基于改進(jìn)物元可拓模型的建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價

光 輝，趙 塵，楊培紅

(1.南京林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，南京 210037；2.三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472500)

建筑業(yè)在改善人民生活生產(chǎn)環(huán)境和拉動經(jīng)濟(jì)增長的同時，消耗了大量的資源和能源，并對環(huán)境產(chǎn)生了極大的破壞，這些負(fù)面因素嚴(yán)重影響了建筑業(yè)的發(fā)展[1]。近年來，一些學(xué)者從不同角度對建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行了研究，其中，建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價是一個重要的研究方向，相繼有學(xué)者提出了主成分分析法[2]、因子評價法[3]、聚類分析法[4]層次分析法[5]等多種建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價方法，這些方法均有各自的優(yōu)勢和不足。相比其他評價方法，依據(jù)可拓集合理論建立起來的多指標(biāo)可拓綜合評價方法，可以將多目標(biāo)評價轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)決策，并能從定性和定量兩個角度給出評價結(jié)果，有較大的優(yōu)越性，目前已經(jīng)在水質(zhì)評價[6]、城市交通可持續(xù)發(fā)展評價[7]、城市可持續(xù)發(fā)展評價[8]等諸多方面得以應(yīng)用。本文將物元可拓模型引入建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價，并對模型中的值域和經(jīng)典域的確定方法進(jìn)行了改進(jìn)，建立建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價物元可拓模型，通過計算其綜合關(guān)聯(lián)度和等級特征值，給出定向和定量的評價結(jié)果，并與其他評價方法進(jìn)行的對比。實例分析表明，本文提出的改進(jìn)物元可拓模型能夠直觀正確地反映出建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展水平。

1 建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價物元模型

本文的主要思想是首先選擇建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)，并獲取各個指標(biāo)的取值，然后確定建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)參數(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)，用“評價指標(biāo)、計算值、等級”3個要素組成物元，利用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，應(yīng)用可拓綜合評價方法理論建立建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展物元模型[9]。

1.1 確定經(jīng)典域和值域

若表示建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價物元，N0表示級別的全體，N0j表示劃分的第j個等級，Ci表示第i個評級指標(biāo)，(VOij)n×m表示同征物元陣，為Nj關(guān)于指標(biāo)Ci的經(jīng)典域范圍，Rp表示建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)允許取值范圍的物元，Np表示等級的全體，Vpi表示Np中指標(biāo)Ci的允許取值范圍，即值域，則：

Rp=(NpCVp)=

1.2 計算關(guān)聯(lián)函數(shù)及權(quán)系數(shù)

在建立了建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價物元后，需計算指標(biāo)量測值與關(guān)于等級j的隸屬度。本文選擇可拓理論中的初等關(guān)聯(lián)函數(shù)法，設(shè)〈api，bpi〉為指標(biāo)Ci的值域范圍，則指標(biāo)Ci關(guān)于評價等級的j隸屬度為Kj(Vi)。

關(guān)聯(lián)函數(shù)為：

本文采用熵值法來確定評價指標(biāo)的權(quán)重，具體方法見文獻(xiàn)[10]。

1.1 數(shù)據(jù)下載 從GEO 數(shù)據(jù)庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)下載所需基因芯片集。其中GSE36895作為訓(xùn)練集用來構(gòu)建共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)并篩選樞紐基因，包括29例腎透明細(xì)胞癌、21例癌旁以及26例腫瘤小鼠移植物，選取其中腎透明細(xì)胞及癌旁樣本進(jìn)行進(jìn)一步研究。另外GSE73731作為測試集用來驗證所得到的結(jié)果，包括265例腎透明細(xì)胞癌。

1.3 計算評價結(jié)果

若為指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，則所有評價指標(biāo)關(guān)于等級j的關(guān)聯(lián)度為：

根據(jù)最大關(guān)聯(lián)度原則，求解評價等級的特征值：

j*為級別變量特征值，依據(jù)j*可以判斷出建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平偏向某一級別的程度。

2 存在的不足及改進(jìn)方法

2.1 物元可拓模型的不足之處

在建立物元可拓模型過程中，經(jīng)典域和值域的構(gòu)造是關(guān)鍵。參考其他行業(yè)物元模型，等級劃分標(biāo)準(zhǔn)主要有3種情況。一是依據(jù)已有的國家或行業(yè)制定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建經(jīng)典域和值域。但是，由于區(qū)域發(fā)展的動態(tài)性，國家或行業(yè)制定和更新標(biāo)準(zhǔn)頻率難以滿足區(qū)域快速發(fā)展的要求，因此在實際評級中經(jīng)常出現(xiàn)當(dāng)前問題要依靠過時的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范進(jìn)行衡量的矛盾。二是參考先進(jìn)國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建經(jīng)典域和值域，通過比較能夠得出評價對象與發(fā)達(dá)地區(qū)的差距。但是，選擇標(biāo)準(zhǔn)沒有從評價對象自身具體情況出發(fā)，當(dāng)評價對象與評價標(biāo)準(zhǔn)差距較大的時候，評價就沒有意義。三是選擇某年的指標(biāo)值作為基準(zhǔn)值，以未來某年的指標(biāo)值作為目標(biāo)值，在基準(zhǔn)值和目標(biāo)值之間構(gòu)建經(jīng)典域和值域，這種方法隨意性較大。

從上可以看出，物元模型經(jīng)典域和值域確定存在以下幾個問題：①標(biāo)準(zhǔn)的時效性，更新難以滿足評價要求；②標(biāo)準(zhǔn)的地域性，不同地域衡量標(biāo)準(zhǔn)可比性較差；③部分行業(yè)沒有相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)，限制了物元模型應(yīng)用。

2.2 改進(jìn)方法

針對常用的經(jīng)典域和值域確定方法中的不足，本文采用了一種新的經(jīng)典域和值域確定方法。本方法僅從評價數(shù)據(jù)自身結(jié)構(gòu)出發(fā)，不依賴外在規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，對時間序列進(jìn)行均勻分割[11]。

若某個指標(biāo)Ci的時間序列為C1，C2…Cn，指標(biāo)等級需要劃分為J級，則按以下步驟進(jìn)行：

(1)時間序列區(qū)間長度L計算。序列的區(qū)間長度指的是時間序列在數(shù)軸上的長度，其公式為：

L=maxCi-minCi。

(3)時間序列區(qū)間各等級界限計算。各等級上界等于下界與一個區(qū)間平均間隔之和，每個等級的上界等于上一個相鄰等級的下界。其公式為：

Ci1=[minCi，minCi+K]。

Ci2=[minCi+Ki，minCi+2K]。

因此，第J等級區(qū)間表示為：Cij=[minCi+(j-1)Ki，minCi+jK]。

3 實例分析

本文以文獻(xiàn)[12]中廣東省建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展數(shù)據(jù)為例，說明改進(jìn)物元可拓模型在建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價中的實用性。同時將本文的評價結(jié)果與文獻(xiàn)[12]中的評價結(jié)果進(jìn)行比較，評價本文提出的方法的有效性。

3.1 確定經(jīng)典域和值域

依據(jù)文獻(xiàn)[12]中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)及本文提出的確定經(jīng)典域和值域的方法，將評價等級劃分為4級，等級1表示可持續(xù)，等級2表示比較可持續(xù)，等級3表示基本可持續(xù)，等級4表示不可持續(xù)，各個等級劃分結(jié)果見表1。

表1 經(jīng)典域和值域

3.2 確定指標(biāo)權(quán)重

采用熵值法對25個建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確定，計算結(jié)果見表2。

表2 評價指標(biāo)權(quán)重

3.3 計算結(jié)果

通過關(guān)聯(lián)函數(shù)計算，確定所有評價指標(biāo)關(guān)于等級j的關(guān)聯(lián)度，根據(jù)最大關(guān)聯(lián)度原則，求解評價等級的特征值，計算結(jié)果見表3。

表3 建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價計算結(jié)果

為了驗證評價效果，本文將改進(jìn)物元可拓模型評價結(jié)果與文獻(xiàn)[12]的評價結(jié)果進(jìn)行比較，如圖1所示。文獻(xiàn)[12]用可持續(xù)發(fā)展水平值衡量廣東省建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，本文用評價等級特征值衡量廣東省建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。

圖1 不同方法評價建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展趨勢對比圖

從圖1可以看出，應(yīng)用本文構(gòu)建的改進(jìn)物元可拓模型對廣東省建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平進(jìn)行評價，廣東省建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展等級特征值從2003年的3.52級提高到2009年的1.37級，從基本可持續(xù)等級發(fā)展到可持續(xù)等級，可持續(xù)發(fā)展水平不斷上升，評價結(jié)果與文獻(xiàn)[12]中的主成分分析法評價結(jié)果趨勢一致，說明了本文構(gòu)建的評價模型的正確性。

4 結(jié) 論

(1)本文針對物元可拓評價模型存在的不足，從時間序列自身結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出了基于時間序列的

經(jīng)典域和值域確定方法并給出了具體的算法，對物元可拓模型進(jìn)行了改進(jìn)，能有效克服評價等級劃分時無參考標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)時效性限值等問題，拓展了物元模型的應(yīng)用性。

(2)應(yīng)用本文構(gòu)建的建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展改進(jìn)物元可模型，以廣東省建筑業(yè)2003～2009年的指標(biāo)體系數(shù)據(jù)為例，應(yīng)用熵值法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，通過計算各評價指標(biāo)關(guān)于評價等級的關(guān)聯(lián)度和評價等級特征值，將多目標(biāo)評價轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)評價，從定性和定量兩個角度給出了建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展整體水平。同時，將本文評級結(jié)果與主成分分析法評價結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明兩種方法評級結(jié)果一致，說明了本文構(gòu)建的改進(jìn)物元可拓模型的實用性和正確性，為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價提供了一種新的思路。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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