基于模糊分析的“宜居城市”评估模型

基于模糊分析的“宜居城市”评估模型第17卷第3期2008年9月湖南城市学院学报(自然科学版)JournalofHunanCityUniversity(NaturalScience),01.17No.3Sept.2008基于模糊分析的”宜居城市”评估模型王汝发(甘肃政法学院计算机学院,兰州730070)摘要:2005年1月,国务院批复北京城市总体规划时,首次在中央人民政府文件中出现”宜居城市”的理念.”宜居城市”的概念,比较准确地体现了科学发展观的思想内涵,体现了以人为本的执政理念,抓到了关键.”宜居城市”指标体系共有6个一级指标,13个二级指标用模糊数学原理,得到了宜居城市水平定性与定量相结合的综合评价模型.关键词:模糊数学;评价模型;宜居城市中图分类号:029文献标识码:A文章编号:1672-7304(2008)03-0035-04改革开放以来,这是我国城市理想的重构时代,人们提出了很多新的口号:文明城市,园林城市,生态城市,环保城市等.每个口号都代表了一种追求,一种城市理想.大家都在思考,城市向何处去?2005年1月,国务院批复北京城市总体规划时,首次在中央人民政府文件中出现”宜居城市”的理念.”宜居城市”的概念,比较准确地体现了科学发展观的思想内涵,体现了以人为本的执政理念,抓到了关键.抓到了关键.大家突然意识到,原来一直追求的理想城市就是”宜居”两字.目前,全国已有100多个大中小各类城市把”宜居”作为发展目标,宜居成为新的城市理想.本文根据中国城市科学研究会”宜居城市”课题组公布的评估指标【】,结合模糊数学的有关理论,建立了中国”宜居城市”的综合评价数学模型,对中国城市进行定性和定量相结合的评价,旨在寻求一种更为科学,合理,可行的,比较准确的体现科学发展观的符合客观实际的评价方法,使其排名结果更为客观科学,有信服力.1水资源可持续利用评价指标体系在表1中列出了”宜居城市”指标体系的6个一级指标,13个二级指标.2宜居城市水平评估模型综合评价就是应用模糊变换原理和最大隶属度原则,考虑评估方案的各个指标,对其所作的综合评价.2.1数学原理L2(1)定义个变量的函数I厂:0,l】,l-,o,l】为判断函数.表1”宜居城市”体系指标一级指标二级指标zl广一贫富差距Zl一社会文明度zl2社会保障覆盖率zl3一文化包容性Z2.经济富于度z21一生活上的经济压力z3广一生态环境,气候环境,人文环境z一环境优美度要化遗产和自然遗产的保护情况z4一人均可用淡水资源总量Z一资源承载能力Z42一工业用水重复利用率z43一人均城市用地面积生活方便度二薹姜.一预防,应对自然或人为灾难的设Z6一共安全度共安全事件的处理能力(2)设厂是判断函数,则f(xl,X2,.,xn)=日.且=1,no.(3)综合评价模型B=AR,其中A=(a,a,a)为权重集,尺为m个评价因素的评价集构成的评价矩阵R=,i”rIn.j一级模糊综合评价法:设被评价事物因素集为己(,U2,U),其权重集为A=(a1,a2,a),决策评语集为(Vl,V2,V).m个评价因素的评价集构成的评价矩阵为收稿日期:200804.10作者简介:王汝发(1957.),男,甘肃兰州人,教授,主要从事应用数学研究36湖南城市学院学报(自然科学版)2008年第3期R利用变换原理进行综合脚肚(3)对,.bbAR(】,2,)=.一多级模糊综合评价法:如果能将评价的问题分成几个层次,就可以将每个层次按类进行评价,最后再对评价结果进行类之间的更高层次的综合评价.根据以上数学原理,讨论宜居城市水平评估的多级模糊评价模型.2.2因素集的选取中国城市科学研究会”宜居城市”课题组公布的评估指标中有6个一级指标,13个二级指标,建立如下的因素集:U=0zf,其中Z=zZ.:,Z),Z:=Z:.),Z=z,.,Z:),Z=z,Z,Z,),Z:Z.,Z),Z6=iz61,Z62j?2_3评价集的选取取优秀,良好,合格,不合格作为评价标准.为更好地体现分值,以百分制作为评价指标.并选取各成绩区间的中间值作为等级的标准参数,见表2.表2评估集迁适塞翌堂拯盛区回主间值1优秀90,loo952良好80,8984.513合格70,7974.5丕金整鱼鱼竺】:2-4各因素重要程度的确定在本系统的评价中,采用层次分析法的最大特征根法,以因素集U:z,Z:,Z,Z,Z,Z)为例,对中任何一个元素采用l一9标度法判别它们之间的重要程度,进行两两比较后得到判断矩阵P:lP:ll1.P6.:.pJ对以上判断矩阵求最大特征根,最大特征根所对应的特征向量,就是各个评价因素的重要性排序,也就是它们的权重分配,具体步骤如下【4J:(1)将判断矩阵的列归一化Pu=,2一pq(f,J=1,2,6);(2)将归一化后的矩阵按行相加=,j=l(f,=1,2,6);(f,=1,2,6)则A=(a1,口,口)就是特征向量;(4)计算判断矩阵的最大特征值九:;(5)判断矩阵的一致性检验CR:,其中C/为判断矩阵的一般一致性指标J&c/:尘.,z为表3矩阵的平均一致性指标一致性.同理得到Z,Z,Z的计算结果以及v,1,2,4成立评估专家组,专家组由中国城市一级指标Z的评价矩阵R(i=1,2,6),在确定价结果Bl=(l,2,3,4)=AlRl,以此类推,现在来看因素集U=Z,Z,Z,Z,Z5,Z)的U=Z,Z:,Z,Z,Z,Z.)来说,其权重的模糊集为=(,_2,瓦),其单因素评价矩阵由以=f=三=三:fB一=AR=(,瓦,a6)Iil=lr6,J=化规正一第l7卷王汝发:基于模糊分析的”宜居城市”评估模型(,瓦,匠,1,最后得到综合评价值W=,)(95,84.5,74.5,64.5).该分值即是宜居城市水平的最后评分.其中Q=(95,84.5,74.5,64.5)为等级参数组成的集合,由,这个分数结合上面制定的评分等级就可以得到最后的评估结果.3宜居城市水平综合评估一例为了对某城市的宜居城市水平进行合理的评估,邀请了10位专家对该城市的宜居城市水平进行了一次评分,获得了一些有关宜居城市水平的有效数据,下面根据本文提出的模糊评价法对其总体水平做出量化的综合评价,具体过程如下:3.1评价矩阵的建立先建立判断矩阵Z及因素权重A,见表4.表4判断矩阵Z及因素权重AZZlz2乙Zlz2Z4A一致性检验:=6.212,CI=O.0424,CR=O.034<0.1符合要求.同理可得Z的判断矩阵及因素权重A(f_l,6),为节省篇幅至此省略.根据上文所述方法,通过10位专家评分法,给出每个因素相对于不同评价等级的隶属度,进一步得到相应的评价矩阵,其中社会文明度性能Z,见表5.表5社会文明度性能Z.元素vlZii0.422z120.4l3Z130.212,0.20.2Zl评价矩阵为Ri:l0.10.3l0.10.23324340.30.3,10.20.4I.0.30.4J0.180.310.27),,0.30.302J,l,J吃.初级综合评价旦:-(o.40.4(60.36).同理:B2=R2=(0.24o.18o.310.27),B3=(0.310.270.160.26),84=(0.28o.190.250.28),=(0.220.300.19o.29),B6=(0.18o.220.190.31).3.3二级综合评价R=由A=(045(12445Q5(11(123(11(I23(10519),0.140.240-3l0.240.180.270.190.300.220.260-310.160-250.190.190-360.270.260.280.29O_31得B=AR=(0.2310.i320.2350.295).3.4综合评价结果w=oc=(0.231Q2320.2350.2953(9584.574.564.5)T=(9584.574.5-78.1,因70<78.1<79,断定该城市的”宜居城市”水平为”合格”.并且通过上述评价可以发现该城市”宜居城市”水平的优势与不足,对创建高水平的”宜居城市”具有重要意义.4结束语正如中国城市科学研究会”宜居城市”课题组组长罗亚蒙所说:”现在的不少评比和排名缺乏科学依据,容易误导公众,也就容易导致地方政府将宜居城市建成形象工程.”1显然,全面,客观,公正地评价宜居城市水平,依赖于评价指标或评判因素的合理选取.以上6个一级指标,13个二级指标是按照”完备性,不相容性,层次性,简易性,统一性”的原则由中国城市科学研究会”宜居城市”课题组公布的评估指标而取,可以看出,有以上的评价模型,我们不难解决一个争论已久的热门话题:杭州成都哪个更”宜居”.由于影响宜,_,/233300002233000022320000=,/344O0O32300023200021l000,.lJ20555339mmnnnn33333l333333l得3r000一日(/理=同233000,.一一心38湖南城市学院学报(自然科学版)2008年第3期居城市水平的因素十分广泛和复杂,从系统科学的角度去分析宜居城市水平是一个庞大的系统工程,需要多方面的专家学者共同参与和研究,同时,虽然计算工作量任务繁重,但可以借助计算机程序比较容易得到结果.限于篇幅,具体事例在此省略.当然,这些都是笔者的一些想法,有待在今后的工作中进一步探索.参考文献:1王炜.”宜居”城市的新理想【N】.人民日报,200711.23(5).【2ZadehLA.FuzzySetsJ.InformationsandControl,1965,8(3)2937.3王汝发.数学模型【M】.兰州:甘肃教育出版社,2000:127.4】姜启源.数学模型【M】.北京:高等教育出版社,2003:225230AssessingModelfortheLivableCityBasedonFuzzyAnalysisWANGRu-fa(SchoolofComputer,GansuPoliticsandLawUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)Abstract:TheideaandtheconceptoflivablecityappearedinthefileoftheCentralPeopleSGovernmentwhentheStateCouncilrepliestheBEIJINGUrbanPlanning.ItreflectstheConnotationofScientiticDevelopmentandtheideaofhumanorientedruling.whichiSveryimportant.Thesystemincludessixfirst.gradeindicatorsof