基于云模型的高新技術產業園區生態安全建設效能評估研究*

尹柯

南京森林警察學院治安學院 江蘇 南京 210023

引言

為了完善高新技術產業園區生態安全的治理體系，提高新建生態安全的治理能力，有必要建立科學的效能評價方法對高新技術產業園區的生態安全建設的成果進行客觀評價。通過評估模型分析出對高新技術產業園區生態安全建設產生影響的積極因素和不利因素，以此推動高新技術產業園區生態安全建設的持續發展，并在實踐中取得更為合理的成效。

目前，在生態安全建設研究領域，國內外學者的研究主要側重兩個角度。一是對區域生態安全建設評價體系的研究，何旅娜等[1]基于云南省生態文明建設現狀結合云南省在簡稱“一帶一路”中的發展定位，分析了對生態安全建設產生影響的關鍵指標因子并以此構建了評估指標體系。Wang Xinyu[2]等則通過篩選評價指標的方法建立了針對中國西部貧困山區生態安全建設的評價指標體系。這一類研究主要以生態文明建設的成效作為評估的研究對象，只是將生態安全建設評價相關的影響因素作為整個生態文明建設評價體系中的一個部分來分析，對生態安全建設評價的針對性研究較少。第二類研究是對生態安全建設評價方法的研究，主要通過建立各類模型理論對生態安全建設以及生態安全屏障建設的成果和成效進行評估，如運用層次分析法與德爾菲法對2012-2018 年黃河流域9?。▍^）生態文明建設水平進行分析[3]；運用PSR模型框架對某一地區的生態安全建設及生態安全屏障建設的現狀進行評價與評估[4]。上述研究主要是評估生態安全建設的效率、成績和績效，無法有效地反映當前生態安全建設達到預期建設目標的程度。

云模型在傳統數學模型的基礎上，實現了定性的語言描述與定量的數值之間的有效轉換，較為客觀地反映了評估指標的特征，使效能評估的結果更加有效和精準。因此，本文將根據云模型理論的特點，結合高新技術產業園區生態安全建設不同于一般地區生態安全建設的獨特區別，確立相關參數及加權綜合云的表達式，從定性與定量相互轉換的角度構建一個高新技術產業園區生態安全建設可調性效能評估模型。

1 高新技術產業園區生態安全建設效能評估體系的構建

1.1 研究對象

近年來，國內各地的高新技術產業園區的經濟得到了快速的發展，但在發展的過程中往往忽視了園區的生態功能，導致生產功能被過度利用，而生態修復系統和生態服務功能大大降低，甚至嚴重威脅到高新產業園區周圍區域生態安全的建設。特別是由于園區內產業和技術的特殊性等因素所產生的負面影響，造成高新技術產業園區生態環境具有的先天性脆弱性與敏感性，進而成為國內生態安全建設的重點區域[5]。

1.2 指標體系的構建

生態安全建設的效能，一般指的是建設的功能和功效，這里就是指高新技術產業園區生態安全建設的功能和功效，即高新技術產業園區在生態文明建設的過程中，生態安全建設達到或實現建設預定目標的程度。高新技術產業園區地緣遼闊，生態建設的需求較為復雜，對應效能評估指標體系的確定就需要綜合考慮多方面的因素。因此，本文從高新技術產業園區生態安全建設的實際需求與特點出發，參考中華人民共和國生態環境部印發的《國家生態文明建設示范縣市建設指標》及國內外生態安全建設方面相關的研究成果[6-8]。通過分析近十年來高新技術產業園區整體及下屬地州市生態安全建設分布特征和變化規律，根據高新技術產業園區生態安全建設的實際建設水平與評估數據的可得性，構建出高新技術產業園區生態安全建設的效能評價指標體系，具體內容如表1 所示。

表1 高新技術產業園區生態安全建設效率評價指標體系表

2 高新技術產業園區生態安全建設效能評估模型的構建

2.1 正態云模型簡介

本研究所采用的正態云模型是云模型的一種，主要用于實現定性描述與定量值之間相互轉化。該模型具有定性概念用定量表達的數字特征，通常用期望（Ex）、熵（En）和超熵（He）來表征。正態云模型主要用期望值（Ex）、熵（En）和超熵（He）三個函數來表征。云生成算法，主要包括兩種：正向云生成算法（以下簡稱正向云法）和逆向云生成算法（以下簡稱逆向云法）。正向云法實現的是對描述性語言向確定數值的轉化，而逆向運法則是通過確定的數值來反向推演出描述性評價的過程。云模型是基于正態分布函數構建出的模型，因此該模型具有廣泛的普適性特征。

2.2 模型構建

2.2.1 確定評語集。在表1中可以看到，生態安全建設效能評估指標以定性指標為主，而定性指標在分析時很難有效地進行客觀的計算和取值，需要將描述性的指標轉換為定量的指標或定量區間。通過一維云模型，將定性評語指標參照性地轉化為定量評語指標，構建量化的生態安全建設效能評價云模型集。本文根據高新技術產業園區生態安全建設系統效能評估標準，將設定評語等級及對應分值為：非常差[0，4]、較差[4，6]、一般[6，8]、較好[8，9]和非常好[9，10]，He值為0.03。由此，可以分析得到高新技術產業園區生態安全建設的標準云的數字特征，如表2所示：

根據以上數據用Matlab得到標準云圖。

2.2.2 指標權重的確定。高新技術產業園區生態安全建設效能評估指標體系確定后，需要對指標體系中不同級別的指標進行隸屬度的判斷，以確定不同層級指標之間的關系。本文采用層次分析法來計算不同指標因子的權重，首先采用9級標度法[9]對同一層級的指標因子的重要性進行對比分析，在此基礎上構建判斷矩陣，再對該判斷矩陣進行一致性檢驗后，計算出指標的權重值。

2.2.3 指標云模型的確定。根據研究的對象和需求，聘請專家對每個評價指標進行安全性評價，再根據逆向云發生器公式獲得單個指標的云模型。

獲得樣本的均值：

樣本方差：

期望值：

同時由樣本均值可得熵：

由樣本方差和超熵可得：

2.2.4 根據云模型圖分析評估結果。在獲得二級指標的云模型以及相應的指標權值后，使用公式6-8計算出上一級指標的云模型。其中Ex、En、He為第n-1層評價指標的云模型；，，…，分別為第n層各評價指標因子云模型的期望值；，，…，分別為第n層各指標評價云模型的熵；，，…，分別為第n層所有評價指標云模型的超熵；i為第n層指標的個數；，，…，為第n層相關指標的權重。由此計算出最上層指標的云模型。

最后再將最上層指標的云模型轉化為云圖驗證整個系統的評估級別。

3 結果與分析

本文以江蘇省某高新技術產業園區的生態安全文明建設為例，結合層次分析法、云理論等研究方法，對該地區在2012-2020年間的生態安全建設因子進行合理有效的結果分析?，F根據其相關生態安全成效的具體數據，用表1的評估指標體系及云模型進行準確性和有效性驗證，具體過程如下。

按照上述構建的生態安全建設效能評估指標體系，先組織專家組，要求依據層次分析法1-9標度法，對各指標項進行安全評價，同時建立各層級評價指標的判斷矩陣。再計算各層指標的判斷矩陣值，進而得到指標的權重向量并進行一致性驗證。在得到單個指標相對于上一級指標的權重值后，為了保證指標權重的有效性，仍需要計算出單個指標對于最上層指標的權重值。因此，進行層次總排序的分析，即計算各級指標相對于最上層指標的權重。

根據表2定義的風險標準等級，請專家對每個指標進行分析后打分，并用公式1-5計算二級指標的云模型特征（Ex，En，He），得到如表3。

表3 二級指標云模型特征表

根據表3數據，由公式6-8計算出一級指標的云 模型，如表4所示。

表4 一級指標云模型特征表

同理，根據表4的數據計算出該高新技術產業園區生態安全文明建設效能評價的綜合云模型為（8.9543, 0.3785, 0.2512），做出云圖如圖1：

圖1 某高新技術產業園區生態安全文明建設成效云圖

通過圖1，可以看出該高新技術產業園區生態安全文明建設效能的評價值主要落在[9]這個區間，與“非常好”評價值的云圖吻合，也就是說在“非常好”這個效能評價中，這一結論與專家結果和調查得到的情況一致。該綜合效能評價的云模型的熵和超熵較小，證明云的分布比較集中，意見較為統一，評價結果比較可靠。該效能評價模型能夠在定量計算的基礎上，通過云模型將評估結果轉換為直觀的可視化圖形，更加有利于后期的研判和預測。

4 結束語

相對于傳統的效能評價方法，本文探討的評價模型更加注重于評價語言的隨機性和模糊性，評價結果的可靠性和真實性也更加理想。本文以云理論對生態安全文明建設效能評估云模型進行研究，并以該高新技術產業園區生態安全文明建設為案例，采用基于云模型的評估分析模型探討該地區生態安全文明建設的可控性。實驗結果顯示：

①構建的效能評估云模型在通過相關參數的設定和計算分析，可以大大改進生態安全文明建設評價當中主觀性因素的影響,表現了很好的準確性和實用性。②雖然該效能評估模型在該高新技術產業園區生態安全文明建設效能評估過程表現了很好的準確性和實用性，但由于條件限制，在不同云模型對比研究方面，還有待進一步的論證和研究。