基于熵權-AHP模糊評價法的生態宜居程度評價★

劉家濤 袁 涵 吳 靜 楊 晟 張曉偉

(1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.山東大學土建與水利學院，山東 濟南 250061； 3.山東大學海洋研究院，山東 青島 266237)

黨的十九大首次提出鄉村振興戰略要以“產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生態富裕”為總要求[1]。以此為背景，國內外許多學者從不同方面對鄉村振興戰略進行大量的理論研討，生態宜居也成為當前國內學者研究的熱點。如李麗萍等[2]對宜居城市進行了概念及內涵的理論剖析，并提出判別宜居城市的七項標準；王坤鵬[3]從自然、人文和經濟構建了城市人居適宜度的評價模型，并對北京、天津、上海及重慶進行了評價，豐富了生態宜居評價的研究內容；王小雙等[4]采用主成分分析法、董維等[5]采用AHP法、張雪花等[6]結合層次分析和風玫瑰圖法、張挺等[7]采用統計分析和熵權法結合，對相應研究對象進行生態宜居程度評價。這些學者從不同的視角對生態宜居展開研究，極大地延展了關于生態宜居的研究方法。

我國大中型水電移民安置一直是移民工作中的難點，如何讓移民群眾“搬進來、穩下去、能發展”也成為眾多學者致力研究的問題。隨國家提出鄉村振興戰略，學者們也逐步將鄉村振興戰略與水電移民結合，探討鄉村振興與水電移民工作的有機銜接。張燕萍等[8]在鄉村振興戰略背景下，以溪洛渡水電移民工程為例對移民安置工作進行了深入討論；王旭等[12]基于凱恩斯理論，在鄉村振興視角下對移民安置工作進行了剖析。這些工作一定程度推動了鄉村振興戰略與移民工作的結合，但側重點在于對政策的解讀，對鄉村振興戰略與移民工作結合的量化關注還不足。目前相關方面的研究文獻也尚不多見。移民工作最大的問題是移民安置問題，移民安置區的生態宜居程度在很大程度上影響著移民群眾搬遷的意愿，因此，對安置區進行生態宜居程度評價對做好移民安置工作有著重要意義。鑒于此，以烏東德水電站移民安置區元謀縣為研究對象進行了生態宜居程度評價，以期對水電移民安置提供理論支撐和參考。

1 評價指標體系

遵循評價指標選取的全面性和客觀性，結合移民工程相關資料和有關政策，借鑒與生態宜居程度評價相關的文獻中的指標體系[9]，從移民安置區的自然環境、社會系統、地域特色和居住條件等四個方面，建立了烏東德水電站移民安置區生態宜居程度的評價指標體系，如圖1所示。

2 評價模型構建

2.1 基本思路

生態宜居程度評價的指標具有模糊屬性，采用模糊評價法可以有效地避免“非此即彼”的確定性評價，防止判別矩陣信息傳遞的流失[10,14]。同時，層次分析法(AHP)作為一種結合定性和定量對事物進行分析的數學方法，通過對構建的各層次指標的兩兩重要性程度評判矩陣計算[13]，可以得到各事物的重要性排序序列，即權重序列。但該方法在采用定性方法構造評判矩陣時[14]，容易受主觀因素干擾，造成判別矩陣的決策信息丟失，使判別結果過于主觀。與之不同的是，熵權法借助信息熵來反映事物自身攜帶的有效信息量來獲取事物權重，屬于客觀判別法。雖然運用熵權法對事物進行判別分析具有堅實的數學理論支撐，但熵權法不考慮主觀因素對分析過程的影響，過度依賴客觀數據，其評價結果易受數據波動，容易造成評價結果過于客觀。因此，將熵權法和AHP法結合，既可以有效借助專家的經驗和專業知識，同時有效利用數據的客觀信息，避免了評判過于主觀或過于客觀。因此，熵權-AHP模糊評價法對模糊非線性問題的評價具有較好的優勢。采用熵權-AHP模糊評價法進行評價的基本思路為：

1)確定評價對象的評價指標層次。將評價主體U劃分為m個評價維度，即U={B1,B2,…,Bm}，不同維度下得到二級評價指標Ci={Ci1,Ci2,…,Cin}，其中，n為某具體評價維度下的二級指標個數。

2)評價標準集V及模糊矩陣RCi的構建。根據研究對象的特點，同時便于數學處理，各層次判別等級要相同，且層次間判別等級應具有單一對應關系[18]。建立評價標準集V={V1,V2,…,Vk}，k為評價等級的個數。按評價標準集要求對研究對象的二級指標進行數據獲取，并進行數據標準化得到對應的模糊矩陣Ri。

3)主觀權重計算。由模糊判別矩陣RCi，運用AHP法初步計算的二級指標Ci的主觀權重矩陣WCi。

4)客觀權重計算。運用熵權法得到指標權重矩陣HCi，既運用熵權法計算模糊判別矩陣RCi的各評價指標的熵權。

5)指標層的綜合權重確定。計算確定各評價指標的相對綜合權重(二級指標對一級指標的權重)；通過主觀權重矩陣WCi和客觀權重矩陣HCi，采用式(1)得到指標層C綜合權重為：

(1)

其中,(.*)為矩陣點乘。

6)計算準則層對評價對象的綜合權重。通過指標層綜合權重及評價指標層次結構，可以得到準則層的指標綜合權重。對AHP構建的評價指標層次結構，準則層指標綜合權重即為各層次指標相對于目標層O的指標權重，指標權重的傳遞采用鏈式乘法法則，如指標層C的評價指標的最終綜合權重為本層指標相對指標權重與臨近上一層次的評價指標的最終權重的乘積。

7)模糊隸屬度矩陣計算和評價分析。通過指標層綜合權重、準則層最終權重和鏈式法則，計算各層次模糊隸屬度矩陣，根據模糊隸屬度計算結果進行綜合評價與分析。

2.2 評價標準集及模糊矩陣RCi

對已構建的生態宜居程度評價體系，評價標準集V劃分為優、良、中、差和較差五個等級，即V={優，良，中，差，較差}。二級評價指標的得分參考文獻資料，并邀請專家根據自身研究領域，由評價標準集規則給出。指標的等級評價規則見表1。

表1 定性評價指標得分區間

根據研究對象特點和研究目的，邀請專家依據評語集對評價指標進行打分，根據指標的計分統計結果，數據標準化處理可得到模糊矩陣RCi：

其中，n為評價標準集中的評價等級個數，本文n=5；rij=Tij/N，Tij為對二級評價指標Cij給出第j中評價，N為邀請的專家數。

2.3 綜合指標權重

層次分析法確定指標主觀權重和熵權法確定指標客觀權重的原理和步驟在相關文獻[13][17]中已有細致描述，在此不再贅述。值得注意的是，由于熵權法計算第j項評價指標信息熵：

(2)

對多層次結構評價的上層結構指標熵權[17]，可以根據熵的可加性，由下層次結構指標的信息熵來推求。假定上層結構第K個指標對應L個下層結構指標的信息效用值總和為DK，全部下層指標效用總和為D，則上層次結構的第K個指標熵權采用式(3)計算：

(3)

各指標的綜合指標權重按基本思路進行計算。

2.4 模糊隸屬度計算

根據指標層綜合權重矩陣GC和指標層的評價隸屬度矩陣RC可得到準則層的隸屬度模糊判別矩陣RB：

RB=GC·RC

(4)

根據模糊判別矩陣RB，再次運用熵權法可得到準則層各指標的熵權矩陣HB，由AHP法計算得到的準則層主觀權重WPB得到最終權重GB，即評價對象的模糊隸屬度：

R=GB·RB

(5)

進而根據評價標準集由最大隸屬度準則得到研究對象的生態宜居程度等級。

3 實例分析

3.1 工程資料

烏東德水電站是我國“十二五”時期規劃修建于金沙江下游河段的大(一)型水電站，電站開發任務以發電為主，兼顧防洪和助力區域經濟發展。電站正常蓄水位975 m，庫容為58.63億m3，按洪水頻率P=5%(20年一遇)計，水庫淹沒影響區從壩址至回水設計終點干流長206.7 km，回水末端水位高程為998.50 m。水庫建成蓄水將影響云南祿勸縣皎平渡集鎮和元謀縣江邊集鎮，云南省除就近規劃皎平渡集鎮和江邊集鎮，另規劃了7個農村集中居民區用于安置移民。其中江邊集鎮、瓦渣箐及甘塘3個安置點位于元謀縣內，移民安置人口分別為4 653人、3 734人、2 473人，規劃總安置人口10 860人。

3.2 評價指標體系及模糊矩陣Ri

以3個移民安置區所在的元謀縣作為研究對象，建立如圖1所示的評價指標體系，評價標準集見表1，邀請10位專家依據評語標準集獨立給評價指標打分，對計分統計并標準化后得到二級評價指標的模糊評價矩陣Ri。并按照層次分析法的基本原理，采用1～9標度對評價指標體系構造比較判別矩陣，運用AHP法計算主觀權。

3.3 綜合權重計算

由熵權法及層次分析法的權重計算步驟，采用MATLAB編程計算。對層次分析法得到：AHP權重計算矩陣PB的最大特征值λmax=4.071 6，對應特征向量WPB=[0.170 7 0.449 5 0.259 6 0.120 2],一致性比例RC=0.026 8<0.1，故矩陣PB滿足一致性要求，即準則層B1，B2，B3，B4對目標層O的權重系數矩陣為WPB=[0.170 7 0.449 5 0.259 6 0.120 2]。同理指標層C各評價指標對準則層B的主觀權重為：

由熵權法得到指標層C各二級評價指標的信息效用值為：

則對應熵權值為：

由式(1)得到指標層C的各二級指標的綜合權重GC為：

同時，通過式(3)由DC及指標體系結構可得準則層B的熵權為：

HB=[0.253 5 0.389 1 0.241 2 0.116 2]。

3.4 模糊綜合隸屬度計算

根據式(4)，及GC和RC計算結果，準則層B隸屬度評價矩陣為：

由HB及WPB得到準則層B各一級指標相對于目標層O的最終權重：

GB=[0.146 8 0.593 4 0.212 4 0.047 4]。

故評價對象的模糊綜合隸屬度為：

R=GB·RB=

[0.290 6 0.312 6 0.232 6 0.098 8 0.065 3]。

最大隸屬度準則可知：烏東德水電站移民安置區元謀縣的生態宜居程度為良。

3.5 評價結果分析

對評價結果分析可知，該縣生態宜居程度較好，優良程度的隸屬度超過0.6。從圖2各級指標貢獻百分率圖可看出，社會經濟效益屬于生態宜居的優異指標，對該縣的生態宜居程度貢獻占比0.593 4，其中農業生產力對社會經濟效益貢獻占比最大，達到0.720 7，說明發達的農業生產力是該縣社會效益優異的有力支撐，該縣是云南省楚雄州的農業大省，地域氣候十分適宜農作物生長，年平均氣溫22 ℃，冬季氣溫在15 ℃～23 ℃，農作物可四季栽種，同時花卉、水果等產業也十分發達，良好的農業收益是吸引移民穩定安置的亮點，移民安置后應積極幫助恢復生產，做好農業對接工作。

評價區地域效益和自然效益對生態宜居程度的貢獻較小，對生態宜居程度貢獻占比僅為0.047 4和0.146 8。但同時也注意到，元謀是云南彝族、傈僳族等少數民族的主要聚集地，移民中約40%為少數民族，建設具有彝族、傈僳族等民族鄉土特色的移民安置區無疑可以提高移民群眾對安置后生活的向往，對水電移民目標的實現具有重要作用。從整體上分析，社會經濟效益對實現安置區生態宜居程度評價影響最大，其次是居住效益、自然效益和地域效益；其中社會經濟效益和居住效益對安置區生態宜居貢獻占比超過60%，自然效益和地域效益對生態宜居程度的貢獻較為有限，但兩者條件的改善有助于移民安置目標的實現。因此，在移民安置后推動安置區生態宜居建設，應在保持農業發展優勢的同時，加強該區的地域特色建設和自然條件的改善。

4 結語

1)移民安置區生態宜居評價的影響指標較多，彼此關系錯綜復雜，運用AHP法可以使得評價體系層次分明、結構清晰。同時，采用熵權法對AHP法求得的權重進行修正，既能保留數據自身信息，又能結合客觀因素，避免指標權重過度主觀，可以綜合考慮到生態宜居程度評價過程的主觀性和客觀性。

2)生態宜居是鄉村振興戰略的五個關鍵內容之一，同時對于移民工作，是移民群眾搬遷能“搬進去，穩下來”的基石，也是移民安置后期“能發展”的有力支撐。將生態宜居建設評價與水電移民安置結合，可為水電移民安置提供基礎決策依據。

3)烏東德水電站移民安置區元謀縣是云南農業大縣，生態宜居程度優良，社會經濟效益、居住效益、自然效益和地域效益貢獻占比依次減小，依次為59.34%，21.24%，14.68%和4.74%，與水電移民安置實際情況基本符合。當地發達的農業生產力是良好社會效益的有力支撐，在移民工作中做好農業安置工作，同時改善當地自然環境、建設地域特色的移民安置區有助于提高當地生態宜居水平，推動移民安置后鄉村振興建設。