基于熵權法的石家莊市城市韌性測度及提升策略

梁 準

(河北地質大學 河北 石家莊 050031)

一、引言

城市是人類賴以生存和發展的復雜社會系統，在不斷快速發展過程中，往往遭受各種沖擊擾動，這些風險不僅包括地震、洪澇等自然擾動，還包括環境污染、恐怖襲擊、公共衛生的威脅等人為擾動[1]，這些沖擊具有多樣性、不確定性、破壞性大等特點，而這些沖擊一旦發生會帶來巨大的生命和經濟損失，例如2012年7月21日，北京的特大暴雨造成79人遇難、160.2萬人受災、直接經濟損失116.4 億元的重大災情[2]。2020年春節前后爆發的新型冠狀病毒肺炎事件，使得多個行業階段性停產，給中國造成的巨大的經濟損失。在各種突如其來的自然和人為災害面前，城市應當如何科學高效應對災難，同時實現城市的快速恢復能力等問題逐漸成為全球城市規劃領域關注焦點，因此增強城市韌性成了許多城市應對突發沖擊的策略性選擇，成都、上海、浙江等以城市韌性為基本切入點，圍繞城市的基礎設施，經濟，社會等方面進行研究。縱觀國際，紐約、倫敦、東京等國際大都市紛紛將韌性城市規劃納入到城市發展規劃中，提高城市韌性來更好的應對不確定性沖擊。在這種大的現實背景下，本文研究目的在于探究城市韌性的各個組成要素，完善城市韌性評價體系，度量石家莊城市韌性度，這對深入研究城市韌性有著非常重要的意義。

二、數據來源與處理

考慮到城市韌性階段性的動態趨勢、數據的可獲得性和研究區域的實際情況，該研究的數據采集時間設定在2014—2018年的范圍。研究數據主要來源于《河北省城市統計年鑒》(2015—2019年)、《石家莊市經濟年鑒》(2015—2019年)，并根據需要直接獲取或通過年鑒數據間接計算相關指標。

三、評價方法

(一)評價模型的建立

城市韌性度評價是一個多指標定量綜合評價的過程，為了統一各評價指標的單位與量綱，要對數據進行標準化處理。選取的指標對于城市韌性的影響程度存在差異性，所以需要對所選指標進行客觀的權重賦予，因此選用熵值法，依據熵值大小對各項指標進行權重計算。

用熵值法確定指標權重，既可以克服主觀賦權法無法避免的隨機性等問題 ，還可以有效解決多指標變量間信息的重疊問題[3～4]。

設城市韌性綜合評價模型中需要評價某一個城市第m年的城市韌性度狀況，有n個指標，于是得到該評價系統的原始數據矩陣為[5]：

主要步驟如下：

1.數據標準化處理

采用極差法，對樣本指標進行標準化處理，消除量綱對數據的影響。

統計出評價指標Xij的最小值Min{Xij}；統計出評價指標Xij的最大值Max{Xij}；

對評價結果起正向作用的指標處理公式：

對評價結果起負向作用的指標處理公式：

由(1)、(2)公式得到標準化的判斷矩陣；

2.求指標的信息熵值及熵權

計算各個指標的信息熵值：

計算相應指標的熵權：

3.計算某城市的韌性度

(二)城市韌性評價指標體系構建

城市是一個復雜的巨系統，涉及經濟、社會、環境、基礎設施等各個方面，城市的韌性程度是指標體系中所有指標作用的綜合表現，每一個單項指標都從不同側面反映了城市的韌性狀況，對城市韌性度進行測度和評價，理應采用多指標綜合評價方法[6]。根據石家莊市的實際情況，在加上借鑒國內外城市韌性評價指標體系，主要從經濟環境、基礎設施韌性、環境韌性和社會韌性等4個一級指標和24個二級指標，共同構建韌性城市綜合評價指標體系(表1)。相關指標數據采用excel 表格和熵值法對指標數據進行數據處理。

表1 石家莊市城市韌性度評價指標體系

(二)城市韌性度及影響因素分析

表2 石家莊市城市韌性度

圖1 石家莊市城市韌性度趨勢圖

通過測度石家莊市2014-2018年的城市綜合韌性度及其子系統的韌性度，得到表2。

依據表2畫出2014-2018年石家莊市各子系統韌性度及綜合韌性度的演變趨勢圖(圖1)

由圖1可知，石家莊市從2014～2018年期間，城市韌性綜合水平呈上升趨勢。但在2015年石家莊市綜合韌性度由0.1955下降到0.0901，是由于社會韌性度下降趨勢較大，從0.1574下降到0.0158，而其他三個子系統韌性度變化不大，城市綜合韌性度受社會韌性度的影響較大。在2015年～2017年期間，經濟、基礎設施、環境、社會四個子系統的韌性度變化不大且均呈上升趨勢，所以城市綜合韌性度呈較大的上升趨勢，2017～2018年基礎設施韌性度從0.0487上升到0.1166，有較大的上升趨勢，經濟韌性度有所下降但下降的幅度不大，環境與社會韌性度保持平穩，所以石家莊市的城市綜合韌性度也呈上升趨勢。通過以上分析得出，城市綜合韌性度是由這四個子系統韌性綜合作用的結果，四個子系統的韌性度都上升，城市綜合韌性度上升且上升幅度較大，而某一子系統韌性度大幅下降，會導致整個城市的韌性度呈大幅下降趨勢，可見經濟、基礎設施、環境、社會等方面協調發展才能增強城市整體韌性。

1.經濟發展對城市韌性度的影響

經濟發展水平是影響一個城市韌性的重要影響因素，能直接影響城市基礎設施的建水平，同時也影響環境和社會發展水平。人均GDP、第三產業占GDP比重、科學技術支出占財政支出比重，這三個指標在經濟韌性子系統中的權重較大，說明這三個指標對經濟韌性度有較大的影響，而實際中科學技術支出占財政支出比重較小，因此導致石家莊市經濟韌性度不高。

2.基礎設施建設對城市韌性度的影響

基礎設施是城市發展的生命線，也是城市抵抗沖擊的強有力保障。沒有強大的基礎設施建設，城市韌性也會變脆弱[7]。在基礎設施子系統中，城市下水管道長度權重最高，說明城市下水管道長度是影響基礎設施韌性的重要影響因素，而互聯網基礎設施已經成為城市居民生活、共享城市發展不可或缺的一部分，對基礎設施的韌性也有較大的影響。

3.環境保護對城市韌性度的影響

由表2可知，污水、垃圾、固體廢棄物處理系統、人均公園綠地面積等指標對環境韌性度影響較大，也是保護城市環境干凈整潔的重要方面。加大對城市環境的保護力度，是提升城市韌性的重要措施。

4.社會發展對城市韌性的影響

社會發展的水平的高低是影響城市居民生活質量的重要保障，在社會韌性子系統中，城鎮醫療保險人數指標權重最高，公共管理和社會組織從業人員占比指標權重位于第二，說明組織管理和社會、醫療保障對社會韌性度的提升有重要影響，2015年社會韌性大幅降低主要是因為城鎮醫療保險人數由2014年2863102人下降到2015年1416300人，在其他各子系統韌性變化幅度不大的情況下，社會子系統韌性的急劇下降會導致城市整體韌性的下降。

四、城市韌性的提升策略

針對上文城市韌性影響因素的分析，以指標權重的大小為依據，從經濟發展、基礎設施建設、環境保護及社會發展四個方面采取城市韌性提升措施，以提高城市整體韌性水平。

(1)提高經濟實力，合理調整產業結構，加大科學技術支出在財政支出中所占比例，扶持高新技術產業，推進產業轉型升級，提高第三產業所占比重。

(2)加強基礎設施的完備度和冗余度建設[8]。要加強基礎設施建設的堅固性和完備性，在災害來臨時，能有效抵擋沖擊，還要保證基礎設施有一定程度的冗余備份，在某些基礎設施受損時，冗余系統能維持正常的功能運作。

(3)提高并重視城市建成區綠地率、城市污水日處理能力等影響城市環境因素的作用，嚴格控制污染氣體的排放、控制污水排放、提高固體廢棄物的利用率，在長期發展過程中使城市生態環境方面更具有韌性，從而增強城市的整體韌性水平。

(4)加強政府公共管理和社會組織的治理水平，并加強保障制度的創新，為城市居民提供醫療、失業等方面的保障，完善社會保障體系會大幅提高城市整體韌性度。