基于层次分析法的城市基础设施项目投资综合评价方法简述

1、Comprehensive Evaluation Method of Investment in Urban Infrastructure Projects Based on the AHP一、研究框架一、研究框架指出了科学合理的进行基础设施项目投资评价和决策的重要性 从国内外两方面阐述了项目评价的产生和发展理论基础构建出评价指标体系进行实例分析，验证指标体系，得出结论课题研究的背景和意义 研究现状基础设施投资项目层次分析法构建道路基础设施评价指标社会性指标经济性指标环境性指标 实例分析 结论二、研究背景及意义二、研究背景及意义u研究背景其一、我国政府一直致力于创建资源节约型的可持续发展社会；

2、其二、随着公共建设领域投资主体的逐步多元化和投融资方式的不断增加，投资者不再单纯地关注项目本身的盈利性和偿债性，开始注重社会责任、环境影响；其三、基础设施项目投资评价方法和指标体系不够科学、合理二、研究背景及意义二、研究背景及意义u研究意义学术研究领域积极探讨政府部门的关注目前评价方法不够科学、合理建立一套科学的基础设施项目投资综合评价体系，用于指导建设项目的科学决策和管理，改进投资决策，保证基础设施建设项目的可行性和评价客观、公正性，对于进一步深化投资体制改革，提高科学决策能力、投资管理水平和投资效益，具有重要的现实意义。三、研究的主要内容三、研究的主要内容国外、国内研究现状国外、国内研究现

3、状追求利益最大化投资分析属于个人的事出现公共项目经济评价方法发展中国家项目评价理论所有的贷款项目都要经过评估静态分析法影子价格法建设项目经济评价方法与参数建设项目经济评价方法与参数（第三版）国外研究现状国外研究现状国内研究现状国内研究现状（资本主义发展初期）（20世纪30年代前）（20世纪30年代）（20世纪60年代）（20世纪80年代后）经过长期的研究发展，国外投资项目评价已经形成了较为完善的体系 （20世纪50年代）（20世纪70年代末）（1987年）（2006年）我国项目评价理论和方法日趋成熟，越来越受到人们的重视 三、研究的主要内容三、研究的主要内容城市基础设施定义城市基础设施定义 基

4、础设施被西方理论界作为国民经济和社会发展的基本要素，泛指由国家或各种公益部门建设经营，为社会生活和生产提供基本服务和一般条件的非营利性行业和设施。从理论上说，基础设施虽不直接创造社会最终产品，但却是社会发展不可缺少的生产和经济活动，因而被称为“社会一般资本”。三、研究的主要内容三、研究的主要内容城市基础设施范围城市基础设施范围 世界银行将基础设施分为经济基础设施和社会基础设施。其中，经济基础设施包括三类，分别是：公用事业，包括电力、管道煤气、电信、供水、环境卫生设施和排污系统、固体废物的收集和处理系统等；公共工程，包括大坝、灌溉、道路等；交通部门，包括铁路、城市交通、海港、水运和机场。社会基础

5、设施则是经济基础设施之外的其他基础设施，包括文教、医疗、保健等。三、研究的主要内容三、研究的主要内容城市基础设施作用城市基础设施作用三、研究的主要内容三、研究的主要内容城市基础设施特点城市基础设施特点三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法层次分析法(AHP)定义定义 层次分析法（ Analytic Hierarchy Process ）是由美国著名的运筹学专家塞迪(T.L.Saaty)等提出来的，是一种定性与定量相结合的多目标决策分析方法。层次分析法是一种多决策分析方法，可用于处理复杂的社会、政治、经济、技术等方面决策问题的分析方法，尤其是对于多目标、多方案的决策，这种方法可以有效地进

6、行处理，其最大的特点是，通过把复杂问题中的各种因素划分为相互联系的有序层次使之条理化；根据对客观现实的主观判断，把专家意见和分析者的客观判断结果直接而有效地结合起来，将每一层次元素两两比较的重要性进行定量描述；然后，利用数学方法计算反映每一层次元素相对重要性次序的权值，通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序，从而为投资选择提供依据。这种方法可以统一处理决策中的定性与定量因素，特别适用于无结构问题的建模。三、研究的主要内容三、研究的主要内容AHP优势分析优势分析三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程 (1)建立层次结构模型 应用层次分析法进

7、行综合评价时，首先应建立评价问题的层次结构。层次结构是应用层次分析法把复杂问题分解简化的关键，必须建立在对评价对象深刻分析和对评价目标充分理解的基础上。层次结构的建立过程是首先确定评价目标，其次罗列出与该目标相关的各种因素，然后分析这些因素间的逻辑关系，按各因素属性的不同分为若干组并划分递阶层次结构，最后绘制层次结构图，将评价问题的各因素分为三个层次：最高层：表示要解决问题的目的、目标，这一层次只有一个元素，又称目标层。中间层：为实现总体目标而必须考虑的准则、子准则，也可称准则层。根据问题的复杂程度又可以由多层构成。最低层：该层为决策的细目，又称指标层或方案层。在同一层次中的不同要素，关系相对

8、独立，而对于每一个要素下的子要素，在概念上则具有包含和被包含的关系。三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程 (2)构造判断矩阵 建立层次结构模型以后，就可以采用层次分析法中的相对评价方法对方案进行两两比较。长期的心理学研究表明，决策者对事物两两比较的判断要比对多个事物同时比较的判断容易和准确得多。因此，层次分析法在确定权重时一般都采用两两比较的方式。 任何系统分析都以一定的信息为基础，层次分析法的信息基础主要是人们对于每一层次中各因素相对重要性给出的判断。这些判断通过引入适合的标度用数值表示出来，写成判断矩阵。判断矩阵表示层次结构模型中，针对上一层次某元素

9、来说，本层次有关元素之间相对重要性的比较。 假定A层中元素Ak与下一层B1，B2，Bn有联系，构造判断矩阵如下：三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程其中bij：对于Ak而言，Bi对 Bj相对重要性的数值表现。通常bij可取1，2，3，9以及它们的倒数，含义如下表所示：三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程 (3)层次单排序 通过计算判断矩阵的最大特征值和它的特征向量，即可计算出某层次因素相对于上一层次中某一因素的相对重要性权值，这种排序计算称

10、为层次单排序。 层次单排序要计算判断矩阵B的特征根和特征向重。通过计算判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量，计算出某一层元素相对于上一层次中某一因素的相对重要性权值。如：计算满足：BW=AmaxW，即BW-AmaxW=0的特征根与特征向量。其中Amax为B的最大特征根，W为对应于Amax的正规化特征向量，W的分量Wi就是相应元素单排序的权值。计算最大特征根及其对应的特征向量采用方根法，其计算步骤如下：三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程 求出矩阵的最大特征值后，还必须进行矩阵一致

11、性检验。检验判断矩阵的一致性指标为CI= (Amax-n)/(n-1)（n为判断矩阵的阶数）。当CI=0时，Amax =n，判断矩阵具有完全一致性；CI值越大，即Amax -n值越大，说明判断矩阵的一致性越差。具体做法是将CI与平均一致性指标RI进行比较，即 ，当他们的商CR0.10时，判断矩阵具有满意的一致性，否则就要对判断矩阵进行调整，使之具有满意的一致性。对于1-10阶判断矩阵，RI值为：三、研究的主要内容三、研究的主要内容层次分析法的计算过程层次分析法的计算过程 (4)层次总排序 利用同一层次中所有单排序的结果，可以计算对上一层次而言，本层次所有元素相对重要性的权值，即层次总排序，层次

12、总排序从上到下逐层顺序进行。 (5)层次总排序一致性检验 为评价层次总排序结果的一致性，也需进行与层次单排序相类似的检验，检验过程也是从高到低逐层进行。 CI：层次总排序一致性指标 RI：层次总排序随机一致性指标三、研究的主要内容三、研究的主要内容城市交通基础设施项目综合投资评价指标体系城市交通基础设施项目综合投资评价指标体系三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例 根据所建指标体系与各指标的特点，首先邀请专家对指标体系各层两两元素之间的重要关系进行打分。 下面采用上述层次分析法对已构建的指标体系的权重进行计算。首先是准则层。对准则层指标进行两两比较，建立判断矩阵。A经济性指标经济性指标B

13、1社会性指标社会性指标B2环境性指标环境性指标B3经济性指标经济性指标B111/51/3社会性指标社会性指标B2511/3环境性指标环境性指标B3331三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例计算判断矩阵每一行元素相乘，并计算每一行乘积的3次方根，得到向量 。正规化向量 ，得到所求特征根向量 。计算 ，并进行一致性检验：根据线性代数中的计算公式最终可得：Amax =3.1778那么CI=（3.1778-3）/(3-1)=0.0889又3阶矩阵的RI=0.58，那么CR=0.0889/0.58=0.09880.1，该矩阵具有满意的一致性。A经济性指标经济性指标B1社会性指标社会性指标B2环境

14、性指标环境性指标B3经济性指标经济性指标B111/51/3社会性指标社会性指标B2511/3环境性指标环境性指标B3331三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例B B1 1C C1111C C1212C C1313C C1414权重权重Amax=4.217=4.217CI=0.072CI=0.072CR=0.0800.1CR=0.0800.1具有满意的一致性具有满意的一致性C C11111 11/51/51/21/21/21/20.0980.098C C12125 51 12 23 30.4860.486C C13132 21/21/21 13 30.2730.273C C14142 2

15、1/31/31/31/31 10.1430.143经济性指标判断矩阵及权重三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例社会性指标判断矩阵及权重B B2 2C C2121C C2222C C2323C C2424C C2525C C2626C C2727权重权重Amax=7.533=7.533CI=0.089CI=0.089CR=0.0670.1CR=0.0670.1具有满意的一致具有满意的一致性性C C21211 12 21 11/31/34 42 21/51/50.1180.118C C22221/21/21 11/21/21/41/41/31/31/31/31/41/40.0470.047

16、C C23231 12 21 13 32 22 21/31/30.1580.158C C24243 34 41/31/31 12 21 11/41/40.1300.130C C25251/41/43 31/21/21/21/21 13 31/31/30.0920.092C C26261/21/23 31/21/21 11/31/31 11/51/50.0760.076C C27275 54 43 34 43 35 51 10.3780.378三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例环境性指标判断矩阵及权重B B3 3C C3131C C3232C C3333权重权重A Amaxmax=3.

17、111=3.111CI=0.056CI=0.056CR=0.0960.1CR=0.0960.1具有满意的一具有满意的一致性致性C C31311 13 33 30.5840.584C C32321/31/31 13 30.2810.281C C33331/31/31/31/31 10.1350.135三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例城市交通基本设施项目投资综合评价指标权重数值统计表准则层准则层准则准则权重权重指标层指标层指标权指标权重重总排序总排序权重权重权重总权重总排序排序经济性指标经济性指标B B1 10.1100.110项目投资项目投资C C11110.0980.0980.01

18、10.0111414促进城市经济发展促进城市经济发展C C12120.4860.4860.0530.0535 5运营费用运营费用C C13130.2730.2730.0300.0301010拆迁费用拆迁费用C C14140.1430.1430.0160.0161212社会性指标社会性指标B B2 20.3230.323对区域相关产业发展的影响对区域相关产业发展的影响C C21210.1180.1180.0380.0388 8缓解交通压力缓解交通压力C C22220.0470.0470.0150.0151313对区域规划布局的影响对区域规划布局的影响C C23230.1580.1580.0510

19、.0516 6对其他交通运输设施的影响对其他交通运输设施的影响C C24240.1300.1300.0420.0427 7扩大社会服务容量扩大社会服务容量C C25250.0920.0920.0300.0309 9对弱势群体的影响对弱势群体的影响C C26260.0760.0760.0250.0251111社会对项目的适应性和可接受程社会对项目的适应性和可接受程度度C C27270.3780.3780.1220.1223 3环境性指标环境性指标B B3 30.5670.567交通安全交通安全C C31310.5840.5840.3310.3311 1环境污染环境污染C C32320.2810.

20、2810.1590.1592 2节能节能C C33330.1350.1350.0770.0774 4三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例CI=0.110*0.072+0.323*0.089+0.567*0.056=0.0684RI=0.110*0.9+0.323*1.32+0.567*0.58=0.85422那么CR=CI/RI=0.08010.1，因此层次总排序具有一致性。 通过权重计算可以看出，排名靠前的几个影响因素依次为：交通安全、环境污染、社会对项目的适应性和可接受程度、节能。这样的排序说明了交通基础设施项目的公益性、社会性。 三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例 上面

21、已经得到了交通基础设施项目中各因素的权重，那么这些因素的投资效果怎么样仍然还是一个需要研究的问题。在投资评价的过程中，一般分为5个等级（分别为：好、较好、一般、较差、差），一般给定的值依次为10、8、6、4、2。基于层次分析法的投资评价指标评价指标评价好好较好较好一般一般较差较差差差分值分值10108 86 64 42 2三、研究的主要内容三、研究的主要内容某城市交通基础设施项目投资综合评价某城市交通基础设施项目投资综合评价A A10108 86 64 42 2得分得分好好较较好好一一般般较较差差差差经济性指标经济性指标B B1 1项目投资项目投资C C11116 6促进城市经济发展促进城市经

22、济发展C C12121010运营费用运营费用C C13136 6拆迁费用拆迁费用C C14148 8社会性指标社会性指标B B2 2对区域相关产业发展的影对区域相关产业发展的影响响C C21211010缓解交通压力缓解交通压力C C22228 8对区域规划布局的影响对区域规划布局的影响C C23231010对其他交通运输设施的影对其他交通运输设施的影响响C C24241010扩大社会服务容量扩大社会服务容量C C25258 8对弱势群体的影响对弱势群体的影响C C26266 6社会对项目的适应性和可社会对项目的适应性和可接受程度接受程度C C27271010环境性指标环境性指标B B3 3交通

23、安全交通安全C C31311010环境污染环境污染C C32321010节能节能C C33338 8三、研究的主要内容三、研究的主要内容实例实例 由于城市基础设施项目的投资具有模糊性，采用加权平均的评价法构建模型进行指标的合成运算。其基本思路是：首先计算出各项指标的实际得分；然后将所有指标的实际得分连加求和即得项目投资评价的得分；最后，依投资评价分级标准，即可得城市基础设施项目综合投资的效果。总结其投资评价模型公式为：其中 是各个指标权重， 是各个指标得分。参考国内外综合评价值的分级方法，我们根据阈值原则给出如下判断：得分 0.5，项目投资效果优。基于层次分析法的投资评价三、研究的主要内容三、研究的主要内容某项目指标某项目指标最终得分最终得分经济性指标经济性指标项目投资项目投资0.0660.0660.2260.226促进城市经济发展促进城市经济发展0.5300.530运营费用运营费用0.1800.180拆迁费用拆迁费用0.1280.128社会性指标社会性指标对区域相关产业发展的影响对区域相关产业发展的影响0.3800.3800.4490.449缓解交通压力缓解交通压力0.2200.220对区域规划布局的影响对区域规划布局的影响0.5100.510对其他交通运输设施的影响对其他交通运输设施的影响0.4200.420扩大社会服务容量扩大社会服务容量0.2400.240对弱势群体