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(fā)展的復雜社會系統(tǒng)，在不斷快速發(fā)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(huán)境污染、恐怖襲擊、公共衛(wèi)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(fā)生會帶來巨大的生命和經(jīng)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(jīng)濟損失116.4 億元的重大災情[2]。2020年春節(jié)前后爆發(fā)的新型冠狀病毒肺炎事件，使得多個行業(yè)階段性停產(chǎn)，給中國造成的巨大的經(jīng)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(xiàn)城市的快速恢復能力等問題逐漸成為全球城市規(guī)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(fā)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(jīng)濟，社會等方面進行研究?？v觀國際，紐約、倫敦、東京等國際大都市紛紛將韌性城市規(guī)劃納入到城市發(fā)展規(guī)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(xiàn)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(shù)據(jù)來源與處理

考慮到城市韌性階段性的動態(tài)趨勢、數(shù)據(jù)的可獲得性和研究區(qū)域的實際情況，該研究的數(shù)據(jù)采集時間設定在2014—2018年的范圍。研究數(shù)據(jù)主要來源于《河北省城市統(tǒng)計年鑒》(2015—2019年)、《石家莊市經(jīng)濟年鑒》(2015—2019年)，并根據(jù)需要直接獲取或通過年鑒數(shù)據(jù)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(tǒng)一各評價指標的單位與量綱，要對數(shù)據(jù)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(jù)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(tǒng)的原始數(shù)據(jù)矩陣為[5]：

主要步驟如下：

1.數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的影響。

統(tǒng)計出評價指標Xij的最小值Min{Xij}；統(tǒng)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(tǒng)，涉及經(jīng)濟、社會、環(huán)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(xiàn)，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(jù)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(jīng)濟環(huán)境、基礎設施韌性、環(huán)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(shù)據(jù)采用excel 表格和熵值法對指標數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)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(tǒng)的韌性度，得到表2。

依據(jù)表2畫出2014-2018年石家莊市各子系統(tǒng)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(tǒng)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(jīng)濟、基礎設施、環(huán)境、社會四個子系統(tǒng)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(jīng)濟韌性度有所下降但下降的幅度不大，環(huán)境與社會韌性度保持平穩(wěn)，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(tǒng)韌性綜合作用的結果，四個子系統(tǒng)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(tǒng)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(jīng)濟、基礎設施、環(huán)境、社會等方面協(xié)調發(fā)展才能增強城市整體韌性。

1.經(jīng)濟發(fā)展對城市韌性度的影響

經(jīng)濟發(fā)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(huán)境和社會發(fā)展水平。人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、科學技術支出占財政支出比重，這三個指標在經(jīng)濟韌性子系統(tǒng)中的權重較大，說明這三個指標對經(jīng)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(jīng)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(fā)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(tǒng)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(lián)網(wǎng)基礎設施已經(jīng)成為城市居民生活、共享城市發(fā)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(huán)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(tǒng)、人均公園綠地面積等指標對環(huán)境韌性度影響較大，也是保護城市環(huán)境干凈整潔的重要方面。加大對城市環(huán)境的保護力度，是提升城市韌性的重要措施。

4.社會發(fā)展對城市韌性的影響

社會發(fā)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(tǒng)中，城鎮(zhèn)醫(yī)療保險人數(shù)指標權重最高，公共管理和社會組織從業(yè)人員占比指標權重位于第二，說明組織管理和社會、醫(yī)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(zhèn)醫(yī)療保險人數(shù)由2014年2863102人下降到2015年1416300人，在其他各子系統(tǒng)韌性變化幅度不大的情況下，社會子系統(tǒng)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(jù)，從經(jīng)濟發(fā)展、基礎設施建設、環(huán)境保護及社會發(fā)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(jīng)濟實力，合理調整產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)，推進產(chǎn)業(yè)轉型升級，提高第三產(chǎn)業(yè)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(tǒng)能維持正常的功能運作。

(3)提高并重視城市建成區(qū)綠地率、城市污水日處理能力等影響城市環(huán)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(fā)展過程中使城市生態(tài)環(huán)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(chuàng)新，為城市居民提供醫(yī)療、失業(yè)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。