基于TOPSIS与灰色关联分析的区域建筑业可持续发展评价

2018-08-22覃亚伟刘佳静

土木工程与管理学报 2018年4期

张淼，覃亚伟，刘佳静

(华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉 430074)

政府，被普遍认为在推动建筑行业可持续发展方面扮演着重要角色[1,2]。近年来，受国内宏观经济下行和房地产市场波动影响，我国建筑业发展亦进入“新常态”，总产值增速逐年下降[3]，如何促进和实现建筑业可持续发展成为各级政府的一大难题。考虑建筑业发展水平地域差异，对我国不同区域的建筑业可持续发展能力进行科学评估，明确本地区建筑业发展“短板”，有利于地方政府因地制宜，对症下药，促进本地区建筑业持续健康发展。

该领域的研究主要集中于两个层面：一是评价指标体系的构建；二是评价模型的改进与优化。其中，刘爱芳等[4]从建筑业发展环境、规模、效益、资源与能源利用等层面构建评价指标体系，利用熵值法确定各指标相对权重；王旭[5]基于投影分析法和数据包络分析模型，对我国不同地域建筑业效率和竞争力进行排序评级；杨芳[6]基于系统论和主成份分析法建立评价模型，并利用神经网络对建筑业可持续发展变化趋势进行预测；张磊[7]从建筑业规模、效益、潜力和资源消耗4个层面构建评价指标体系，基于投影寻踪原理，探究2000—2008年我国建筑业可持续发展状况；光辉[8]利用聚类分析和主成份分析法对评价指标进行筛选，应用物元可拓模型探究我国建筑业可持续发展状况；周旭[9]基于主成分分析法对原始数据进行降维，利用神经网络理论建立区域建筑业可持续发展评价模型，并收集东北3省1区的数据对模型进行训练和检验。

这些研究大多以我国建筑业整体为对象，针对不同区域建筑业可持续发展水平差异的研究较少。同时，近些年我国建筑业发展呈现出一些新变化和新趋势，如国内建筑业企业正加快进军海外市场、建筑工业化趋势日趋明显等，有必要对评价指标体系进行修正和完善。本文首先考虑经济“新常态”下我国建筑行业新变化和新特征，建立区域建筑业可持续发展综合评价指标体系，然后，综合利用TOPSIS和灰色关联分析法，建立一种新的评价模型，用以衡量和评价我国不同地区的建筑业可持续发展能力。

1 可持续发展评价指标体系

反映一个地区建筑业发展状况的指标很多，本文在参考相关文献[4～9]和进行专家咨询的基础上，结合我国建筑行业新变化和新特征，构建了区域建筑业可持续发展综合评价指标体系(表1)。

整个评价指标体系共包含3个一级指标、20个二级指标。其中，发展水平主要反映一个地区建筑业的产业地位、规模、效益、盈利水平、技术装备水平等；发展效率主要反映一个地区建筑业的生产效率、产业附加值等；发展潜力主要反映一个地区建筑业可持续发展所需的动力和支撑是否充足，包括本地区经济发展水平与潜力、建筑企业盈利能力、财务状况及省外业务拓展能力等。考虑到不同地区建筑业企业专注和擅长的细分领域不同，不同细分领域(如铁路和桥梁)单位产值的能耗必然不同，因而未考虑单位产值的资源和能耗指标。

表1 区域建筑业可持续发展评价指标体系

2 可持续发展评价模型

TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)和灰色关联分析法均可用于多目标决策分析，但两种方法的决策依据和基本原理不同[10,11]。TOPSIS法根据各评价单元与“理想单元”数据曲线之间的位置关系(欧氏距离)进行决策，灰色关联分析法则依据各评价单元与“理想单元”数据曲线之间几何形态的相似度进行决策。两种方法具有良好的互补性，本文综合利用TOPSIS法和灰色关联分析法建立一种新的区域建筑业可持续发展综合评价模型。

设初始评价矩阵为X=xijm×n，其中xij为第i个评价单元在第j个指标下的属性值；m为评价单元数；n为评价指标数。

本文评价指标体系中，除城镇化率X17为反向指标外，其余均为正向指标。

(2) 采用熵权法[4]确定各指标权重(wj)1×n=(w1,w2,...,wn)。

(1)

(3)计算加权标准化决策矩阵Y。

Y=yijm×n=wjvijm×n

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

式中：α和β为偏好系数，反映形状和位置的偏好程度，满足α+β=1，α，β∈[0,1]，本文取α=β=0.5[12]。Si即为各评价单元的最终得分，反映了各评价单元与“理想单元”的“接近”程度。Si值越大，该评价单元越优。

3 实证分析

为验证本研究所开发评价模型的适用性，选取部分省份为研究对象，进行横向和纵向分析，并将模型分析结果与客观实际进行比较。

3.1 横向分析

考虑地域差异和数据的可获得性，选取东部的北京、上海、江苏、浙江，中部的河南、湖北、湖南，西部的四川作为横向分析比较对象，探究2015年8省市建筑业可持续发展水平差异和主要影响因素。

通过查阅国家和地方统计年鉴、建筑业统计年鉴等数据源，收集8省市2015年相关指标数据，得到横向分析原始数据矩阵(表2)，通过熵权法获得各指标权重wj(表3)，通过评价模型可得到8省市的综合得分Si(图1)，据此可以衡量2015年8省市建筑业可持续发展水平的差异。利用MATLAB编程可快速实现以上过程。

图1 2015年8省市可持续发展水平对比

表2 横向分析原始数据

表3 横向分析各指标权重

由表3可以看出，权重较大的指标主要有行业从业人数比重X6、省外完成建筑业产值占全国比重X20、建筑业总产值X1、建筑业企业营业收入X4、从业人员人均劳动报酬X5、资本利润率X12、建筑业外向度X21等。表明2015年8省市建筑业可持续发展水平的差异主要体现在建筑业发展的规模、效益和省外业务拓展能力方面。

由图1可知，2015年8省市建筑业可持续发展水平横向比较中，江苏省的综合得分最高，浙江紧随其后。分析数据发现，这主要是由于江、浙两省建筑业总产值、省外完成建筑业产值占全国比重、行业从业人数比重、建筑业企业营业收入均遥遥领先所致。北京市建筑业外向度、从业人员人均劳动报酬、特级及一级总承包企业产值比重均位居8省市前列，综合得分居第3位。湖北省在资本利润率、劳动生产率、技术装备率等方面拥有较大优势，但在建筑业规模、产业集中度和省外业务拓展能力等方面与江苏、浙江、北京等省市仍有一定差距，综合得分略低于北京。上海、河南、湖南、四川4省市的建筑业整体可持续发展水平则相对较弱。

3.2 纵向分析

除横向比较不同省份建筑业可持续发展水平的差异外，本研究开发的模型还可用于分析某区域建筑业可持续发展水平随时间的变化趋势及主要影响因素。以湖北省为例，通过收集相关指标数据，对湖北省2010—2015年建筑业可持续发展水平进行纵向分析，以加深对其近几年建筑业整体可持续发展水平和趋势的理解。将数据导入评价模型，同样可得到纵向分析各指标权重wj(表4)以及各年份的综合得分Si(图2)。

表4 纵向分析各指标权重

图2 湖北省建筑业可持续发展水平变化趋势

由表4可以发现，近几年影响湖北省建筑业可持续发展水平的因素主要有营业利润增长率X14、省外完成建筑业产值占全国比重X20、营业收入增长率X13、行业从业人数比重X6、GDP 增长率X15、建筑业增加值占GDP的比重X2等。

由图2可以看出，2010年以来，湖北省建筑业可持续发展水平总体呈“上升”趋势。分析数据发现，近几年来，湖北省建筑业企业营业收入和利润增速不断下滑，宏观经济不断下行，这些因素对湖北省建筑业可持续发展造成不利影响；但与此同时，湖北省建筑业从业人数、总产值和增加值逐年保持快速增长，推动了湖北省建筑业可持续发展整体水平的提升。