学者采用德尔菲法和层次分析法作为指标权重的测定方法，但这两种方法主观性较大，方法过于简单，使评价结果不够真实；目前，熵值法运用较多，主要源于该方法能够客观地反映出指标信息熵值的效用价值,其给出的指标权重值有比较高的可信度。为了完善此方法，本文在熵权法的基础上运用秩比法对熵权法进行优化，综合应用模糊线性加权法确定指标的可持续发展水平指数，使评价结果更能客观反映城市可持续发展情况。

2.2 哈尔滨市可持续发展城市评价指标体系的确定

在城市发展建设过程中，科学地建立城市可持续评价指标体系具有重要的意义[8]。并且评价指标体系的构建需耦合社会、经济、资源、环境等多方面因素[9]。本文基于ISO 37120《城市可持续发展国际标准》中对于可持续发展指标的规定[10]，主要参照社会、环境、经济、地理与气候四个方面列出了概要指标；郭存芝等[11]《对于城市可持续发展影响因素的研究分析》一文中主要列举了经济、环境、人文与资源方面的指标；李天星[12]的《国内外可持续发展指标体系研究进展》一文对于20 多年国内外有代表性、不同尺度的可持续发展指标体系进行研究，得出包括经济、资源、环境、社会保障等方面指标；孙晓等[7]采用全排列多边形综合图示法，选择中国 277 个地级及以上城市为研究对象，从经济、环境、社会方面等建立了不同规模的城市可持续发展指标体系的参考。通过借鉴以上学者对于城市可持续发展评价指标的选取，对比各指标体系选取的相同点即都分别从经济、环境、社会等方面选取指标，再综合哈尔滨市的实际情况，构建有地方特色[13]的哈尔滨市可持续发展评价指标体系来反映哈尔滨市的可持续发展状况，最终确定经济、社会、资源、环境等方面的指标作为哈尔滨市可持续发展的二级指标。三级指标的选取依据是基于上述文献的研究分析，将文献中相似点和差异点进行归纳分析，综合哈尔滨地方特色以及指标数据的可获得性建立出最终包含一级、二级、三级指标的评价体系，如表1所示。

其中正指标含义为：对于哈尔滨市可持续发展评价结果具有促进作用。即指标数值越大，可持续发展水平评价结果的值越大，具有正向作用；逆指标的含义为：对于哈尔滨市可持续发展评价结果具有阻碍作用。即该指标的数值越大，可持续发展水平评价结果的数值越小，具有反向作用。

表1 哈尔滨市可持续发展评价指标体系

3 哈尔滨市可持续发展评价

3.1 哈尔滨市可持续发展评价指标数据来源

本文选取的22项评价指标涉及哈尔滨市进行可持续发展建设过程中的资源、环境、经济、社会发展等内容。本文评价的原始数是在查阅《中国统计年鉴》《哈尔滨统计年鉴》《黑龙江统计年鉴》等资料的基础上得到的，能够反映哈尔滨市2005—2016年这12年的真实发展情况。

3.2 评价方法

(1)熵权法

熵权法是一种客观定权方法，相比于层次分析法、模糊隶属度法、灰色模型等常用的评价方法，消除了评价者的主观性，能够根据调查数据对指标进行客观定权；另外，在计算量上，熵权法相比于其他方法有一定的简便性，尤其是在评价指标较多，评价年限跨度长的指标体系中优势更为明显。所以，本文选用熵权法作为可持续水平的评价方法是适宜的，同时，还具有客观、简便的优势。

进行熵权法赋权的首要任务是将原始数据进行同趋势化处理，本文利用极差法，将不同量纲数据转化为没有量纲的数据，进而消除量纲对数据的影响，得到归一化判断矩阵，具体应用如下：

1)利用极差法，消除量纲对数据的影响，得到归一化判断矩阵，具体操作如下：

统计出评价指标xij的最小值min{xij}；统计出评价指标xij的最大值max{xij}；

对于正指标的处理方式为：

(1)

对于逆指标的处理方式为：

(2)

式中：xij代表原始数据中第j个指标在第i个年份中的数值，并且i=1，2，…，m；j=1，2，…，n，以此得到标准化判断矩阵。

2)进行熵值以及熵权的计算：

(3)

求出各个指标的信息熵eij：

(4)

计算出第ij个指标的熵权wij：

(5)

(2)改进熵权法

(6)

(3)模糊线性加权

运用线性加权法计算哈尔滨市可持续发展能力指数，其计算公式如下：

Z=MijWRij

(7)

3.3 评价结果分析

(1)哈尔滨市可持续发展水平评价体系一级指标测算结果分析

根据线性加权法得出各三级指标的可持续发展系数，进而得出二级指标的综合系数，最后得出哈尔滨市可持续发展水平指数。经计算得到哈尔滨12年间的可持续发展指数，如表2所示。

表2 哈尔滨市可持续发展评价指数

为更加直观了解哈尔滨市可持续发展情况的变化趋势，绘制出哈尔滨市从2005—2016年12年间的可持续发展趋势折线图，如图1所示。

图1 哈尔滨可持续发展趋势折线图

从图1中可以看出，从总体发展趋势上看，哈尔滨市可持续发展水平呈现上升趋势。2008年以前，哈尔滨市可持续发展水平呈负数水平，城市发展是不健康且不可持续的；2009—2011年哈尔滨市可持续发展指数有所提高，但仍然处于较低水平，城市发展处于比较低迷的状态；2011—2012年间出现可持续发展的低谷，主要原因是四个二级指标中的经济发展处于低迷状态，从而降低了整体的可持续发展水平。经济出现低谷的主要原因是一部分受到2008年金融危机的滞后影响，导致经济受到一定程度的冲击；另一方面，哈尔滨市的工业产值低，工业发展靠“吃老本”，由于优势产业范围窄，竞争能力差，而第三产业水平比较低，所以整体降低了哈尔滨市的可持续发展水平。 2012年以后，哈尔滨市可持续发展水平相对于以前年份已经明显提升，到2016年以后仍有继续上升的趋势，可持续发展状况将继续好转。

(2)哈尔滨市可持续发展水平评价体系二级指标测算结果分析

经过测算得出哈尔滨市可持续发展二级指标综合指数(表3)，从表3可以直观看出12年的变化趋势，可持续水平基本处于逐年增加的趋势。

表3 哈尔滨市可持续发展水平二级指标综合指数

为反映哈尔滨市可持续发展均衡状况，绘制出哈尔滨可持续发展雷达图，如图2所示。

图2 哈尔滨可持续发展雷达分布图

图2反映的是：1)2005—2016年哈尔滨市经济发展可持续发展评价体系二级指标指数即社会发展、资源分配、经济发展以及环境保护这四方面的可持续发展水平逐渐上升，反映到雷达图中是从2005—2016年的不同颜色四边形的大小逐渐增大，最外侧最大的四边形为2016年的经济发展、社会发展、资源分配以及环境保护这四方面的可持续发展水平；2)就某一具体可持续发展二级指标来看，2005—2016年各阶段增幅不同，反映到雷达图上是每一年的四个二级指标所围成四边形的形状不同，反射出经济发展、社会发展、资源分配以及环境保护这四方面发展的均衡状态不同。从图中看出2005年经济发展、社会发展、资源分配以及环境保护这四方面发展雷达分布图呈规则四边形，社会保障发展比较落后于其他三者，可持续发展处于一般均衡状态；2010年以后四个方面可持续发展水平有所提高，但是雷达分布图变为不规则四边形，资源分配比较突出，均衡状态有所下降；2016年，雷达分布图变为梯形，环境保护和社会发展处于落后位置，哈尔滨市的可持续发展状态较为均衡。综合哈尔滨市可持续发展各年均衡状态的情况分析可知，到目前哈尔滨市可持续发展是比较均衡的。

(3)哈尔滨市可持续发展水平评价体系三级指标测算结果分析

通过测算得出哈尔滨市可持续发展水平评价体系三级指标测算结果，见表4～7：

表4 环境保护中三级指标可持续发展水平测算结果

表5 社会发展中三级指标可持续发展水平测算结果

表6 资源分配中三级指标可持续发展水平测算结果

表7 经济发展中三级指标可持续发展水平测算结果

为了能够更加直观反映各指标的变化趋势以及便于进行对比分析，绘制出哈尔滨市可持续发展水平评价体系三级指标从2005—2016年的趋势折线图，利用图、表分析哈尔滨市可持续发展过程中的主要影响因素以及原因。如图3～6所示：

图3 环境保护可持续发展指标折线图

图4 社会发展可持续发展趋势折线图

图5 资源分配可持续发展趋势折线图

图6 经济发展可持续指标趋势折线图

图3环境发展折线图可以反映出哈尔滨市环境发展中各个三级指标的总体态势，三级指标API优良率从2013—2015年呈现下降趋势，2016年稍有回升；年人均温室气体排放量逐年上升，单位GDP能耗增加，导致生态环境被破坏，进而致使哈尔滨市可持续发展的二级指标环境发展处于劣势地位，也是导致哈尔滨市经济发展、社会发展、资源分配以及环境保护这四方面的发展发展不均衡的一个重要因素。这与近几年哈尔滨市连续出现雾霾天气有较大关系，相关政府部门应该加大对各个污染企业排放的监管力度，尤其是重工业企业；图4反映出哈尔滨市社会发展情况总体呈可持续的发展状态，其中三级指标人口流失量指数的可持续发展综合指数从2012—2016年呈现负值，反映出哈尔滨市社会发展过程中人口大量外流的问题，也是导致上述四个方面发展不均衡的另一原因。影响人口流失的主要因素为哈尔滨市对于人才保护以及吸引的政策力度不够，哈尔滨市经济发展也不够发达，而且地处东北，天气严寒，吸引不到外来人群；另一方面，三级指标居民恩格尔系数在2010年以后呈现负增长，说明居民生活水平有所上升，居民收入增加；其次政府对消防、教育、医疗的投入力度虽然在这12年间是逐渐加大，但是增长速度较慢，进而影响二级指标社会发展向可持续方向发展。图5可以反映出哈尔滨市发挥了它的资源优势，其中森林覆盖率居于较高水平，但是人均公共园林绿地面积近5年发展比较平稳，进而使得二级指标资源分配成为哈尔滨市能够可持续发展的有利因素。图6可以反映出二级指标经济发展状况，GDP由高速增长转为低速增长；三级指标第一产业占生产总值的比例愈来愈小，哈尔滨市产业优势日益消退，有碍哈尔滨市的经济可持续发展，进而影响哈尔滨市总体的可持续发展；2005—2016年第二产业占GDP比重几乎每年都高于全国水平，而第三产业占GDP比重低于全国水平，由于哈尔滨的第二产业属于重工业，其比重高不利于经济健康可持续发展；其次生产总值增长率也在不断下降，经济由高速增长转为中低速发展，在一定程度上经济的中低速发展将有利于其他二级指标如环境、社会、资源的健康发展，但在长远角度看，将不利于一级指标哈尔滨市的可持续发展。

4 对策建议

通过对哈尔滨市可持续发展评价结果的具体分析，得出一级指标(即哈尔滨市可持续发展的总体趋势)、二级指标(即社会发展、资源分配、经济发展以及环境保护四方面)的可持续发展的均衡状态以及22个具体三级指标的可持续发展情况，找出了影响二级指标均衡状态的具体三级指标影响因素，分析了二级指标和三级指标相互影响的内在联系。根据评价结果提出以下建议：

(1)分析哈尔滨市经济发展的可持续评价结果，建议继续应对经济下行压力，提高产业整体竞争能力，哈尔滨市政府应进行体制机制改革，适当进行“供给侧”调整；其次，在经济发展从高速增长逐渐转为中速增长状况下，应将传统优势产业进行转型，充分利用好生态活力优势，拉动第一产业和第三产业的增长来促进经济可持续发展。

(2)分析哈尔滨市的环境可持续发展评价结果，建议政府大力鼓励全民创新创业，重点加强产业技术创新能力，改善重工业发展模式，以此降低环境成本，避免“先污染，后治理”的粗放型发展方式；加大对哈尔滨各个主要污染企业的监测管理力度，特别是煤烟等，控制污染物的排放，最大限度的降低经济增长的生态环境成本。

(3)分析哈尔滨市的资源分配可持续发展评价结果，哈尔滨市充分发挥了其资源优势。因此，资源可持续发展的方向应该充分利用森林、湿地、草原、绿色食品等特色资源来发展生态旅游，同时转为哈尔滨经济发展的动力，从而促进资源同地方经济的和谐发展。

(4)从社会发展的可持续评价结果建议哈尔滨市政府加大人才引进力度的同时，留住本地区的人口，增大福利政策，鼓励居民创业以及创造就业机会；并且要提高教育、消防力量，减小哈尔滨市范围内贫富差距，为哈尔滨市可持续发展提供长远支撑。

5 结 语

本文运用改进熵权法对哈尔滨市可持续发展水平进行了评价，较客观的得出哈尔滨市2005—2016年间的可持续发展水平总体呈上升趋势的发展态势，认为在该时期的可持续发展状态在经济发展、资源分配、环境保护和社会发展等四个方面表现比较均衡，但从长远角度分析，必须采取切实有效的对策建议，才能促进哈尔滨市全面协调可持续发展。