基于VSD框架的滇中城市群绿色建筑经济脆弱性测度研究

徐郁竺 张军 杨耀宁 曾泽伟 徐浩

关键词：绿色建筑；脆弱性；VSD框架；评价体系

中国式现代化的特色之一是通过加快发展方式绿色转型，发展绿色低碳产业，推动绿色低碳的生活方式，实现人与自然和谐共生的现代化①。建筑业作为“高能耗、高污染、低效率”的碳排放大户，是影响“双碳”目标实现的重要一环。因此，实现建筑业绿色低碳转型发展刻不容缓。绿色建筑是集节能、环保、生态、经济为一体的新型建筑，是重塑绿色生产生活方式、发展绿色低碳经济，推动产业转型升级的重要抓手。因此，发展绿色建筑不仅是推动建筑业可持续发展、助力“双碳”战略的关键，更是实现中国式现代化的必要要求。云南省有着发展绿色经济得天独厚优势，更应加快推动传统建筑业向绿色低碳建筑转型，建设高质量发展的现代化云南。

相较于传统建筑，由于开发和投资绿色建筑的增量成本高、回报周期长、施工技术壁垒难突破、融资风险大等内外部因素，导致绿色建筑经济发展受到阻碍［1］。国际上，Agyekum等［2］基于520名建筑业专业人士的调研分析出激励措施分离、风险障碍、初始投资资金匮乏是阻碍绿色建筑融资的主要因素。Chen等［3］学者指出政府行为和利益相关者间的协作是影响绿色建筑推广的关键要素。Kirby等［4］识别出消费者的环境态度、受教育程度、生活方式等是影响其购买绿色认证建筑的关键因素。国内学者也对此进行了相关研究，翟博文等［5］调研表明，绿色建筑增量成本上升显著，一、二、三星级认证的绿色建筑增量成本分别为23元/㎡、68元/㎡及171元/㎡。李张怡等［6］指出我国绿建技术创新能力弱、施工水平低、材料和设备对国外依赖度较高等因素，导致了较高的成本增量。此外，张翼［7］则指出由于我国绿色建筑认证标志不完善等因素，金融工具支持绿色建筑发展力度仍明显滞后。因此，研究绿色建筑经济可持续发展，不仅要从绿色建筑的技术角度，更应从绿色建筑伴生的经济角度分析，其中一个重要角度即脆弱性评估。

脆弱性定义为一种衡量系统承受灾害并从中恢复的能力，是系统应对不利扰动的弹性程度［8］。近年来，国内外学者关于脆弱性的研究主要分为两大类：对其概念要素进行抽象提炼与辨析的定性研究和如何对脆弱性进行量化评估的定量研究。第一类定性研究中，自然学科领域更强调单一因素的扰动，关注系统、子系统遭受损害的可能性［9］。社会科学领域更突出脆弱性的表现和驱动因素，如系统、群体或个体内部存在的不稳定性和适应性等关系［10］。第二类定量研究中主要分为四大类：综合指数法（指标评价法）［11］、基于遥感和地理信息统的评价法［12］、图层叠置法［13］、脆弱性函数模型法［14］。其中各有优缺，如综合指数法能简单快速地测度脆弱性等级，但弱于脆弱性内部要素作用关系的考虑；函数模型法长于探究脆弱性要素的内在作用机制，短于完善评价体系等。因此，大多数情况需要根据场景的多维性考虑方法上的耦合性。

如上所言，当前对于绿色建筑经济评价领域研究，多从增量成本［15-16］、节能技术的经济性［17-18］等角度开展，基于社会性视角的研究亟待增强。其中，绿色建筑经济的脆弱性角度研究开展较晚，近年才开始逐步在上述两类方向展开探索。秦璇等［19］学者将脆弱性与传统工程评价机制结合进行“第一类”定性研究，罗珍妮等［20］利用主成分分析法（Principal Components Analysis，PCA）、社会网络分析法（Social Network Analysis，SNA）等方法分析影响经济脆弱性的驱动因素进行“第二类”定量研究。同时，已有研究中少有对西部地区的绿色建筑发展情况进行研究，且对脆弱性的概念、要素界定等仍在探索，指标筛选、层级含义等仍在辨析中。

鉴于以上，本研究根据云南省滇中城市群中四个城市的绿色建筑发展情况，以脆弱性视角，使用“脆弱性评价框架”（Vulnerability-Scoping-Diagram，以下简称VSD模型），从“经济发展-生态环境-社会认知”的耦合系统筛选符合区域特点的评价指标，构建评价指标体系，并建立脆弱性函数以分析脆弱性要素内部联系来对该区域的绿色建筑经济脆弱性进行评估。并根据评价结果结合城市发展情况给出“降脆”措施，旨在为西部地区的绿色建筑发展提供借鉴。

1 研究区域与概念界定

城市群，即在地域上集中分布的城市联合体。城市群带来城市人口聚集带动资金、产业、贸易等经济要素的聚集，从而产生规模经济效应［21］。绿色建筑产业需要依托区域经济实力、科技水平、人口素质以及生态环境才能实现规模化发展。从这个角度而言，将绿色建筑经济放在区域经济聚集的区域——城市群中研究方显得更有意义。

在研究尺度方面，现有绿色建筑文献大多局限于单个城市，或宽泛的整个省份，较少有针对城市群的研究；在研究区域方面，为实现全国绿色建筑产业的协调发展，对西部地区的研究也尤为重要，西南两大重要经济增长极——“成渝经济圈”和“滇中城市群”，不仅承担着西部经济发展大任，还是面向南亚东南亚的门户。其中，目前成渝地区的绿色建筑发展势态较好［22］。资料表明，预计2025 年内，重庆市绿色生态城区内实现新建绿色建筑面积比例达到100%②；“十三五”期间，成都绿色建筑总面积累计突破2 亿m2，并有245 项目获得绿色建筑评价标识，装配式建筑装配率提升至30%～50%，被列为国家首批装配式建筑示范城市③。相较之下，云南大部分地区都属于限制开发区域和禁止开发区域，是中国重要的西南生态安全屏障，仅有滇中地区被列为重点开发区域［23］，绿色建筑发展阻力明显大于川渝地区。因此，有必要对滇中地区绿色建筑经济发展态势进行系统评估。

1.1 滇中城市群

滇中城市群范围包括昆明市、曲靖市、玉溪市、楚雄彝族自治州全境以及红河哈尼族彝族自治州北部7县市。滇中地区交通设施密集、基础设施完善，是云南省发展基础最好、发展水平最高、发展前景最佳的区域，也是带动全省经济、社会发展的龙头，是云南省参与国内外区域合作、竞争的主体。滇中各州市“经济-生态-社会”系统存在着空间差异，具有一定的独特性、地域性。考虑到研究数据统计的便利性，本研究选取滇中城市群中昆明市、曲靖市、玉溪市、楚雄彝族自治州为评价对象。

1.2 绿色建筑经济脆弱性内涵

脆弱性这一概念最早出现于灾害研究领域［24］，由学者彼得·提莫曼（Peter Timmerman）于20世纪80年代首次提出［25］，是生态学、地理学、经济学、工程学等领域可持续性分析的重要工具。由于学科差异及研究视角不同，其内涵要素不断丰富，已形成了脆弱性“概念集合”，其“暴露性（Exposure）”“敏感性（Sensitivity）”“适应性（Adaptability）”成为不同学科广泛使用的脆弱性要素内涵。

绿色建筑是与经济社会发展、生态资源环境相互作用的复杂系统［26］。古尔萨·菲丹（Gulsah Fidan）［27］、李正焜［19］等中外学者将脆弱性理论与绿色建筑结合，认为脆弱性隐藏于绿色建筑系统全过程中。基于此，以脆弱性视角对绿色建筑研究便于考虑与系统关联的耦合系统、内外部系统的多重扰动，从而全面地评估复杂系统的安全性。本研究将绿色建筑经济脆弱性定义为：当绿色建筑系统内部缺陷或受外部影响且系统敏感缺乏适应能力时，制约绿色建筑项目取得良好经济效益、阻碍绿色建筑发展的状态，包含暴露性、敏感性、适应性三大要素，三者之间的相互作用关系如图1所示。其中，暴露性反映绿色建筑项目暴露于项目内外部压力、风险中的程度；敏感性是指绿色建筑经济系统遭受扰动后的反应程度，体现了系统承受压力和风险的能力，是脆弱性变化的标尺［28］；适应性指绿色建筑经济在遭到损害时恢复到正常状态的能力。

2 方法与数据

2.1 构建指标评价体系

国内外认可并常用的脆弱性评价指标框架有“压力- 状态- 响应（PSR）模型”［29］、“AHV（Arlie HouseVulnerability）模型”［30］、“VSD模型”［13］。VSD评估模型从脆弱性内涵出发，分析系统暴露在风险下抗干扰能力与自我恢复能力的概念，是目前使用最广泛的模型，也更适配区域尺度的研究。

研究根据滇中城市群区域绿色建筑的特征，以VSD评价框架的基础思路，将绿色建筑经济脆弱性划分为三个维度：暴露性（E）、敏感性（S）、适应性（A），构建“维度层-指标层-参数层”逐级递进的滇中地区绿色建筑经济脆弱性评价指标体系，见图2。该评价体系能够刻画滇中城市群经济发展-生态环境-社会认知耦合系统的内涵特征，共24个指标，部分共性指标选自秦旋等［19］、陈为公等［31］、罗珍妮等［20］的研究。

下面对含义较模糊的指标进行解释：

（1）消费者对绿色建筑了解程度（e6）、消费者想要了解绿色建筑的意愿（e7）：这些指标能够直观预测该城市绿色建筑项目的认知普及情况，也将直接影响绿色建筑项目的经济收益，属于暴露性风险。

（2）居民为提高居住舒适性的支付意愿（s3）、为减少居住环境问题的支付意愿（s4）：这两个指标是消费者消费心理预期，能够直接影响其消费行为，从而间接影响绿色建筑的经济性，能够改变脆弱性的程度。

（3）绿色建筑因地制宜的难度（e8）、场地改造难度（e9）：滇中地区属于高原山地城市，特殊的山形地貌和复杂的水文、气候条件会导致建设难度的增加。山地城市场地平整很可能带来大挖大建，大尺度打造人工轴线等环境问题。因地制宜难度和场地改造难度会增加绿色建筑的暴露性风险。

（4）科技占财政支出比例（a2）、研发（R&D）经费投入强度（a3）：绿色建筑的发展依赖于新技术、新材料、新工艺。城市对科技、教育的投入力度能加强城市的创新能力，从而增强适应能力。

2.2 主成分分析法

主成分分析法是一种多指标统计方法，该方法通过降维的原理把多个指标转化为几个互不相关的主成分，用更加精炼的综合指标来刻画需要评价主体［32］。因此选用主成分分析法对滇中城市群绿色建筑经济脆弱性评价指标进行精简，其具体计算步骤如下：

（1）数据标准化处理。由于指标之间存在属性和数量级的差异，需要对指标数据进行标准化处理，其目的是消除变量的量纲影响。

（2）计算建立相关系数矩阵。计算公式如下：

（3）计算特征值与主成分荷载矩阵。选取特征值大于1，累计贡献率大于85%的成分作为主成分［33］，并由此确定相应的主成分荷载矩阵。

（4）利用选取的特征值计算特征向量。

（5）利用特征向量与标准化后的数据相乘得出新的指标评价数值Xij。

2.3 熵权法确定权重

熵在信息论中主要用于度量数据体系的无序程度，同时也用于度量数据所提供的有效信息量。信息熵越大，其提供的信息的有效性越小。利用信息熵计算评价指标的权重，就是利用指标信息的有效性大小来计算。因此，各指标的权重由相应的变化幅度对系统的影响程度来确定［34］。熵权法的主要计算方法如下：

2.4 脆弱性函数模型

基于上述对滇中地区绿色建筑经济脆弱性内涵的理解，认为其脆弱性（V）与暴露性（E）、敏感性（S）和适应能力（A）存在相关关系。敏感性、暴露性与脆弱性成正比，适应性与脆弱性成反比。参考相关文献［23］对脆弱性函数的研究，采用脆弱性函数计算公式为：

2.5 数据收集与预处理

2.5.1 数据来源

滇中地区绿色建筑经济脆弱性评价指标涉及范围广，并且有些指标无法单独用定量数据或者定性数据衡量分析，因此该评价体系结合定量和定性两类指标。其中定量数据主要来源于《云南统计年鉴（2021年）》《云南省2021年国民经济和社会发展统计公报》以及滇中四州市气象信息专报等，数据见表1。对于定性指标，采取问卷调查的方式获取，因涉及范围较广，通过线上填写的方式向生活在滇中地区的居民和建筑从业人员发放问卷。最终，共收回问卷149份，剔除无效问卷后，有效问卷为140份。

2.5.2 数据预处理

（1）信度检验

问卷的信度是指问卷的可信程度，表现检验结果的一致性程度。检验信度的指标较多，一般常用的指标是克隆巴赫Alpha 系数。一般认为，克隆巴赫系数在0.9以上为信度最佳，0.8～0.9之间为信度良好［35］。本文利用SPSS软件对问卷调查进行统计分析，计算出克隆巴赫Alpha系数为0.815，表明问卷具有良好的信度。

（2）效度检验

问卷的效度检验反映了调查问卷能准确获得预期调查结果的程度。在问卷的内容效度方面，滇中城市群绿色建筑经济评价体系选用指标是根据现有研究理论为基础，并根据研究区域特点进行修订而来，因此可以认定问卷具有良好的内容效度。在结构效度方面，本文主要参考KMO值进行判断。通过SPSS软件计算得出，KMO值为0.9，Bartlett球形检验后显著性p<0.001，表示问卷具有很好的效度［34］。因此，调查数据具有良好的信度和效度，可用于后续分析研究。

3 实证过程

3.1 主成分分析过程

运用SPSS软件的因子分析功能，计算总方差解释矩阵及主成分载荷矩阵，结果整理于表2～4中。

暴露性主成分分析中，FE1主成分在e1绿色建材市场发展情况、e2项目开发经验、e3投融资体系健全程度、e4绿色建筑设计与认证标准完善程度、e5技术与施工水平指标上具有较大载荷，其方差贡献率高达66.50%。这类指标集中反映了区域绿色建筑的经验与实力以及政策环境，可归属于经济发展属性，是影响绿色建筑经济脆弱性的重要因子。FE2主成分中因子载荷较大的e6消费者对绿色建筑的了解程度、e7消费者想要了解绿色建筑的意愿，属于区域居民对绿色建筑了解程度，可归纳为社会认知属性。FE3主成分中因子载荷较大的e8绿色建筑因地制宜的难度、e9场地改造难度，属于项目建设的地理条件，归纳为生态环境属性。

在敏感性主成分分析中，主成分FS1、FS2、FS3 依次可归纳为社会认知（s3、s4）、生态环境（s5、s6、s7、s8）、经济发展（s1、s2）。分析可知，FS1主成分累计方差贡献率超过50%，对敏感性的影响最大，即区域居民绿色支付意愿直接影响着绿色建筑项目的经济效益，是影响绿色建筑经济脆弱性变化的重要因子。FS2生态环境类主成分方差贡献率为32.66%，对敏感性具有较大影响。区域良好的自然环境能提高居住舒适度，降低敏感性。FS3主成分包括新型绿色材料、绿色智能技术的应用等指标，也影响绿色建筑经济抵抗敏感性的能力。

同上述分析一致，适应性维度的指标被归纳为FA1、FA2、FA3 三大主成分。a1、a2、a3、a3 在FA1 上因子载荷较大，且贡献率超过50%，对适应性有决定性影响，归属于经济发展属性。即地区整体经济情况：人均收入及政府对科技的投入都极大影响着区域绿色建筑经济脆弱性的恢复能力。a6、a7 在FA2 上具有较大载荷，属于生态环境属性，即区域环境治理水平较大程度上影响着适应能力。a4、a5在FA3上具有较大载荷，区域居民的环保意识、对绿色建筑的了解程度归纳为社会认知属性。

3.2 熵权法计算结果

利用平移法对新评价指标Xij 进行正向化处理后，采用上述公式，进行权重计算，见表5。

3.3 脆弱性等级划分

研究根据正态分布原理将脆弱性进行区域等级划分，设样本平均值为α，标准差为β，若脆弱性（V）满足V<（α-0.5β），则视脆弱性等级在低脆弱性区间；若（α-0.5β）（α+0.5β）视为具有高脆弱性等级［36］。结果如表6所示，昆明绿色建筑经济脆弱性等级为低脆弱性，玉溪、曲靖绿色建筑经济脆弱性等级均为较低脆弱性，楚雄划分为高脆弱性。从具体脆弱性数值来看楚雄绿色建筑的经济脆弱性远高于其他三个地区，曲靖脆弱性数略低于玉溪，昆明脆弱性数值最低。

4 结果分析与对策建议

在理解和定义绿色建筑经济脆弱性概念内涵的基础上，结合研究对象和研究区域的特点，引用VSD评估框架理念构建基于“经济发展-社会认可-生态环境”耦合系统的滇中地区绿色建筑经济脆弱性指标评价体系。使用主成分分析法进行主成分提取、熵值法计算成分权重，最后根据脆弱性函数计算出各地区脆弱性指数。结果表明，滇中城市群中的四个州市（昆明、曲靖、玉溪、楚雄）绿色建筑经济脆弱性具有明显差异，并呈现中间低四周高的空间格局，如图3所示。

4.1 暴露性分析

暴露性是促使绿色建筑经济显现出脆弱性的关键要素，暴露性越大，绿色建筑经济系统表现出脆弱性的概率就越大。由表6知，四个城市的暴露性排名为：楚雄（0.484）>曲靖（0.337）>玉溪（0.232）>昆明（0.223）。数据显示楚雄州的暴露性指数远高于其与三市。因此，在同等条件下，楚雄州的绿色建筑最容易表现出脆弱性，即最易表现出不经济性。从9个暴露性指标进行分析可知，该区域绿色建筑项目投资融资体系、参与方开发经验、消费者对绿色建筑住宅的认识程度、项目场地改造难度的打分都较其他三市低。综合来看，楚雄州缺乏绿色建筑市场拉动力、绿色建筑宣传欠缺，加之增量成本的上升使得在该区域建设绿色建筑面临的不经济风险很大。昆明市绿色建筑经济脆弱性中的暴露性指数最小是因为昆明市有着较其余三市丰富的建设绿色建筑的经验，例如近年来，长水机场航站楼及能源中心、中铁大厦等多个公共建筑评为三星级绿色建筑，万科白沙润园等商业住宅也被评为三星级绿色住宅建筑。

4.2 敏感性分析

敏感性因素会改变不利因素对目标的影响程度。玉溪是四个城市中敏感性值最低的城市，这与玉溪市的经济实力与生态环境优越有关。分析得知，该区域产业实力强、居民收入水平高，有足够的购买力支撑绿色建筑的销售市场，调查问卷也显示出该区域居民有很强的改善居住环境的支付意愿。生态环境方面，玉溪市人均公共绿地面积高于其余三市，日照与降水量适宜。适宜的生态环境减少项目施工难度，提高了人们的生活舒适性，从而提高绿色建筑经济效益。曲靖和楚雄的敏感性较高与区域消费者的支付意愿不强有关。

4.3 适应性分析

适应性就像弹性，决定着系统受击后能否恢复到原本的状态，适应性不仅与自身能力，还与当地经济水平、科技水平息息相关。昆明的适应性指数最高，曲靖、玉溪较高，楚雄适应性指数最低。昆明作为西部重要的中心城市之一、滇中城市群中心城，其经济聚集程度、人才聚集程度、科技创新水平是滇中城市群中最高的。统计数据显示，昆明市2021年研发与试验发展（R&D）经费强度最高，为1.79%，远高于楚雄（0.38%）。对绿色建筑发展而言，节能技术、环保材料都需要科技助力，昆明市较其余城市有更强的科研创新动力，因此昆明市的绿色建筑经济更不易表现出脆弱性。玉溪和曲靖在环境治理上也表现的不错，玉溪与曲靖工业固体废物利用率排第一、第二，分别为74.97%、68.63%，曲靖市的城市污水处理率（97.48%）在四城市中排第二，仅次于昆明（98.29%）。再有，曲靖市正在加快建设全国光伏产业核心区、绿色铝精加工等绿色产业，为绿色建筑发展提供技术和材料支持，降低增量成本，提高经济效益。

综上所述，滇中四州市绿色建筑经济脆弱性呈现显著的地区差异，不同州市的致脆因素也明显不同。暴露性、敏感性、适应性是构成脆弱性的三大要素，脆弱性的产生是三要素递次呈现的结果。从三维视角分析发现：暴露性是抵抗脆弱性的第一道防线，楚雄州高脆弱性的主要源于项目开发经验、投融资体系、技术与施工水平、消费者认知指标的高暴露性；敏感性体现了系统对不利扰动的承受能力，居民的消费意愿和购买力以及生活生态环境显著影响该区域绿色建筑经济效益，曲靖市和楚雄州消费者的支付意愿不强是使之呈现高敏感性的主要原因；适应性体现了系统在遭受冲击后的恢复能力，昆明市绿色建筑经济的高适应性与其整体经济科技发展水平及政府扶持激励政策有关。因此，要立足于城市间的经济、社会、生态基础条件的不同，有针对性进行优化改革才能促进滇中城区群绿色建筑经济协同发展。

4.4 对策与建议

从暴露性分析来说，楚雄彝族自治州在区域经济发展和社会认知上较其余三市有较大差距，更易表现出绿色建筑经济不景气。针对上述分析出的评分低指标，建议当地政府、住建部门向居民加强绿色建筑宣传，制定有力的绿色建筑税收政策、奖励政策吸引社会资本方进行绿色建筑项目投资，鼓励政府投资的公共建筑向星级绿色建筑努力。昆明市与楚雄州紧邻，应打破区域限制，学习绿色建筑开发经验、引入有实力的开发商，实现与周边城市市场联动。

从敏感性分析来说，云南省是我国生态资源最丰富的地区，风能、太阳能这些绿色资源十分丰富，云南整体气候复杂，西北部为高原季风气候、南部为热带雨林气候，山地面积占全省的88.64%，河谷盆地仅占6%。而滇中城市群占据了云南省近一半的山间坝子，且气候条件温和，因此四个城市的生态环境敏感性都较低。导致滇中四州市敏感性升高的共同推手是绿色智能化技术和新型环保可再生能源利用技术还不够成熟。建议滇中四州市加大绿色科技创新投入和环保材料研发投入，供给侧改革是降低敏感性、降低增量成本，提高绿色建筑经济效益根本途径。

从适应性分析来说，滇中四州市对绿色建筑的宣传较多是针对开发商而言，优惠、激励政策也是如此。因此，建议滇中四州市也要对广大居民进行绿色建筑、保护环境节约资源的宣传，让人们主动地了解绿色建筑与绿色建筑带来的绿色经济，尤其对购买绿色住宅的消费者给予一定优惠，让绿色建筑中的住宅市场首先“活起来”。

提高绿色建筑经济效益，经济、环境、社会中任何一个系统都不能脱节，政府、开发商、消费者任何一方都不能缺席。通过对滇中城市群中四个城市绿色建筑经济脆弱性的评估与分析，昆明绿色建筑经济脆弱性最低，玉溪次之，曲靖较高，楚雄州最高，且脆弱性产生的原因进行了逐一分析，希望能为区域绿色建筑发展提供有针对性的参考。