基于层次分析法的城市生态环境质量评价

赵 鑫，孙春花，沈 贤

（浙江安联检测技术服务有限公司，杭州 310052）

城市作为人们生活和工作的重要区域，其生态环境质量关乎着人类的生存和发展。城市生态环境为人类社会发展提供了必要的各种资源，城市绿化、园林等为城市居民休闲娱乐提供了重要的场所。随着城市化进程的加快，大量人口涌入城市，促进了城市发展，同时也影响城市生态环境。人类生产生活中产生的各种废弃物、消耗的自然资源等都对城市生态环境带来威胁。很多城市生态环境质量大不如前，当前，城市生态环境面临严峻的挑战。保护城市生态环境刻不容缓。城市生态环境保护需要有针对性，应厘清影响城市生态环境质量的因素，对症下药，采取有效的保护措施。因此，在城市生态环境保护中，有必要开展城市生态环境质量评价。层次分析法是运筹学的重要理论，将跟决策有关的因素分解，使之成为多个目标、准则，再结合定性与定量分析了解各目标、准则对目标因素的影响。层次分析法适用于处理决策问题。城市生态环境质量评价为城市生态环境保护提供决策参考，在对生态环境质量进行评价时，要了解城市生态环境质量影响因素的具体影响，以便分清轻重，采用合适的生态环境保护方法。

1 层次分析法

层次分析法起源于美国，主要用于解决复杂的层次结构问题。通过构建判断矩阵，对判断矩阵进行一致性检验，最终获取层次指标。一级指标权重与二级指标权重相乘，得到最终复合权重。层次分析法主要有4 个步骤。

一是构建判断矩阵。判断矩阵可以表示为：

其中，aij×aij=1。

城市生态环境质量评价比较复杂，涉及多种指标，因此需要对打分数值进行归一化处理，计算方法为：

式中：ri为归一化结果；ai为评价数据；amax为评价数据最大值；amin为评价数据最小值。

判断矩阵评分方法有三角法和1-9 标度法，后者操作简单，被广泛使用。本文使用1-9 标度法进行指标打分。归一化后数据按照1-9 标度法进行处理，得到判断矩阵。

二是计算判断矩阵特征向量w及最大特征根λmax。

三是一致性检验。对于维数n＞2 的判断矩阵，要进行一致性检验。判断矩阵一致性检验的计算方法为：

式中：CI为一致性指标；RI为平均随机一致性指标。

若CI≤0.1，则说明判断矩阵满足要求，否则重新设计判断矩阵。

四是复合权重计算。它是指层次结构中一级指标权重与对应二级指标权重相乘，得出最终复合权重。

2 城市生态环境质量评价指标

城市生态环境质量评价体系研究比较多，文献[1-4]指出，当前，城市生态环境质量评价指标涉及自然环境、社会环境和经济环境。自然环境包含大气质量、噪声、生活污水处理、工业废物处理、尾气排放和人均绿化面积；社会环境包括人口密度、高层次人才、受教育程度、人均生活用水、人均生活用电、人均用气和人均道路长度；经济环境包括第三产业比重、土地利用率、建设用地比例、全员劳动生产率和万元国内生产总值（GDP）能耗。随着生态环境质量要求的不断提高，有必要对原有指标进行完善。经优化，自然环境方面包括湿度、降雨、PM2.5、废气和人均绿化；社会方面包括人口密度、人均GDP、高科技人才数量、大学生数量、人均用电、人均道路长度、人均用气量和人均医疗保障；经济方面包括第三产业比重、工业用地比重、住房补贴、土地利用率、全员劳动生产率和GDP 能耗；政策方面包括政策完善和标准制定。

3 基于层次分析法的城市生态环境质量评价研究

3.1 评价体系构建

城市生态环境质量评价体系如图1 所示。

图1 城市生态环境质量评价体系

一级指标有4 个，即自然环境、社会方面、经济方面和政策方面，二级指标共计21 个。

3.2 权重计算

按照层次分析法计算步骤，本次评价聘请20 名专家进行指标打分。结合打分结果，根据归一化方法和1-9 标度法，得到相应判断矩阵。根据层次分析法计算步骤，得到复合权重，如表1所示。

表1 复合权重

层次分析法计算结果表明，一级指标中，社会方面影响最大，权重为0.342，其次为自然环境，权重为0.316。从二级指标中来看，自然环境方面，废气影响最大，权重为0.238；社会方面，人均GDP影响最大，权重为0.207；经济方面，住房补贴影响最大，权重为0.312；政策方面，政策完善影响最大，权重为0.667。复合权重方面，影响最大的为政策完善，权重为0.100 7，其次为废气，权重为0.075 2。

3.3 模糊综合评价模型构建

为进行城市生态环境质量评价，本文将层次分析法与模糊综合评价法合理地结合，建立相应模糊综合评价模型[5]。模糊综合评价模型主要涉及5 个计算步骤。

一是城市生态环境质量评价体系构建。根据层次分析法分析结果，得到一级指标有4 个，即自然环境、社会方面、经济方面和政策方面。二是评语集构建。为评价城市生态环境质量，采用五等级评价法，其分别为优、良、中等、差、极差，对应数值范围为（0.8，1.0]、（0.6，0.8]、（0.4，0.6]、（0.2，0.4]和[0.0，0.2]。三是二级指标评价。假设有N个专家对二级指标进行评价，构建评语集P={P1,P2,P3,P4,P5}，计算相应的隶属度Rij。四是一级指标评价。将一级指标权重与对应二级指标权重相乘，得出最终复合权重，作为评价结果。五是综合评价。采用合理的计算方法，得出城市生态环境质量评价结果。

3.4 评价结果分析

基于模糊综合评价模型，聘请20 名专家进行指标打分。城市生态环境质量评价的各二级指标隶属度如表2 所示。

表2 城市生态环境质量评价各二级指标隶属度

以自然环境方面的湿度、降水、PM2.5、废气、人均绿化等指标为例，根据表2 数据，经计算，自然环境评价结果为：

同理，可计算社会方面、经济方面、政策方面的评价结果。

社会方面评价结果为：

经济方面评价结果为：

根据最大值原则，自然环境评价值为0.610 20，社会方面评价值为0.660 31，经济方面评价值为0.627 94，政策方面评价值为0.603 45。按照综合评价，得到城市生态环境质量评价结果：K={0.597 808 07,0.535 399 12,0.568 091 04,0.537 760 31,0.595 292 15}。根据最大值原则，该城市生态环境质量评价值为0.597 808 07，说明城市生态环境质量处于中等水平。一级指标评价结果表明，当前，该城市整体表现良好。

4 结语

本文使用层次分析法与模糊综合评价法进行城市生态环境质量评价。模糊综合评价结果表明，该城市生态环境质量处于中等水平。在城市生态环境建设中，应该从自然、社会、经济和政策等角度入手，提升综合管理水平，增强居民的幸福感。