基于云模型的基礎設施項目可持續性評價研究

宋佳慧

摘要：本文從環境、經濟和社會的角度出發，建立基礎設施項目可持續性評價指標體系。該模型顧及專家定性評價的隨機性、模糊性及不確定性，結合AHP和C-OWA算子，利用云模型描述基礎設施項目可持續性的各項屬性值，實現基礎設施項目可持續性的不確定性度量，并通過懲罰因子對屬性值進行修正，提出基于云模型的基礎設施項目可持續性評價方法。本文以一高速公路為例進行基礎設施可持續性評價，驗證所提出的基礎設施可持續評價指標體系及評價方法的有效性和適用性。

Abstract： This article establishes a sustainability evaluation index system for infrastructure projects from the perspective of environment， economy and society. The model takes into account the randomness， ambiguity and uncertainty of qualitative evaluation by experts， combines AHP and C-OWA operators， uses the cloud model to describe the various attribute values of the sustainability of infrastructure projects and realize the uncertainty measurement of the sustainability of infrastructure projects， modifies the attribute value by penalty factor， and proposes the evaluation method of infrastructure project sustainability based on cloud model. This paper takes an expressway as an example to evaluate the sustainability of infrastructure， and verify the validity and applicability of the proposed sustainable evaluation index system and evaluation method for infrastructure.

關鍵詞：城鎮基礎設施項目;可持續性評價;云模型

Key words： urban infrastructure projects;sustainability evaluation;cloud model

中圖分類號：F224.5;F299.24 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0066-04

0 ?引言

為改變城鎮基礎設施落后的面貌，中國政府投入了大量資金用于城市基礎設施的建設。然而，大規模的基礎設施建設產生了諸多的問題：基礎設施規劃缺乏前瞻性、投資者重視短期利益而忽視長期利益、重新建輕維護、運營水平低、城鄉基礎設施發展不同步等諸多問題[1-4]。這都是項目不可持續的具體表現。

基礎設施表現出的不可持續問題也引起了許多專家學者的關注。Li-yin Shen等人[5]運用多種方法組合對工程的可持續性發展進行研究，揭示了項目實施績效的不足。Gonzalo Fernández-Sánchez等人[6]制定了一種基于風險管理標準確定、分類和確定可持續性指標的方法。Clinton Aigbavboa等人[7]采用了定量研究方法，該方法解決了阻礙南非采用可持續建筑實踐的挑戰。

這些評價方法[5-7]在一定程度上解決了基礎設施項目可持續性評價的問題，但多集中于基礎設施項目可持續性的某個維度或特定行業，忽略了基礎設施項目可持續性表現出的模糊性和隨機性等不確定性特點。

因此本文在云模型的基礎上用熵（En）、期望（Ex）與超熵（He）反應云滴的離散程度，并利用AHP算法和C-OWA算子確定可持續指標權重和專家評分區間的集結，利用權重生成綜合云進行評價因子相似度的計算，最終進行總體可持續性評估。

1 ?可持續指標的建立

本文通過梳理和歸納基礎設施項目可持續性研究的文獻，總結出了42項基礎設施項目可持續性影響因素，如表1所示。

根據表1可以看出指標的分類，但各個指標在每個具體的案例中的重要程度都是不同的，因此需要具體案例具體分析，運用數字具體體現重要性，進而體現項目的可持續性。因此本文通過云模型來分析具體案例中的各個指標的各項參數值。

2 ?基于云模型的城鎮化基礎設施可持續性評價模型的建立

2.1 基于云模型的基礎設施項目可持續性評價思路

針對基礎設施項目可持續性表現出的隨機性和模糊性等不確定性特點，引入云模型數字特征，利用期望，熵及超熵描述基礎設施項目可持續性的各項屬性值，反映基礎設施項目可持續性的不確定性度量，將模糊性、隨機性和離散性有機地結合起來，使不確定性語言與定量數值之間實現轉換。

2.2 可持續性標準云的生成

為了進行評價，在系統中需預先設定好一系列的標準云，作為實體評價的參考，每一個標準云都對應著一個評價因子，表示相應的可持續等級。假設基礎設施項目可持續的評價分數取值范圍為[0，10]，將該區間劃分為n個子區間[Cmin，Cmax]，分別對應各自的可持續等級，則標準云的計算步驟如下：

2.3 屬性值的云化處理

本文采用群決策的方式，由專家個體給出屬性值的評分區間數，再將集結后的區間數轉化為云模型。算法具體步驟如下：

①由專家個體根據項目實際情況，按照一定的標度，給出對該屬性在論域[0，10]上的評價區間;

②運用C-OWA算子將各個專家的評價區間數進行集結;

③在②的基礎上使用OWA算子進行集成，獲得集結型區間數;

④將得到的集結型區間數轉化為云模型。

在步驟③中，對OWA算子稍作修改，集成過程為：按照②中得到的數值大小進行排序，但OWA算子集成時將區間數作為運算基礎數據，其中涉及到的區間數的加法和乘法運算定義如下：

其中，各二級評價因子的期望為Ex1、Ex2…Exn，各二級評價因子的熵為En1、En2…Enn，各二級評價因子的超熵為He1、He2…Hen，n為該一級評價因子下二級因子的數量。

2.5 基礎設施項目可持續性的綜合評價

利用公式（6）得出一級評價因子的數字特征值（Ex，En，He），與該評價因子對應的各標準可持續性子云進行比較，計算相似度，找出與其最接近的標準子云，該標準子云對應的可持續性等級則為實體的可持續性等級。

設綜合云和標準云分別MYC（Ex1，En1，He1）、MYC2（Ex2，En2，He2），將滿意度云MYC經過云模型正向云發生器生成云滴Xi，若X在滿意度云MYC2中的確定度為？滋，則其均值為滿意度云MYC與滿意度云MYC2的相似度，記為？啄。

3 ?案例分析

某市新建一條高速公路。運用AHP法確定了該項目各可持續指標權重，再基于C-OWA算子對每個指標進行評估。所以首先聘請了5名決策專家依據項目實際信息對該項目各可持續性指標進行評分。

決策步驟如下：

步驟1：評價因子標準云生成。

此步驟將基礎設施可持續性劃分為四個等級：優、良、中、差，其對應的評分區間及云模型數字特征值見表2。

設可持續性等級為優的評分區間為[9，10]，根據公式（1）得到期望值為10，再根據公式（2）得到熵為0.5，公式（3）得到超熵0.05。

步驟2：利用C-OWA算子進行云化處理。

此步驟根據五位專家對各指標做出的評分進行集結，專家在項目可持續性評估中持保守態度， 故將BUM函數取為？籽（y）=y2，利用C-OWA算子集成區間 [A，B]。對集結后的評價區間進行云化處理，即根據前文所提公式得出云模型特征值（Ex，En，He）。

步驟3：利用權重生成一級評價因子的綜合云，如表3所示。

根據表3的評價因子得出如圖1的可持續性綜合云。

步驟4：評價因子相似度計算。

根據表3中經濟、社會與環境可持續性云模型計算其與各自標準云的相似度，結果如表4所示。

由表4可知：該項目經濟可持續等級為中等，社會可持續性等級為中，環境可持續性等級為中，但隸屬于良的程度也較高，可視為中等偏上。

步驟5：項目總體可持續性評估。

利用式（7）計算出整體可持續性評估如表5所示。

該項目整體可持續性等級中等的隸屬度最大，但隸屬于良的程度也較高，可持續性等級應為中等偏上。

4 ?結論

本文通過建立可持續的相關指標體系深入研究了我國基礎設施建設的可持續性發展問題。首先篩選出了環境、經濟、社會三方面的重要影響指標構建多個層次的基礎設施評價指標體系，再通過AHP分析法和C-OWA算子，利用云模型中熵和超熵的數字特征實現了模糊性與定量數值之間的轉換。最后算出基礎設施相關評價因子的權重，對項目的總體可持續性進行評估，得出的結論符合實際，也具有可靠性。

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