基于云模型的基础设施项目可持续性评价研究

宋佳慧

摘要：本文从环境、经济和社会的角度出发，建立基础设施项目可持续性评价指标体系。该模型顾及专家定性评价的随机性、模糊性及不确定性，结合AHP和C-OWA算子，利用云模型描述基础设施项目可持续性的各项属性值，实现基础设施项目可持续性的不确定性度量，并通过惩罚因子对属性值进行修正，提出基于云模型的基础设施项目可持续性评价方法。本文以一高速公路为例进行基础设施可持续性评价，验证所提出的基础设施可持续评价指标体系及评价方法的有效性和适用性。

Abstract： This article establishes a sustainability evaluation index system for infrastructure projects from the perspective of environment， economy and society. The model takes into account the randomness， ambiguity and uncertainty of qualitative evaluation by experts， combines AHP and C-OWA operators， uses the cloud model to describe the various attribute values of the sustainability of infrastructure projects and realize the uncertainty measurement of the sustainability of infrastructure projects， modifies the attribute value by penalty factor， and proposes the evaluation method of infrastructure project sustainability based on cloud model. This paper takes an expressway as an example to evaluate the sustainability of infrastructure， and verify the validity and applicability of the proposed sustainable evaluation index system and evaluation method for infrastructure.

關键词：城镇基础设施项目;可持续性评价;云模型

Key words： urban infrastructure projects;sustainability evaluation;cloud model

中图分类号：F224.5;F299.24                           文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）24-0066-04

0  引言

为改变城镇基础设施落后的面貌，中国政府投入了大量资金用于城市基础设施的建设。然而，大规模的基础设施建设产生了诸多的问题：基础设施规划缺乏前瞻性、投资者重视短期利益而忽视长期利益、重新建轻维护、运营水平低、城乡基础设施发展不同步等诸多问题[1-4]。这都是项目不可持续的具体表现。

基础设施表现出的不可持续问题也引起了许多专家学者的关注。Li-yin Shen等人[5]运用多种方法组合对工程的可持续性发展进行研究，揭示了项目实施绩效的不足。Gonzalo Fernández-Sánchez等人[6]制定了一种基于风险管理标准确定、分类和确定可持续性指标的方法。Clinton Aigbavboa等人[7]采用了定量研究方法，该方法解决了阻碍南非采用可持续建筑实践的挑战。

这些评价方法[5-7]在一定程度上解决了基础设施项目可持续性评价的问题，但多集中于基础设施项目可持续性的某个维度或特定行业，忽略了基础设施项目可持续性表现出的模糊性和随机性等不确定性特点。

因此本文在云模型的基础上用熵（En）、期望（Ex）与超熵（He）反应云滴的离散程度，并利用AHP算法和C-OWA算子确定可持续指标权重和专家评分区间的集结，利用权重生成综合云进行评价因子相似度的计算，最终进行总体可持续性评估。

1  可持续指标的建立

本文通过梳理和归纳基础设施项目可持续性研究的文献，总结出了42项基础设施项目可持续性影响因素，如表1所示。

根据表1可以看出指标的分类，但各个指标在每个具体的案例中的重要程度都是不同的，因此需要具体案例具体分析，运用数字具体体现重要性，进而体现项目的可持续性。因此本文通过云模型来分析具体案例中的各个指标的各项参数值。

2  基于云模型的城镇化基础设施可持续性评价模型的建立

2.1 基于云模型的基础设施项目可持续性评价思路

针对基础设施项目可持续性表现出的随机性和模糊性等不确定性特点，引入云模型数字特征，利用期望，熵及超熵描述基础设施项目可持续性的各项属性值，反映基础设施项目可持续性的不确定性度量，将模糊性、随机性和离散性有机地结合起来，使不确定性语言与定量数值之间实现转换。

2.2 可持续性标准云的生成

为了进行评价，在系统中需预先设定好一系列的标准云，作为实体评价的参考，每一个标准云都对应着一个评价因子，表示相应的可持续等级。假设基础设施项目可持续的评价分数取值范围为[0，10]，将该区间划分为n个子区间[Cmin，Cmax]，分别对应各自的可持续等级，则标准云的计算步骤如下：

2.3 属性值的云化处理

本文采用群决策的方式，由专家个体给出属性值的评分区间数，再将集结后的区间数转化为云模型。算法具体步骤如下：

①由专家个体根据项目实际情况，按照一定的标度，给出对该属性在论域[0，10]上的评价区间;

②运用C-OWA算子将各个专家的评价区间数进行集结;

③在②的基础上使用OWA算子进行集成，获得集结型区间数;

④将得到的集结型区间数转化为云模型。

在步骤③中，对OWA算子稍作修改，集成过程为：按照②中得到的数值大小进行排序，但OWA算子集成时将区间数作为运算基础数据，其中涉及到的区间数的加法和乘法运算定义如下：

其中，各二级评价因子的期望为Ex1、Ex2…Exn，各二级评价因子的熵为En1、En2…Enn，各二级评价因子的超熵为He1、He2…Hen，n为该一级评价因子下二级因子的数量。

2.5 基础设施项目可持续性的综合评价

利用公式（6）得出一级评价因子的数字特征值（Ex，En，He），与该评价因子对应的各标准可持续性子云进行比较，计算相似度，找出与其最接近的标准子云，该标准子云对应的可持续性等级则为实体的可持续性等级。

设综合云和标准云分别MYC（Ex1，En1，He1）、MYC2（Ex2，En2，He2），将满意度云MYC经过云模型正向云发生器生成云滴Xi，若X在满意度云MYC2中的确定度为？滋，则其均值为满意度云MYC与满意度云MYC2的相似度，记为？啄。

3  案例分析

某市新建一条高速公路。运用AHP法确定了该项目各可持续指标权重，再基于C-OWA算子对每个指标进行评估。所以首先聘请了5名决策专家依据项目实际信息对该项目各可持续性指标进行评分。

决策步骤如下：

步骤1：评价因子标准云生成。

此步骤将基础设施可持续性划分为四个等级：優、良、中、差，其对应的评分区间及云模型数字特征值见表2。

设可持续性等级为优的评分区间为[9，10]，根据公式（1）得到期望值为10，再根据公式（2）得到熵为0.5，公式（3）得到超熵0.05。

步骤2：利用C-OWA算子进行云化处理。

此步骤根据五位专家对各指标做出的评分进行集结，专家在项目可持续性评估中持保守态度， 故将BUM函数取为？籽（y）=y2，利用C-OWA算子集成区间 [A，B]。对集结后的评价区间进行云化处理，即根据前文所提公式得出云模型特征值（Ex，En，He）。

步骤3：利用权重生成一级评价因子的综合云，如表3所示。

根据表3的评价因子得出如图1的可持续性综合云。

步骤4：评价因子相似度计算。

根据表3中经济、社会与环境可持续性云模型计算其与各自标准云的相似度，结果如表4所示。

由表4可知：该项目经济可持续等级为中等，社会可持续性等级为中，环境可持续性等级为中，但隶属于良的程度也较高，可视为中等偏上。

步骤5：项目总体可持续性评估。

利用式（7）计算出整体可持续性评估如表5所示。

该项目整体可持续性等级中等的隶属度最大，但隶属于良的程度也较高，可持续性等级应为中等偏上。

4  结论

本文通过建立可持续的相关指标体系深入研究了我国基础设施建设的可持续性发展问题。首先筛选出了环境、经济、社会三方面的重要影响指标构建多个层次的基础设施评价指标体系，再通过AHP分析法和C-OWA算子，利用云模型中熵和超熵的数字特征实现了模糊性与定量数值之间的转换。最后算出基础设施相关评价因子的权重，对项目的总体可持续性进行评估，得出的结论符合实际，也具有可靠性。

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