基于層次分析法的紙坊溝流域農業生態經濟系統效益評價

任春燕

(武漢生物工程學院園林系，武漢 430415)

黃土丘陵區紙坊溝流域已形成了適合其區域特征的農業生態經濟模式，包括農-副型、農-果型等農業生態經濟模式[1]，其實施效果是人們普遍關心的問題，因此對該區域農業生態經濟效益進行評價是必要的。

目前對于農業生態經濟系統效益綜合評價的方法主要有綜合指數法[2-3]、模糊綜合評價法[4]、層次分析法(AHP)和人工神經網絡評價法[5]。其中，AHP是對定性問題進行定量分析的一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法，已廣泛應用到能源系統分析、城市規劃、經濟管理、科研評價等領域，得到了廣泛的重視和應用。

本文結合現有的農業生態經濟系統效益評價體系，通過專家打分法確定指標層各因子的權重，利用評分法對指標進行標準化及歸一化，對農業生態經濟系統效益評價系統中的關鍵指標進行量化分析，為了解區域農業生態經濟效益優勢及發展方向，及時調整產業結構及科學決策提供依據。

1 農業生態經濟效益評價指標體系概述

構建合理的農業生態經濟效益評價指標體系是進行農業生態經濟效益評價的前提和基礎，其直接影響到評價結果的科學性、可靠性和準確性。

目前，農業生態經濟系統效益評價體系是根據層次分析法將評價體系分為目標層、準則層和指標層，同時將準則層分為m個亞層，指標層分n個關鍵指標[6-9]。

其中，目標層及準則層分別如下:

式中:O——目標層;U——準則層;T——指標層。

根據農業生態經濟系統效益評價特征不同及研究側重點的不同，m，n可根據研究目標的不同屬性進行選取。本研究以紙坊溝流域農業生態經濟系統為對象，根據專家咨詢建議[10]，取m=3，n=17，同時通過專家打分法確定各指標層指標的權重。

結合王繼軍等人研究[3，7]，黃土丘陵區農業生態經濟系統效益評價體系構成見表1。

表1 黃土丘陵區農業生態經濟效益評價指標層次結構

2 數據標準化方法

2.1 評價指標數據標準化方法

通過對大量的實驗及調查數據進行標準化處理，是消除量綱影響及誤差的主要方式之一。評價標準的設定通常有以下3種方法。

2.1.1 基準值法 某一具體指標的評價值是一個量化的有量綱的原始數據[11]。在系統綜合評價中，它不具可加性，評價時首先要將其標準化成0～1之間的標準評價值，如:

式中:S′——指標的標準評價值;S——量化的原始數據;a，b——基準值;S0——對象評價的標準值。式(4)是一種模糊隸屬函數的形式，具體函數形式可依據指標的意義而定。

2.1.2 評分法 按一定的分制(5分制、10分制、百分制等)對具體指標或綜合指數能滿足目標的程度進行打分。某一評價對象為人均糧食(kg/人)，假定以人均糧食≥600 kg為滿意標準，按10分制打分，則人均糧食大于600 kg為滿分，即10分，550～600 kg之間為9分，500～550 kg之間為 8分，450～500 kg之間為 7分，300～450 kg之間為6分，250～300kg之間為5分，200～250 kg之間為 4分，150～200 kg之間為 3分，100～150 kg之間為 2分，50～100 kg之間為1分，小于 50 kg為0分[12-13]。

2.1.3 評語法 依據指標及綜合指數對目標的滿足程度給予評語。滿足程度通過評定價值所處標準范圍為依據來決定。如某評價對象的綜合評價結果(即綜合指數)在0～1之間，則有如下評語標準:1～0.8為優秀;0.8～0.6為良好;0.6～0.4為一般;0.4～0為差。在模糊綜合評判等方法中常用這些標準范圍以確定評語集[14]。

無論哪一種方法所設定的標準，都是研究者根據系統所要達到的目標在對系統進行評價前就擬定的，通常帶有一定的主觀性。評價標準是否符合客觀要求取決于專家的經驗和對系統狀況的認識程度，其次盡可能在低層次上確定指標的評語標準、評分標準和基準值，以克服高層次上評語偏差過大的影響。

2.2 評價指標數據標準化結果

在表1中，有定量化的指標，也有一些定性的指標，如:流域農業產業鏈與資源量的相關度，這些定性指標不是具體的數值，而是語言評價的等級。為了消除由于量綱不同帶來的不可比性，在評價前，需要對這些定性指標進行定量化處理，使不同類型的指標數據具有相同的量綱，并對原始數據采取歸一法進行標準化處理。通過查閱大量文獻資料，參考以下標準[7，15-23]。

(1)國家、行業和地方規定的標準以及國際標準，如:人均糧食產量參考陜西省和國家的標準;農村恩格爾系數打分參考國際標準，農村勞動力人均受教育年限打分參考陜西省和全國的標準等。

(2)類比標準。

(3)科學研究已判定的生態經濟效應值，如:流域農業產業鏈與資源量相關度打分的確定。

(4)根據指標數據標準化方法中的評分法(10分制)。

本文以黃土丘陵區內農業生態經濟系統效益調查數據為例，結合相關標準對關鍵指標進行評分，判斷各關鍵指標得分值。評分標準及評分結果分別見表2和表3。

一旦確定了關鍵指標的評分標準，就可以對指標層進行打分和量化了。本研究通過以黃土丘陵區典型地區紙坊溝為例，采用表2的評分標準，對其農業生態經濟系統效益中的關鍵指標進行評分統計，統計結果見表3。

表2 黃土丘陵區農業生態經濟效益評價體系關鍵指標評分標準表

表3 紙坊溝流域農業生態經濟系統效益評價體系關鍵指標打分統計結果

3 評價指標數據歸一化

3.1 評價指標數據歸一化方法

對原始數據的評分只能表明該指標的相對重要性，并不能表明其在整個評價體系中的絕對重要性。結合權重及數據標準化結果，即可對數據進行歸一化處理。其歸一化公式為:

式中:Pij——各指標歸一化值;Wi——各指標權重;Sij——數據標準化所得分值。

3.2 評價指標數據歸一化結果

利用式(5)分別對紙坊溝流域不同年限的農業生態經濟系統效益評價體系中指標層各關鍵指標進行歸一化處理。其結果見表4。

4 紙坊溝流域農業生態經濟系統效益評價

4.1 紙坊溝流域農業生態經濟系統效益評價方法

根據農業生態經濟效益評級指標體系，首先按照準則層進行分析，采用綜合加權模型分別計算生態環境、社會經濟、可持續發展的綜合歸一化值，然后對各準則層進行加權，得出農業生態經濟效益評價指標綜合歸一化值。計算方法為:

式中:Ej——各代表年份農業生態經濟效益歸一化值;Xij——指標打分值，n=17。

根據綜合的農業生態經濟效益評價指標綜合歸一化值，在參考國內外相關研究[15，24-26]的基礎上，根據相關專家的經驗判斷并結合實際情況，采用5個區間來界定農業生態經濟效益評價等級，區間量度值范圍為[0，10] ，見表 5。

表4 紙坊溝流域農業生態經濟系統效益評價關鍵指標歸一化值結果

表5 農業生態經濟效益評價指標綜合歸一化值范圍及評價等級

4.2 紙坊溝流域農業生態經濟系統效益評價結果分析

運用式(6)對研究對象內的農業生態經濟效益評價體系中準則層(生態環境、社會經濟、可持續發展)分別計算歸一化值，并通過加權計算出效益評價綜合值。計算結果見表6。

表6 紙坊溝流域農業生態經濟效益綜合值

依據表5中的評價等級的劃分標準，分別對紙坊溝流域2001年、2005年和2008年的農業生態經濟系統效益進行評價，得出如表7中的結論。

表7 紙坊溝流域農業生態經濟系統效益評價結果

由表7可知:通過上述研究方法，可以很明確地判斷出紙坊溝流域農業生態經濟效益由2001年的“中等”級上升到2008年的“良好”級。

5 結語

本文采用層次分析法對紙坊溝農業生態經濟系統效益中關鍵因子進行量化分析，從更加直觀的角度判定出紙坊溝流域農業生態經濟系統效益由“中等”級發展為“良好”級。層次分析法作為一種定性與定量相結合的決策分析方法，它是將決策者對復雜系統的決策思維過程模型化、數量化的過程，應用這種方法，可以更加直觀的評判目標層及準則層的變化趨勢，為評價某一系統提供了由定性-定量-定性的方法。本項目所涉及的農業生態系統效益評價體系及層次分析法具有現實操作性，可應用于農業生產、環境保護、資源開發等領域，并為其提供預警，為生產者及管理者提供決策依據。

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