（管理科学与工程专业论文）基于证据理论和群决策的建筑产品生命周期环境评价研究.pdf

基于证据理论和群决策的建筑产品生命周期环境评价研究 摘要 建筑产品生命周期环境评价受到众多不确定性因素的影响，本文着眼建筑产 品生命周期的各个阶段，根据各阶段所消耗的资源及其对环境的影响，建立了建筑产 品生命周期环境影响评价指标体系，针对指标度量的不确定性和模糊性，利用证据 理论方法能够较好地处理定性指标的优点，研究了基于证据理论和群决策的建 筑产品生命周期环境评价问题。针对群决策中专家权重这一重要影响因素，研 究了以专家知识水平来衡量专家权重的多目标决策方法。通过分析建筑产品在 其生命周期各个阶段对环境的影响，构建了一套由4 个一级指标和1 8 个二级指 标构成的建筑产品生命周期环境影响综合评价指标体系，运用群决策方法确定 其指标权重，同时进行了专家权重变化对建筑产品生命周期环境评价指标权重 的灵敏度分析，建立了基于证据推理算法的评价方法体系。以某大学校园的四 种建筑物选择为案例，用不同风险类型的效用函数来反映不同评价主体的偏好， 分别从公众、设计者和业主、开发商和承包商三类评价主体对建筑物的环境影 响进行了评价，并给出了最终选择结论，从而为合理评价与解决建筑产品生命周 期内存在的环境问题提供决策支持。 关键词：建筑产品；生命周期；专家权重；证据理论；群决策；环境评价 b u i l d i n ge n v i r o n m e n t a l l i f ec y c l ea s s e s s m e n t b a s e do ne v i d e n t i a lr e a s o n i n ga p p r o a c ha n dg r o u p d e c i s i o nm a k i n g a b s t r a c t b u i l d i n ge n v i r o n m e n t a ll i f ec y c l ea s s e s s m e n t i sa f f e c t e db yan u m b e ro f u n c e r t a i n t i e s i nt h i sp a p e r ，e n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n ti n d i c a t o r s a l ee s t a b l i s h e d b a s e do nt h en a t u r a lr e s o u r c e sc o n s u m e da n dt h ei m p a c to nt h ee n v i r o n m e n tn lv a r i o u s s t a g e so fl i f ec y c l eo fab u i l d i n gp r o d u c t f o rt h eu n c e r t a i n t ya n d a m b i g u i t yo fi n d i c a t o r s f o fm e a s u r e m e n t t h em e r i t st h a te v i d e n t i a lr e a s o n i n ga p p r o a c hc a nd e a lw i t ht h eq u a l i t a t i v e i n d i c a t o r sb e t t e ra l eu s e dt os t u d yt h eb u i l d i n ge n v i r o n m e n t a ll i f ec y c l ea s s e s s m e n tb a s e d o ne v i d e n t i a lr e a s o n i n ga p p r o a c ha n dg r o u pd e c i s i o nm a k i n g f o r t h ew e i g h to fe x p e r t si n g r o u pd e c i s i o nm a k i n g ，t h i si m p o r t a n ti n f l u e n c i n gf a c t o r s ，t h em u l t i 。o b j e c t i v ed e c i s i o n - m a k i n gm e t h o dt h a tm e a s u r e st h ee x p e r t s w e i g h tb yt h el e v e lo fe x p e r t s k n o w l e d g ei s s t u d i e d b ya n a l y z i n gt h ee n v i r o n m e n t a li m p a c to ft h eb u i l d i n g s i nv a r i o u ss t a g e so ft h e i r l i f ec y c l e ，ac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mc o n s i s t i n go fas e to ff o u ro n e - l e v e l i n d i c ：a t o r sa n de i g h t e e nt w o 1 e v e li n d i c a t o r si sc o n s t r u c t e d t h eg r o u pd e c i s i o n - m a k i n g m e m o dt od e t e r m i n et h ei n d e xw e i g h ti su s e d a tt h es a m et i m e ，t h es e n s i t i v i t ya n a l y s i st h a t t h ec h a n g eo ft h ee x p e r t s w e i g h ti sb a s e d o nt h ew e i g h t so ft h eb u i l d i n ge n v i r o n m e n t a ll i f e c y c l ee v a l u a t i o ni n d i c a t o r si sd o n e t h ee v a l u a t i o nm e t h o d o l o g ys y s t e mb a s e do n e v i d e n t i a l r e a s o n i n ga p p r o a c hi se s t a b l i s h e d t h es e l e c t i o no ff o u rb u i l d i n g si na u n i v e r s i t yc a m p u s1 s u s e df o rac a s e w i t hd i f f e r e n tr i s kt y p e so fu t i l i t yf u n c t i o nt or e f l e c tt h ep r e f e r e n c e so ft l l e d i f f e r e n ts t a k e h o l d e r s ，e n v i r o n m e n t a li m p a c tb r o u g h tb ye a c hb u i l d i n g i se v a l u a t e d r e s p e c t i v e l yf r o mt h ep u b l i c ，d e s i g n e r sa n do w n e r s ，d e v e l o p e r sa n dc o n t r a c t o r s ，a n dt h e f i n a lc h o i c ei sg i v e n i tf a c i l i t a t e st h er e s o l u t i o no fe n v i r o n m e n t a li s s u e si nb u i l d i n gl i f e c y c l e k e y w o r d s ：b u i l d i n g ；l i f ec y c l e ；e x p e r t sw e i g h t ；e v i d e n t i a lr e a s o n i n g ；g r o u pd e c i s i o n m a k i n g ；e n v i r o n m e n t a la s s e s s m e n t 插图清单 图2 1 建筑产品生命周期阶段分析7 图3 1 专家权重确定流程图1 3 图3 2 专家水平评价体系框架示意图1 4 图3 3 专家个人兴趣指标体系示意图16 图4 1 建筑产品生命周期环境评价指标权重群决策流程1 9 图4 2 环境评价二级指标个体权重与群权重比较2 1 图4 3 环境评价一级指标个体权重与群权重比较2 l 图4 4 三种专家权重对应的环境评价二级指标权重比较2 3 图4 5 三种专家权重对应的环境评价一级指标权重比较2 3 图4 6 改变前和改变后专家权重对比图2 4 图5 1 建筑产品生命周期环境影响评价i d s 系统结构图2 7 图5 2 风险中性型效用曲线2 7 图5 3 风险保守型效用曲线2 9 图5 - 4 风险冒险型效用曲线3 0 表格清单 表2 1 建筑产品生命周期环境评价指标体系。8 表3 1 专家水平评价指标体系指标评价等级1 6 表3 2 专家关于3 个三级指标自评打分情况1 6 表3 3 专家水平评价指标体系第五个指标二级指标打分情况1 6 表3 4 专家水平评价指标体系一级指标打分情况1 7 表3 5 专家水平评价指标体系三级指标评价值l7 表3 6 专家水平评估指标体系二级指标评价值1 8 表3 7 专家水平评估指标体系一级指标评价值1 8 表4 1 建筑产品生命周期环境评价中社会经济环境的二级指标重要性得分1 9 表4 2 专家关于二级指标重要性评价及二级指标最终权重值2 0 表4 3 专家关于一级指标重要性评价及一级指标最终权重值2 0 表4 4 三种差异专家权重对应的环境评价二级指标权重2 2 表4 5 三种差异专家权重对应的环境评价一级指标权重2 2 表5 2 从公众角度对各个方案p 指标的信度评价2 7 表5 3 从公众角度对各个方案b 指标的信度评价。2 8 表5 6 从公众角度对各个方案的信度评价2 8 表5 7 从公众角度的一级指标平均值效用评价2 9 表5 8 从公众角度的建筑产品方案整体效用评价2 9 表5 - 9 风险保守型和冒险型的平均效用最终评价3 0 表5 1 0 从公众角度三组不同差异专家权重下平均效用评价3 1 表5 1 1 风险保守型情况下三组不同差异专家权重下平均效用评价3 1 表5 1 2 风险冒险型情况下三组不同差异专家权重下平均效用评价3 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得金飕业太堂 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 一鹕干 浓 签字日期：& 砂7 啤乒月涉日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金壁王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权盒壁王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 一签名琢州良 签字日期：a 咖年年月；没日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师躲砂专 签字日期：f o 年y 月矽咱 电话： 邮编： 特别声明 本学位论文是在我的导师指导下独立完成的。在研究生学习期间，我的 导师要求我坚决抵制学术不端行为。在此，我郑重声明，本论文无任何学术 不端行为，如果被发现有任何学术不端行为，一切责任完全由本人承担。 4 0 学位论文作者签名：歹队江藩乙 签字日期：2 0 1 0 年4 月1 日 致谢 值此论文完成之际，首先衷心感谢我的导师江兵教授，从论文的选题，论 文的撰写，直至最后的修改和定稿无不倾注了导师的心血。江老师在我三年的 攻读研究生阶段，始终给予我严格的指导和不倦的教诲，每当学生在生活和学 业上遇到困难时，江老师总是给予我真诚的帮助和支持，给予学生克服困难的 信心，我取得的点滴进步，从治学到为人，都离不开导师的教导，在此，谨向 江老师表示最诚挚的感谢和敬意! 合肥工业大学建筑设计研究院杨成斌老师对我的研究工作和论文提出了很 多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。 同时，真诚感谢管理学院的全体老师，他们的教诲为本文的研究提供了理 论基础。感谢决策所刘心报老师、方必和老师、刘林老师、裴风老师、程浩老 师在这三年对我的无私指导。 我也要深深地感谢我的各位同窗好友，是他们真诚的支持和帮助，让我度 过了充实而愉快的研究生生活。 我还要感谢我的家人、亲友，感谢他们的支持和鼓励，感谢他们的关心和疼爱。 最后，我真诚祝福那些三年来在我生命中出现过的所有的人，祝福他们幸福安康， 事业有成。 作者：耿江波 2 0 1 0 年3 月 第一章绪论 1 1 研究的意义及国内外研究现状 1 1 1 选题的意义 衣食住行是人们最为关注的，其中住就是指各种建筑物，同时其他三个与 建筑物也密不可分，建筑物在人们的生活中扮演着非常重要的角色。随着时代 的发展，环境问题被世界各国提到了议事日程。在现实生活中，我们经常会考 虑这些问题：这里该不该建座立交桥。如果要建应该建什么样的立交桥，选在 什么地方建造比较好，何时建，何时完工，对周围有什么影响；如果不应该建， 那应该建什么样的建筑物才可以改善交通或者规划其他方案。建设项目一般会 引起项目所在地自然环境、社会环境和生态环境的变化，对环境状况、环境质 量产生不同程度的影响【l 】。上述问题说明在建造建筑产品前，要对建筑产品方 案进行选择，要考虑建筑产品对环境的影响。目前针对建筑产品环境评价主要集 中在对建筑产品的施工阶段以及回收处理阶段进行环境评价，而对建筑产品在其生命 周期阶段的其他阶段对环境造成的影响很少涉及。本文着眼建筑产品生命周期的各 个阶段，针对环境影响因素的不确定性和模糊性，研究基于证据理论和群决策 的评价方法体系。期望通过本文的研究，能够促进我们更加全面地认识建筑产品 对环境所造成的影响，更有利于对建筑产品方案做出科学的决策。 1 1 2 国内外研究现状 环境评价是按照一定的评价标准和评价方法，评估环境质量的优劣，预测环境质 量的发展趋势和评价人类活动的环境影响【2 】。1 9 6 4 年在加拿大召开的国际环境质量评 价会议上提出了“环境影响评价 【3 】。环境影响评价首先于1 9 6 9 年1 0 月在美国开始实 施，1 9 7 0 年美国开始实施制定“国家环境政策法”，正式开始执行e i a ( 环境影响评价) 制度，其规定大型工程兴建前必须编制环境影响报告书，各州也相继建立了各种形式 的有关制度【4 】。从此，各国相继开展此项工作，北美、西欧、日本和东南亚一些发展 中国家，都以多种形式将环境影响评价纳入法制化的轨道p j 。我国的环境评价开始于 2 0 世纪7 0 年代，1 9 7 9 年我国公布了中华人民共和国环境保护法( 试行) 。尽管各国 的环境评价制度和方法有所不同，但最终目的都是保护地球环境，实现可持续发展。 在环境评价方面，人们越来越注重产品整个生命周期对环境的影响，这有助于人们更 加全面地做好环境保护工作。生命周期评价( l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ，且p l c a ) 的思想 萌芽最早出现于2 0 世纪6 0 年代末至7 0 年代初，经过近4 0 年的发展，目前已纳为环境管 理系列标准，从而成为国际上管理和产品设计的一个重要支持工具，其广泛应用于各 个领域，如工业企业部门、政府环境管理部门和国际组织以及消费者组织或者消费者 群体等等【6 j 。生命周期评价关注产品从原材料的获取一直到产品的报废回收整个生命 过程中对环境所造成的影响，有利于对产品整个生命周期的环境监测，有利于采取有 效的措施实行事前控制。 在建筑产品环境评价方面，国际上推行绿色生态建筑评价，就是要求从建筑产品 建造到报废回收整个过程，其对环境的影响要满足一定的标准。各个国家针对本国的 国情制定了各自的评价标准体系1 7 】，目前国外比较有影响、应用比较广泛的绿色生态 建筑评价体系主要包括英国的b r e e a m 体系、美国的l e e d 计划和日本的c a s b e e 系统。 英国建筑研究组织环境评价法( t h eb u i l d i n gr e s e a c he s t a b l i s h m e n te n v i r o n m e n t a l a s s e s s m e n tm e t h o d ，简称b r e e a m ) 是于1 9 9 0 年制定的，是世界上第一个绿色生态 建筑评价体系，它评价建筑产品的整个生命周期，并且依据评价总分给予建筑物合格、 良好、优良、优异四个级别的评定，最后授予被评价建筑正式的“等级证书”。其评 价体系中的项目主要有能源、交通、污染、材料、水资源、土地使用及其生态性、康 居和管理等方面。美国能源及环境设计先导计划( 简称l e e d ) 始创于1 9 9 5 年，它从 建筑全寿命周期的视角对建筑整体的环境性能进行评价，其评价体系中的项目主要有 建筑场地的可持续性、水资源有效利用、能源和大气环境、材料和资源、室内环境质 量、创新得分和参与人员资格等方面。日本于2 0 0 3 年创立了建筑物综合环境性能评 价系统c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n ts y s t e mf o rb u i l d i n ge n v i r o n m e n t a le f f i c i e n c y ( c a s b e e ) ， 其以提升建筑物的环境效率为目蒯7 】，其评价体系中的项目主要有室内环境、服务质 量、室外环境、能源利用、资源与材料和用地外环境等方面。 中国台湾地区于1 9 9 9 年推行了生态建筑评价体系，其评价体系中的项目主要有 生态、节能、减废和健康等方面。中国内地评价体系于2 0 0 1 年9 月出版了中国生 态住宅技术评估手册，其评价内容主要为小区环境规划设计、能源与环境、室内环 境质量、小区水环境和材料与资源等方面。同时在总结近年来我国绿色生态建筑方面 的实践经验和研究成果的基础上，借鉴国外的先进经验，制定了绿色建筑评价标准 g b t5 0 3 7 8 2 0 0 6 ) ，其评价体系中的项目主要有节地与室外环境、节能与能源利用、 节能与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理等方面。不难看 出，这些建筑产品环境评价体系大部分都是从建筑产品的生命周期角度来展开，并且 制定了相应的评价项目，但是，由于建筑产品生命周期的复杂性、数据的精确度及数 据的难以获得性，在操作过程中往往是经过了大量简化，对于建筑产品生命周期环境 影响评价还是难以做到全面。 除了上述关于建筑产品生命周期环境影响评价的实践，学术界对相关理论与方法 的探索和研究仍在不断深入，主要有以下几类研究工作： ( 1 ) 对建筑产品生命周期能源消耗的分析研究。这类研究主要分析了建筑产 品在整个生命周期中消耗能源的种类和数量。g r e g o r ya k e o l e i a n 和c h r i s s c h e u e r 等人佟j 对一所大学里新建的建筑物进行了生命周期能源的定量分析，同 时讨论了在建立复杂动力系统生命周期模型时所遇到的困难并且讨论了其在将 来建筑设计实践中的应用；y g y o h a n i s 和b n o r t o n l 9 j 对一栋办公大楼生命周期 2 能源消耗进行了定量分析，对于缺乏准确可靠数据的情况，提出了采用含能源 和资金费用变量为建筑参数的函数来解决问题；r h c r a w f o r d 和g j t r e l o a r 等人 d o 对建筑产品中的光电系统进行了生命周期的能源定量分析，并且提出了比较 好的节约能源的建筑产品光电系统设计和管理的新视角；n h u b e r m a n 和 d p e a r l m u t t e r 1 1 】对建筑材料生命周期的能源消耗情况进行了定量分析； o s m a n a y a t 和n o r m a n b r y a na 等人1 1 2 对建筑产品的能源系统生命周期进行了 分析，并且结合能源仿真、生命周期评价和运作研究技术方法提出了优化模型。 ( 2 ) 对建筑产品生命周期材料消耗的分析研究。b r u c el i p p k e 和j i mw i l s o n 等 人【1 3 】对可再生的建筑材料进行了生命周期分析。e d u a r d op e r i sm o r a t l 4 】对当前城 市化进展和建筑产品对环境的影响进行了分析，并且分析了建筑材料的生命周 期。 ( 3 ) 对建筑产品生命周期费用消耗的分析研究。k a r i ng a b e l 和p e t e rf o r s b e r g 等人【l5 】对建筑产品生命周期进行分析时考虑了费用的问题。 ( 4 ) 对建筑产品生命周期评价方法的研究。n e r i j ab a n a i t i e n e 和a u d r i u s b a n a i t i s 等人【l6 j 对建筑产品生命周期进行方案选择评价，通过对不同住宅量化指 标的计算最后得出了一个最优的住宅方案；a n d e r sc s c h m i d i t 和a l l a na j e n s e n 等人【1 。7 】【1 8 】对用特殊材料做的建筑产品进行生命周期比较分析研究；b o n n ed o n g 和c h r i s t o p h e r 等人【坶】通过对建筑产品生命周期的研究，提出了修复建筑产品来 减少对环境影响的建议；z a v a d s k a se 和k a k l a u s k aa 等人【2 0 】建立了一个分析模 型系统框架，旨在让建筑产品的使用者和参与者能够意识到建筑对环境的影响； 张智慧等人2 1 】【2 2 】【2 3 1 通过收集相关精确数字的资料，对建筑产品生命周期环境 影响进行了定量的评价；o y e s h o l af k o f o w o r o l a 和s h a b b i rh g h e e w a l a 2 4 j 对一栋 商业办公楼进行了生命周期的定量分析；g r a c ek c d i n g t 2 5 】提出在建筑产品概 念设计前就要进行环境评价，这样能够将环境影响减小到最低限度，同时也提 出将建筑产品环境评价方法看作为一种设计工具以及重视环境评价中权重的确 定；a s aj o n s s o n 26 】围绕建筑产品生命周期对比了六种评价方法的优缺点，分析 了这六种方法的使用范围以及如何实现优势互补。n e r i j ab a n a i t i e n e 和a u d r i u s b a n a i t i s 等人【l6 】针对建筑产品生命周期环境评价涉及到多个评价主体的情况，提出要 对评价主体进行区分，但没有具体说明：m i k am a r t t u n e 和r a i m op h a m a l a i n e n 等人 口7 】根据各自不同立场将评价主体分为意见相反的两组，并采取面对面的采访交流得出 两组的评价；g e o r g i o se p a v l i k a k i s ，v a s s i l i o sa t s i h r i n t z i s 等人【2 8 】根据评价主体的兴趣 和偏好，将评价主体分成权重不同的六组对生态系统管理现状进行评价。 通过对以上文献的检索分析我们可以看出，目前对建筑产品生命周期的评 价主要集中在定量研究方面，这是因为人们还没有找到合适的方法来有效处理 环境评价中指标模糊性和不确定的问题。使用的定量分析数据主要来自实际调 查以及通过类比的方法得到，例如根据具体的评价实物实体来确定楼板、墙砖 等对环境的影响。定量方法虽然比较客观，但是对于实际应用来说，我们只能 得到非常有限的数据，这就给实际应用带来很大困难。其次方案评价大多局限 于建筑产品生命周期的某个或某几个阶段，没有贯穿建筑产品整个生命周期， 因而评价结论是不全面的。再者，目前的研究大多没有明确或区分评价主体， 同时从不同主体的多视角评价也尚未所见。 1 2 本文研究内容和思路 1 2 1 研究内容 建筑产品生命周期环境评价本身是一个多准则多属性决策问题，但由于建 筑产品复杂性的特点，致使这样的决策问题具有很多的模糊性和不确定性。证 据推理是近几年发展起来的能够较好地处理人们认识中的不确定性和主观感觉 的新的决策方法，已在很多方面得到了应用，而且也取得了比较好的效果 f 2 9 卜【3 8 l 。鉴于目前建筑产品生命周期环境评价的研究现状和存在的不足，本文 旨在研究建立基于证据理论和群决策的建筑产品生命周期环境评价方法体系， 结合建筑产品环境评价的特点，研究建筑产品生命周期环境评价指标权重确定 的群决策方法，包括群决策中的专家自身权重的确定。以某大学拟建的四种建筑 物即教学楼、图书馆、体育馆、校内学生实习基地方案选择为例，分别从公众、设 计者、开发商、承包商和业主等不同主体角度，运用建立的模型对建筑产品生 命周期环境评价进行实证研究。根据上述研究内容，本文结构安排如下： 第一章绪论，主要介绍本文选题的意义以及国内外研究现状和本文所要做 的主要研究工作； 第二章建筑产品生命周期环境评价的证据理论评价体系，首先分析建筑产 品生命周期环境评价的特点，然后基于建筑产品生命周期并且结合案例环境评 价的实际情况，建立相应的证据理论评价体系； 第三章建筑产品环境影响评价专家权重的确定，首先分析建筑产品生命周 期环境评价对参与评价决策专家的要求，在此基础上，建立专家水平评价指标 体系，进而建立专家权重确定的多目标决策模型，并且进行相应的实证研究； 第四章建筑产品生命周期环境评价指标权重群决策，主要采用群决策的方 法来确定建筑产品生命周期环境评价指标的权重，此外，为了了解专家权重变 化对指标权重的影响，按专家之间的权重大小，分为大差异组、小差异组、无 差异组三种情况，分析专家权重变化对建筑产品生命周期环境评价指标权重的 影响，并且通过实证研究说明该方法的具体应用及其有效性； 第五章建筑产品生命周期环境评价案例研究，主要运用本文建立的建筑产 品生命周期环境评价体系进行实证研究，包括从不同的主体角度对建筑产品生 命周期环境影响进行评价和分析，以及专家权重变化对建筑产品生命周期环境 影响评价结果的灵敏度分析； 4 第六章结论与展望，主要是对本文工作进行总结，对后续的研究工作进行 展望。 1 2 2 研究思路 建筑产品生命周期环境评价包含环境指标的识别、环境指标权重的确定、 环境评价层次结构指标值的集结、环境评价方案的排序、环境评价结果分析以 及反馈。环境指标识别的目的是建立环境评价指标体系，本文在环境指标识别 阶段主要是根据建筑产品生命周期各个阶段的一般情况，并借鉴已有的研究成 果来确定环境评价指标。在环境指标权重确定方面，由于评价内容涵盖建筑产 品的整个生命周期，需要运用多方面的专业知识，因此本文采用群决策方法。 另一方面，专家在进行评价时或多或少会受到自身知识、经验以及个人偏好的 影响，因此，群决策中也要对专家的水平进行评价，尽量减弱由于专家水平差 异性对环境评价指标权重的影响，本文对专家水平评价主要包含专家的专业水 平、知识结构、从业经验、个人偏好等几个方面，进而建立专家权重确定的多 目标决策模型。环境评价层次结构指标值的集结，主要是采用证据理论中信度 结构进行集结，并通过对不同评价主体赋以不同效用来体现从不同立场所做出 的评价。 综上所述，建立基于证据理论和群决策的建筑产品生命周期环境评价方法 体系的思路如图1 - 1 所示。 环境指标的识别及分析 环境指标权重的确定卜一专家权重的确定 环境评价层次结构 指标值的集结 环境评价结果及灵敏度 分析 图1 1 基于证据理论和群决策的建筑产品生命周期环境影响评价思路 5 第二章建筑产品生命周期环境评价的证据理论评价体系 2 1 建筑产品生命周期环境评价的特点 生命周期评价是指对一种产品及其包装物、生产工艺、原材料、能源或其他某种 人类活动行为的全过程，包括原材料的采集、加工、生产、包装、运输、消费和回收 以及最终处理等，进行资源和环境影响的分析与评价1 3 训。建筑产品在建造与使用过程 中有大量的物耗和能耗，还会对生态环境造成不同程度的，必须对这些因素进行识别 评价，以寻找到对环境造成影响最小的建筑产品方案。 目前建筑产品环境评价主要集中在对建筑产品的施工阶段以及回收处理阶段进 行环境评价，忽视了建筑产品在其生命周期阶段的其他阶段对环境造成的影响，实际 上，建筑产品在其生命周期的各个阶段都对环境造成一定的影响，建筑产品生命周 期环境评价，就是要考虑从获取原材料、生产、使用直至最终处置的环境因素和潜 在影响【6 】。因此，建筑产品生命周期环境评价的特点有： ( 1 ) 建筑产品生命周期环境评价，关注建筑产品从建筑材料的获取到生产 阶段、施工阶段、运营维护阶段、回收处理阶段整个生命周期的环境问题，建 筑产品生命周期环境评价覆盖面非常广，这就给评价工作带来了相当大的难度， 需要寻找合适可行有效的评价方法来进行评价。 ( 2 ) 建筑产品生命周期环境评价涉及到多方面评价主体的立场，从不同评 价主体立场评价会得出不同的评价结果，为了更全面地评价建筑产品生命周期 环境影响，需要分不同的评价主体立场来进行建筑产品生命周期环境影响评价， 相应地，还要考虑如何综合不同立场的分析结果。 ( 3 ) 建筑产品生命周期环境评价专业技术性非常强。一是评价内容涉及到 建筑产品的整个生命周期，而建筑产品的各个阶段包含的专业技术知识以及对 环境的影响都是不同的；二是评价标准不仅涉及到大量的专业技术知识，而且 还涉及到很多人文经济知识。 ( 4 ) 建筑产品的全生命周期评价的特点，决定了建筑产品生命周期环境评 价指标的很多数据是很难得到的，且许多因素没有统一量度的量纲，这就需要 借助合适的评价方法描述和处理专家的知识和经验，这就增加了更多的不确定 和模糊性。 2 2 建筑产品生命周期环境评价指标建立 在实施建筑产品生命周期环境评价之前，必须对评价指标进行识别。建筑产品生 命周期评价指标识别就是对建筑产品在其整个生命周期内对环境造成影响的因素进 行全面的分析，按其在整个过程中产生的原因和表现特点进行识别和定义，对影响指 标进行科学合理的归类分析。为此，我们需要首先明确建筑产品所经历的生命阶段， 6 并据此对评价指标进行识别。 建筑产品生命周期的每个阶段可以描述为材料的获取和生产、建造、运营维护、 回收处理四个阶段【4 0 1 1 4 ，如图2 - 1 所示。 ( 1 ) 建筑材料的获取和生产阶段：即获取和生产建筑所需的沙石、水泥、钢材 等，其对环境的直接影响可表现为使自然资源减少； ( 2 ) 建筑施工阶段：其对环境的直接影响可表现为使土地、植被、地表水等资 源减少，并产生建筑废弃物； ( 3 ) 运营维护阶段，其对环境的直接影响可表现为水、电等能源消耗，一般要 采取隔热、保温、减噪等措施以尽可能减少对环境的影响和破坏； ( 4 ) 建筑产品回收处理阶段：建筑垃圾的运输、回收与处理。 图2 - i 建筑产品生命周期阶段分析 明确了建筑产品生命周期各个阶段以后，就需要对各个阶段的环境影响因素进行 识别。由于上述分析主要涉及各种资源等硬环境，而建筑产品的使用价值也会影响社 会经济等软环境，建筑产品在其生命周期内对环境造成的影响包括两个方面：自然环 境方面和社会经济文化环境方面。自然环境方面包括两个方面，一是自然物质环 境方面，主要包括各种能源资源的消耗，二是自然生态环境方面，主要包括噪 声等对自然生态环境的影响；社会经济文化环境方面主要包括两个方面，一是 社会文化环境方面，主要包括对公众健康和公众安全的环境影响，二是社会经 济环境影响，主要包括所消耗的费用等方面【4 2 。5 1 1 。 由于建筑产品功能特点不同，针对不同建筑产品所建立的生命周期环境评价指标 体系也是不同的。具体操作步骤为： 1 ) 针对具体的建筑物，根据其生命周期阶段具体分析其对环境造成影响的因素， 并进行分类和归纳。 2 ) 由相关领域专家对已归纳的影响因素进一步分析以找出主要的影响因素。 3 ) 将分阶段分析结论和专家经验进行整理和综合，结合证据理论评价指标体系 建立的一般原则，建立建筑产品生命周期环境评价指标体系。 根据本文的大学建筑产品实际情况，建立大学建筑产品环境评价指标体系，如表 2 - 1 所示。 自然物质环境主要是包括各种物质资源消耗的指标，表2 - 1 中所列的自然物质环 境子指标为大学教学楼在其生命周期的整个过程中所消耗的物质资源和能源，其中材 7 料资源主要包括砂石、木材、水泥、钢材、玻璃、沥青等，其他资源和能源主要指有 可能涉及到的一些用量很少的资源和能源。 自然生态环境指标主要是根据建筑物对生态环境造成的影响而设定。在这里我们 主要考虑建筑物对生态环境所造成的不良影响。 社会文化环境主要是涉及到建筑物对社会和文化所造成的影响。这里的影响要区 别看待，对于公众接受度，容易接受的为好；对于公共安全和公众健康，如果建筑物 有存在对人身安全和人类健康造成威胁的因素，那么相应的指标评价就较差。社会经 济环境主要涉及到建筑物对社会经济所造成的影响。这里的影响也要区别对待，对于 就业机会，如果建筑物的建立有利于当地就业机会的增加，则该指标评价就较好；对 于对周边房地产业的影响，本文界定的含义是对当地房地产业发展的影响，若能起带 动作用，则该指标评价就较好；对于回收程度，如果回收程度较高，则该指标评价就 较好。 自然物质环境类和自然生态环境类子指标都是成本型指标，而社会文化环境类和 经济环境类子指标，则要根据建筑物在促进社会发展方面所起的作用来考虑其优劣程 度。 表2 1 建筑产品生命周期环境评价指标体系 社会文化环境社会经济环境 自然物质环境( p ) 自然生态环境( b ) w b ( c ) w ( e ) w e 土其对周 公公公 对周 回 材其对周就 天对地边栖众 共 众边房 收 地水 料 他 煤 电 石他边植 业 资资资力然 下水 息动接安健 地产程 资炭油能被的机 源 源源 p 6 气的影物的受全康业的度 源 p 源影响会 p lp 2 p 4 饧 p 8响b 1 影响度 c 2c 3 影响e 3 p 3 p 9b 2e l 修饧吩饧修 b 3c 1 w e ： e 2 修 吻饧 咯 鸭 2 3 基于信度结构的证据理论评价体系 由于建筑产品施工复杂性特点，在表2 - 1 的指标体系中，有很多指标是定性的或 者是很难得到准确数据的，例如施工过程中遭遇洪水、暴雨而造成材料的消耗；对地 形、地质等环境条件的了解不够而造成对生态的破坏，对这类指标的估计值往往采用 “大概 、“可能”、“也许 等带有概率性的语言修饰后来表示。当依靠专家来对指标 进行量化考核时，专家对各项指标的评价可能不是完全的肯定或者否定，也不一定把 某个评价指标归为一个等级。例如某专家对某个指标评价认为非常好的程度为 2 0 ，认为好的程度为5 0 ，认为不好的程度为3 0 ，各程度评分和为1 。这在 证据理论中叫做完全信息。由于信息的缺乏或者信息的模糊性，对于某些指标 的评价很难做到完全信息评价。例如某专家对某个指标评价认为非常好的程度 为4 0 ，认为好的程度为3 0 ，认为不好的程度为2 0 ，还有1 0 不知确定为哪个 等级。这就出现了评价信度和小于l ，这种状况在现实生活中很普遍，这种评价 的方法和评价的思维习惯也符合人们的实际评价情况。 在证据理论【5 2 h 5 7 1 中，人们对某一基本指标( 不再被分解的指标) 所能认识到的可 能结果用集合日表示，称为辩识框。有一组针对日的证据( 通常是专家的模糊评语) ， 就可以在日上产生一个基本信度函数，它反映了根据该组证据对日可识别的各个命题 所赋予的真值。在多目标评价决策中，每个基本指标都有一组相对应的证据，用证据 合成法则来合成依据每组证据所得到的信度函数，该合成信度函数可视为关于各个基 本指标证据的联合作用。 设父指标e 的子指标为q ( 扛l ，三) ，e = ( e l ，e 2 ，e l ) ，其相应权重 w = ( w l ，w 29 o 9 w l ) ，满足 三 ：嵋= l ，0 w ，1 ( 2 - 1 ) 百 由关于丘的基本信度函数得到e 的合成信度函数，证据推理合成步骤为： ( 1 ) 对各项指标定义评语等级日= ( 且，乜，巩) 及相应的效用值“( 4 ) ； ( 2 ) 确定评价对象b , q = 1 ，m ) 关于指标乞( f = l ，上) 的基本信度分配 s ( q ( 马) ) = ( 以，成。( 马) ) ，疗- - 1 ， 7 ) ，i = l ，= 1 ，m ， ( 2 2 ) 成，( 蜀) 表示方案马在指标乞上的评价等级为峨的信度，尾，( 岛) o 且成，( 局) 1 。 若成。，( 马) 驴型瓮游巷揣器篙揣尸 协 如果p ( 马 反) 0 5 ，那么局方案整体条件优于方案反，可以表示为；马 - 如果p ( g b ) = 0 5 ，那么方案岛整体同方案最条件一样，可以表示为马垦；如 果p ( 骂 反) 0 5 ，并r p ( b i 色) 0 5 ，那么p ( 马 岛) 0 5 ，这就意味着偏好 关系具有传递性。 第三章建筑产品环境影响评价专家权重的确定 由于建筑产品环境影响评价的复杂性，需要采用群决策方法才能够较好地 解决问题。对于群体决策来说，涉及到两种权重：一是各专家( 决策者) 权重， 用以衡量各评审专家在本次评审过程中的权威性，二是指标体系中各指标权重， 用以考核备选方案的价值与水平【5 引。本文中，指标权重是群决策的结果，因此， 专家的权重对指标权重将起着很大的影响作用，这就要求对专家权重的确定力 求公正合理，为此，本章专门研究专家权重的确定方法。 3 1 建筑产品环境影响评价对专家的要求 对于复杂事物的评估，由于涉及的学科知识面广量大，专家的个人知识和 经验不可能做到面面俱到，只有依靠集体的智慧才能够有效解决复杂问题评估。 另一方面，专家的知识水平客观上也存在着个体差异，就会影响结果的正确性， 因此专家权重的确定是群决策的关键，不少学者对此进行了专门的研究。镇常 青 5 9 1 介绍了成对比较的价值权重和影响权重的确定方法，其中根据各目标相 互影响的大小来确定的权重称为影响权重。文献【6 0 讨论了如何提高专家评判 的质量。文献 6 l 】提出使用任务分析结构来识别决策中专家的经验从而提高决 策质量的建议。文献【6 2 考虑专家的偏好建立了专家水平评价体系并且在实际 案例中论述了评价体系的有效性。文献【6 3 】使用模糊集理论来集结专家的权重。 文献 6 4 】针对评价过程中的权重确定问题，提出一种基于多策略评价的赋权思 想，并将多种赋权方法有机地集成在一起，提出用权差异系数来调整主观的赋 权。文献 6 5 】考虑到环境本身所特有的模糊性与关联性，运用聚类理论和矩阵 理论，提出了一种新的权重确定理论与方法。文献 6 6 提出了融合专家主观权 重和客观权重为一体的综合权重赋值模型。文献 6 7 给出一种基于不同偏好信 息形式的评判专家水平分析法。文献 6 8 】在确定评价因子权重时，由于两组专 家专业背景不同，设定衡量因子来权衡两组数据对最终因子权重影响。 权重体系是对评价因子( 或子系统) 体系的一种约定【6 9 1 。通过上述文献综 述可知，评审专家对所评估对象的熟悉程度以及在该方面的知识水平是衡量专 家权重的重要因素。对于建筑产品生命周期环境影响评价来说，参与评审决策 的专家对问题的熟悉程度和应具备的领域知识应该满足以下要求： ( 1 ) 具备相关专业的教育背景，这就要求参与评审决策的专家曾经接受 过建筑工程、环境科学、评估与决策等相关领域专业知识教育或者培训，对于 建筑产品生命周期环境评价的相关专业知识有所掌握； ( 2 ) 有综合评价的工作经验，这就要求参与评审决策的专家曾经参与过 有关