基于熵值法的綠色公路“四新技術”適宜性

鄭 佳

（黃山市公路管理服務中心,安徽 黃山 245000）

0 前言

根據國家統計局2021年碳排放總量統計數據，我國碳排放總量世界第一，而交通系統所產生的碳排放占總排放量的1/3，甚至還存在上升趨勢，而降低碳排放的有效手段便是應用四新技術。四新技術種類繁多，相關企業需要以實際情況為準對其進行選擇。因此，如何以實際情況為準，選擇適宜的四新技術是公路建設企業的核心問題，而構建評價四新技術適宜性的評價指標便成了評價四新技術的適宜性的前提。下文首先對綠色公路建設現狀進行分析，并結合現狀提出四新技術適宜性評價體系的構建原則。

1 綠色公路建設現狀

截至2021年，交通運輸已經超過居民生活以及工業生產成為第一大耗能因素。當前我國經濟發展方式在不斷變革，使得公路建設方式也在不斷革新。建設中，生態環境保護逐漸被人們所重視，這便對傳統公路建設行業提出了更為嚴格的要求，需要傳統公路建設者摒棄傳統粗放式建設的方式，積極推動綠色理念、節能技術以及養護技術在公路建設中的發展與應用。而“四新技術”（新技術、新工藝、新材料、新設備，為方便論述下文均以“四新技術”指代）則是國家推進綠色公路建設、節能低碳可持續發展的重要措施。

在綠色性能評價方面，通常會基于人的經驗以及知識，將綠色公路評價系統的指標分為社會類、經濟類以及環境類，并利用層次就分析法、模糊邏輯法對各個指標的影響程度、綜合性能水平進行評價。國內外學者以上述流程為基礎采用了不同方法構建模型。國內學者嚴靜利用德爾菲法以及AHP法，以定量、定性兩種形式對權重問題進行了詳細討論[1]。李聰則選擇對事先所采集的數據進行處理，基于逼近理想點的方法進行計算，最后通過比對最優、最劣方案的形式確定所采集數據中的正理想點以及負理想點，使用最優化函數進行求解，得到指標的權重與方案的評價結果[2]。基于上述分析可看出，不同學者采用的評價分析方法各不相同，但多指標、多因素方法在整體評價中的占比較高，采用較多的方法有AHP層次分析法、模糊評價法等。

結合目前國內諸多省份的公路建設情況可知，當前綠色公路建設已經初具規模，各個省份已經以實際情況為準、因地制宜地建設了一批低碳、景觀、生態公路的示范工程，已經將“四新”技術進行推廣并應用到實際建設中。“四新技術”對于公路建設的轉型發展至關重要，能夠有效提高公路的節能減排性能，并節約建設中所消耗的資源。此種技術的創新、工藝的創新為公路建設行業注入了強大的生命力。比如當前應用較為廣泛的BIM管理技術，該管理模式將信息技術與建設工程進行了結合，管理人員能夠利用BIM管理模式極大程度上提高資源利用率，對項目進行統籌化管理。先進的工程沿線綠色防護技術為公路工程提供了良好的建設環境。材料方面的創新則是進一步加強了綠色理念在公路建設中的應用。

從上述分析可看出，“四新”已經全方位應用至各項工程中。對于公路技術建設工程而言，“四新”技術種類繁多，難以將其全部應用到綠色公路建設中，因此便需要采取科學合理的評價方法，基于綠色公路建設的實際情況選擇相應的“四新”技術，進而達到提高公路建設效率，實現節能減排的目的。

2 基于熵值法綠色公路四新技術適宜性評價體系的構建原則

近些年，我國城市化進程不斷加快，碳排放數量也在迅速增長，交通系統的碳排放量已經成為第一大耗能因素。在此背景下，選用適宜性較強的四新技術降低交通系統的碳排放量尤為重要。因此，需要建立符合實際情況的適宜性評價體系，該體系構建原則如下：

一是科學性原則。四新技術評價體系在選擇指標中必須要遵循科學發展規律，以當前的成熟理論為指導，其評價指標必須要存在明確含義，并且具有一定代表性，能夠明確反映出綠色公路發展的各個方面，符合國家當前可持續發展戰略，兼顧生態與人類的協調發展。

二是系統性原則。所制定的評價指標要與評價目的具有極強的關聯性，而且各個指標間需要處于獨立狀態，并以綠色為發展主題，從不同的影響因素進行考察，進而形成一個完成的結構。

三是可行性原則。在構建評價指標體系時，所設置的指標應當能夠直接反映真實情況，并且獲得難度不高，數據來源可以選擇現場調查、國家統計局數據、相關部門所發布的數據，確保數據的真實性以及有效性。

四是穩定性原則。四新技術的適宜性評價指標需要具有較強的穩定性，能夠對綠色公路進行全面的、連續的評價，對建成后綠色公路發展情況進行全面預測。

五是綜合性原則。在所構建的評價體系中，需要存在多方面影響因素，遵循定量、定性相結合的原則，各個指標存在較為明顯的層級排列，確保在存在聯系的同時又處于分離狀態，并對多類型、多標準的指標進行綜合性分析，進而達到最佳適宜性評價結果[1]。

3 基于熵值法綠色公路四新技術適宜性評價的具體方法

3.1 指標體系構建

綜合上文中“四新”技術評價指標體系的構建原則，通過對我國目前多個省份的綠色公路建設情況進行調查后發現，當前各個省份綠色公路已初具規模，存在數量較多的景觀、低碳、生態公路等示范工程，其利用了多種不同四新技術理念。根據我國南部省份印發的相關文件，結合公路工程自身特點、施工工藝、資源消耗，其指標體系構建應當從公路自身壽命出發，將保護環境、提高資源利用率、降低資源消耗、建立舒適公路環境作為目標，建立指標體系。并從成果創新、經濟效益、安全智慧、節能減排、適宜性、維護管理6個方面對四新技術開展評價，此體系存在6種一級指標以及18種二級指標，最終評價標準存在3種等級，具體指標體系如表1。

表1 指標體系內容

3.2 賦權方法

基于上述指標體系，可發現指標與指標的重要性有明顯的不同，所以在進行評價時，需要對其重要性大小進行刻畫，而此種方法便是賦權方法，權重系數代表了此分項指標對整體目標的貢獻度，權重系數的合理性直接關系到評價體系的最終評價結果。通常，賦權方法分為兩種，具體如下[3]：

一是主觀賦權。此種方法需要由專家根據自身經驗來確定權重系數，常用方法有頭腦風暴、層次分析、德爾菲法。

二是客觀賦權。此種方法是以實際數據為基礎形成權重系數，常用方法有主成分法、熵值法以及均方差法[4]。

由于該文評價體系是在熵值法計算的角度確立的，所以該文選擇使用客觀賦權中的熵值法進行作為賦權方法。為方便權重系數的計算，該文以LikertScale五級法進行調查后對上文指標進行打分，具體分值為1、2、3、4、5，分別代表該指標可有可無、該指標與評價目的有關、該指標為一般指標、該指標為重要指標、該指標為關鍵指標，這能夠滿足打分需要[5]。

3.3 熵值法

熵值法是德國著名物理學者Boltgman所提出的，后續美國數學家Wiener基于此熵值法提出了應用更為廣泛的信息熵，當前此種方法已經應用到了社會各個領域中。其根本目的是利用指標含義來對信息的有效性以及價值進行判斷，屬于客觀性較強的方法，能夠客觀、公正地進行評價。采用熵值法進行計算前，應當對相關數據進行歸一化處理，最大限度降低指標分值對于計算結果的影響，減少熵值計算的難度。技術人員可以將表1數據庫中的奇異數值進行優化，為所有指標數值設定范圍，舍棄范圍外的數據（比如去掉最大值與最小值）以此提高后續熵值計算的準確性。熵值計算的具體步驟如下，當評價體系中存在n個不同評價對象，并且存在m個不同評價指標時，會產生類似于表1指標體系的數據庫，再利用五級法將數據庫中所表示的指標進行標準化、量化，最后利用公式（1）計算出各個指標的權重[6]。

式中，S——該指標所得出的熵值；K——正常數，也叫作玻爾茲曼常數，其數值通常大于零。基于熵值計算公式，可對因素偏差進行計算，若因素對于創新的影響越小，那么其熵值計算結果越接近于無序狀態，基于此特點。技術人員可利用公式（2）進行計算，如果結果g異常，則代表該因素偏差較大[7]。

3.4 權重計算

權重值指的是該項指標在整體的重要程度，其計算公式如下：

式中，G——中等級別評價標準的權重；L——最低級別評價標準的權重，根據表1數據，可得出其權重內容如表2。

表2 權重內容

4 結論

綜上所述，該文基于熵值法建立了對于綠色公路四新技術的評價指標體系，其指標評價方向為6種分別為成果創新、經濟效益、安全智慧、節能減排、適宜性、維護管理，并基于上述6方面進行了18個二級指標，以3種評價標準進行評價，使用了LikertScale五級法將所有指標進行量化，基于熵值法公式測定出指標權重，其中成果創新權重值0.23，經濟效益權重值0.11，安全智慧權重值0.19，節能減排權重值0.21，適宜性權重值0.13，維護管理權重值0.06。根據該指標評價體系，交通運輸建設企業以及相關管理人員可以在選擇四新技術中使用該指標評價體系對新技術進行評價。