基于熵值法的绿色公路“四新技术”适宜性

郑 佳

（黄山市公路管理服务中心,安徽 黄山 245000）

0 前言

根据国家统计局2021年碳排放总量统计数据，我国碳排放总量世界第一，而交通系统所产生的碳排放占总排放量的1/3，甚至还存在上升趋势，而降低碳排放的有效手段便是应用四新技术。四新技术种类繁多，相关企业需要以实际情况为准对其进行选择。因此，如何以实际情况为准，选择适宜的四新技术是公路建设企业的核心问题，而构建评价四新技术适宜性的评价指标便成了评价四新技术的适宜性的前提。下文首先对绿色公路建设现状进行分析，并结合现状提出四新技术适宜性评价体系的构建原则。

1 绿色公路建设现状

截至2021年，交通运输已经超过居民生活以及工业生产成为第一大耗能因素。当前我国经济发展方式在不断变革，使得公路建设方式也在不断革新。建设中，生态环境保护逐渐被人们所重视，这便对传统公路建设行业提出了更为严格的要求，需要传统公路建设者摒弃传统粗放式建设的方式，积极推动绿色理念、节能技术以及养护技术在公路建设中的发展与应用。而“四新技术”（新技术、新工艺、新材料、新设备，为方便论述下文均以“四新技术”指代）则是国家推进绿色公路建设、节能低碳可持续发展的重要措施。

在绿色性能评价方面，通常会基于人的经验以及知识，将绿色公路评价系统的指标分为社会类、经济类以及环境类，并利用层次就分析法、模糊逻辑法对各个指标的影响程度、综合性能水平进行评价。国内外学者以上述流程为基础采用了不同方法构建模型。国内学者严静利用德尔菲法以及AHP法，以定量、定性两种形式对权重问题进行了详细讨论[1]。李聪则选择对事先所采集的数据进行处理，基于逼近理想点的方法进行计算，最后通过比对最优、最劣方案的形式确定所采集数据中的正理想点以及负理想点，使用最优化函数进行求解，得到指标的权重与方案的评价结果[2]。基于上述分析可看出，不同学者采用的评价分析方法各不相同，但多指标、多因素方法在整体评价中的占比较高，采用较多的方法有AHP层次分析法、模糊评价法等。

结合目前国内诸多省份的公路建设情况可知，当前绿色公路建设已经初具规模，各个省份已经以实际情况为准、因地制宜地建设了一批低碳、景观、生态公路的示范工程，已经将“四新”技术进行推广并应用到实际建设中。“四新技术”对于公路建设的转型发展至关重要，能够有效提高公路的节能减排性能，并节约建设中所消耗的资源。此种技术的创新、工艺的创新为公路建设行业注入了强大的生命力。比如当前应用较为广泛的BIM管理技术，该管理模式将信息技术与建设工程进行了结合，管理人员能够利用BIM管理模式极大程度上提高资源利用率，对项目进行统筹化管理。先进的工程沿线绿色防护技术为公路工程提供了良好的建设环境。材料方面的创新则是进一步加强了绿色理念在公路建设中的应用。

从上述分析可看出，“四新”已经全方位应用至各项工程中。对于公路技术建设工程而言，“四新”技术种类繁多，难以将其全部应用到绿色公路建设中，因此便需要采取科学合理的评价方法，基于绿色公路建设的实际情况选择相应的“四新”技术，进而达到提高公路建设效率，实现节能减排的目的。

2 基于熵值法绿色公路四新技术适宜性评价体系的构建原则

近些年，我国城市化进程不断加快，碳排放数量也在迅速增长，交通系统的碳排放量已经成为第一大耗能因素。在此背景下，选用适宜性较强的四新技术降低交通系统的碳排放量尤为重要。因此，需要建立符合实际情况的适宜性评价体系，该体系构建原则如下：

一是科学性原则。四新技术评价体系在选择指标中必须要遵循科学发展规律，以当前的成熟理论为指导，其评价指标必须要存在明确含义，并且具有一定代表性，能够明确反映出绿色公路发展的各个方面，符合国家当前可持续发展战略，兼顾生态与人类的协调发展。

二是系统性原则。所制定的评价指标要与评价目的具有极强的关联性，而且各个指标间需要处于独立状态，并以绿色为发展主题，从不同的影响因素进行考察，进而形成一个完成的结构。

三是可行性原则。在构建评价指标体系时，所设置的指标应当能够直接反映真实情况，并且获得难度不高，数据来源可以选择现场调查、国家统计局数据、相关部门所发布的数据，确保数据的真实性以及有效性。

四是稳定性原则。四新技术的适宜性评价指标需要具有较强的稳定性，能够对绿色公路进行全面的、连续的评价，对建成后绿色公路发展情况进行全面预测。

五是综合性原则。在所构建的评价体系中，需要存在多方面影响因素，遵循定量、定性相结合的原则，各个指标存在较为明显的层级排列，确保在存在联系的同时又处于分离状态，并对多类型、多标准的指标进行综合性分析，进而达到最佳适宜性评价结果[1]。

3 基于熵值法绿色公路四新技术适宜性评价的具体方法

3.1 指标体系构建

综合上文中“四新”技术评价指标体系的构建原则，通过对我国目前多个省份的绿色公路建设情况进行调查后发现，当前各个省份绿色公路已初具规模，存在数量较多的景观、低碳、生态公路等示范工程，其利用了多种不同四新技术理念。根据我国南部省份印发的相关文件，结合公路工程自身特点、施工工艺、资源消耗，其指标体系构建应当从公路自身寿命出发，将保护环境、提高资源利用率、降低资源消耗、建立舒适公路环境作为目标，建立指标体系。并从成果创新、经济效益、安全智慧、节能减排、适宜性、维护管理6个方面对四新技术开展评价，此体系存在6种一级指标以及18种二级指标，最终评价标准存在3种等级，具体指标体系如表1。

表1 指标体系内容

3.2 赋权方法

基于上述指标体系，可发现指标与指标的重要性有明显的不同，所以在进行评价时，需要对其重要性大小进行刻画，而此种方法便是赋权方法，权重系数代表了此分项指标对整体目标的贡献度，权重系数的合理性直接关系到评价体系的最终评价结果。通常，赋权方法分为两种，具体如下[3]：

一是主观赋权。此种方法需要由专家根据自身经验来确定权重系数，常用方法有头脑风暴、层次分析、德尔菲法。

二是客观赋权。此种方法是以实际数据为基础形成权重系数，常用方法有主成分法、熵值法以及均方差法[4]。

由于该文评价体系是在熵值法计算的角度确立的，所以该文选择使用客观赋权中的熵值法进行作为赋权方法。为方便权重系数的计算，该文以LikertScale五级法进行调查后对上文指标进行打分，具体分值为1、2、3、4、5，分别代表该指标可有可无、该指标与评价目的有关、该指标为一般指标、该指标为重要指标、该指标为关键指标，这能够满足打分需要[5]。

3.3 熵值法

熵值法是德国著名物理学者Boltgman所提出的，后续美国数学家Wiener基于此熵值法提出了应用更为广泛的信息熵，当前此种方法已经应用到了社会各个领域中。其根本目的是利用指标含义来对信息的有效性以及价值进行判断，属于客观性较强的方法，能够客观、公正地进行评价。采用熵值法进行计算前，应当对相关数据进行归一化处理，最大限度降低指标分值对于计算结果的影响，减少熵值计算的难度。技术人员可以将表1数据库中的奇异数值进行优化，为所有指标数值设定范围，舍弃范围外的数据（比如去掉最大值与最小值）以此提高后续熵值计算的准确性。熵值计算的具体步骤如下，当评价体系中存在n个不同评价对象，并且存在m个不同评价指标时，会产生类似于表1指标体系的数据库，再利用五级法将数据库中所表示的指标进行标准化、量化，最后利用公式（1）计算出各个指标的权重[6]。

式中，S——该指标所得出的熵值；K——正常数，也叫作玻尔兹曼常数，其数值通常大于零。基于熵值计算公式，可对因素偏差进行计算，若因素对于创新的影响越小，那么其熵值计算结果越接近于无序状态，基于此特点。技术人员可利用公式（2）进行计算，如果结果g异常，则代表该因素偏差较大[7]。

3.4 权重计算

权重值指的是该项指标在整体的重要程度，其计算公式如下：

式中，G——中等级别评价标准的权重；L——最低级别评价标准的权重，根据表1数据，可得出其权重内容如表2。

表2 权重内容

4 结论

综上所述，该文基于熵值法建立了对于绿色公路四新技术的评价指标体系，其指标评价方向为6种分别为成果创新、经济效益、安全智慧、节能减排、适宜性、维护管理，并基于上述6方面进行了18个二级指标，以3种评价标准进行评价，使用了LikertScale五级法将所有指标进行量化，基于熵值法公式测定出指标权重，其中成果创新权重值0.23，经济效益权重值0.11，安全智慧权重值0.19，节能减排权重值0.21，适宜性权重值0.13，维护管理权重值0.06。根据该指标评价体系，交通运输建设企业以及相关管理人员可以在选择四新技术中使用该指标评价体系对新技术进行评价。