城市環(huán)境空氣質量評估

蔣余希 于小蝶 張玉婷

【摘 要】為研究江蘇省頻發(fā)的環(huán)境問題，選取揚州、南通、徐州、常熟等市，通過社會情況、清潔程度、環(huán)境建設、經濟結構和資源利用子系統(tǒng)構建高效全面的衡量標準體系。利用組合法（AHP和熵權法）確定權重，評價城市空氣質量。由2007～2011年的城市數(shù)據得到：南通平均分高達0.9352，資源利用率最高，經濟結構最優(yōu);常熟次之;揚州、徐州較差。總體上，江蘇省內城市環(huán)境空氣質量狀況為局部優(yōu)良且差異趨緩。文章提供了評估城市環(huán)境空氣質量狀況的模型，以便找到城市環(huán)境建設的有效方向。

【關鍵詞】江蘇省;城市環(huán)境空氣質量;AHP;熵權法

【中圖分類號】X51;F124.1;C924.24【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）06-0107-03

環(huán)境空氣質量關系到人類健康和生物健康的延續(xù)，關系到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略能否貫徹到底。我國城市空氣污染狀況目前呈現(xiàn)復合型特征，且長江三角洲頻發(fā)區(qū)域性大氣污染問題。近年來，城市環(huán)境空氣質量愈加受到關注，評估方法層出不窮。空氣質量日報使用的API評價結果較明確，但缺乏其他污染物的信息;程萬里等人提出的RAQI綜合考慮了各種污染物的影響;陶志華等人提出的RAPI分不同的情況考慮其他污染物的污染影響，使評價結果更加合理;模糊綜合評判和距離判別法都考慮到了大氣環(huán)境質量評價的模糊性，根據污染物濃度對各級別的貼近度考察污染物的級別。物元分析法和距離判別法都可以根據正負來判斷污染物在所屬級別的具體情況，評價信息反映比較全面;物元分析法的評價結果在個別天數(shù)中評價級別偏低，原因是污染最重的因子在所占權重過大所致。

因此，本文基于層次分析法和熵權法，利用最小二乘法將其組合計算得到評級體系中各指標的權重，從而得到城市評估情況綜合得分。

1 標準評價指標體系的建立

1.1 指標體系建立背景

將城市空氣質量狀況分解為5個子系統(tǒng)，并運用層次分析法細分為23個三級指標，初步建立城市空氣質量評估體系。指標數(shù)據參考2007～2011年江蘇省統(tǒng)計局及UCI中國城市數(shù)據庫（見表1）。

1.2 數(shù)據預處理

通過收集和整理，建立數(shù)據樣本模型，假設矩陣X是與5個子系統(tǒng)相關的指標。先用線性比例變換法對評價指標進行無量綱化處理。根據評價目標取向[1]（城市環(huán)境空氣質量越好，綜合得分越高）分為正項、逆向和中性指標，分別代表取值“越大越好”“越小越好”“適中為好”。具體方法如下：

dij=xij/x*j×100% （1≤i≤m，1≤j≤n）

x*j=max xij≠0 （1）

1≤i≤m

dij=x*j /xij×100% （1≤i≤m，1≤j≤n）

x*j=min xij≠0 （2）

1≤i≤m

xij'=xij-x0

x0=ideal-value（3）

其中，dij為無量綱化后的數(shù)據，而xij為實際得分。將所有指標都轉化為正項指標進行處理。

1.3 指標權重的確定

由于指標具有一定的復雜性，所以本文采用主客觀結合的組合法[2]（AHP+熵權法）確定權重，并用最小信息熵法將AHP和熵權法的結果組合起來。

1.3.1 層次分析法（AHP）

首先，通過評估體系對同一層次的各指標進行比較得到判斷矩陣，做一致性檢驗確認指標選擇的合理性。其次，利用軟件yaahp計算得到各指標權重、子系統(tǒng)的相關權重及綜合得分（其結果是0～1的數(shù)值，數(shù)值越大，空氣質量狀況越好）。

1.3.2 熵權法

熵最初是物理學中的熱力學概念，指標攜帶信息越多，對最終結果的決策作用越大。當評價對象在某項指標的值相差越大，熵值越小，即攜帶信息越多，所占權重也越大。設有m個評價指標，n個評價對象，對原始矩陣進行無量綱化處理后的矩陣記為R=（rij）m×n。對第i個指標的熵定義如下：

當fij=0時，令fij1nfij=0。fij為第i個指標下第j個評價對象占該指標的權重，Hi為第i個指標的熵。

本文選取m=23，n=4。

定義第i個指標的熵后，第i個指標的熵權如下：

1.3.3 組合法（最小相對信息熵）[2]

綜合指標的主觀權重ω1i和客觀權重ω2i得到組合權重ωi，i=1，2，…m，根據最小相對信息熵原理，可定義如下：

得到各指標權重后，對城市空氣質量狀況進行評價（5年的3組權重結果見表2）。

1.4 城市環(huán)境空氣質量評價模型

采用組合法所得的各指標權重ωi，以及無量綱化處理后的數(shù)據矩陣Rij進行各城市每一年的綜合得分，公式如下：

所得結果見表3。

2 結果比較與分析

2.1 環(huán)境空氣質量綜合得分（同一年）

通過數(shù)據分析可知，2010年是一個轉折點，因此對該年的情況做詳細說明。

揚州在社會民生系統(tǒng)層得分最高，因為揚州在2010年的城鎮(zhèn)新增就業(yè)人數(shù)為8.8萬人，全市企業(yè)職工基本養(yǎng)老保險凈增繳費人次為4.4萬。而相對較差的徐州于2010年實施棚戶區(qū)改造。資源利用系統(tǒng)層，南通得分最高，徐州得分最低。南通的能源消耗最低，而徐州的水資源匱乏，用水效率較低。

2.2 環(huán)境空氣質量變化分析（同一城）

以揚州為例進行分析發(fā)現(xiàn)，揚州在社會民生系統(tǒng)層，尤其是A3、A4、A5這三大指標是逐年遞增的，說明揚州重視教育及民生問題。而在清潔程度系統(tǒng)層，A9和A11狀況呈現(xiàn)逐年好轉的態(tài)勢，說明揚州逐漸重視保護環(huán)境。此外，經濟發(fā)展系統(tǒng)層明顯增加指標A18和A20，說明居民生活質量提高且經濟建設良好。資源利用系統(tǒng)層中，A21明顯下降，A22逐年增加，體現(xiàn)了城市環(huán)境空氣質量狀況。

3 結語

通過本文的分析反饋，提供了評估城市環(huán)境空氣質量狀況的模型，為其他城市的環(huán)境建設指明了方向。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]