基于模糊分析的“宜居城市”評估模型

基于模糊分析的“宜居城市”評估模型第17卷第3期2008年9月湖南城市學院學報(自然科學版)JournalofHunanCityUniversity(NaturalScience),01.17No.3Sept.2008基于模糊分析的”宜居城市”評估模型王汝發(fā)(甘肅政法學院計算機學院,蘭州730070)摘要:2005年1月,國務(wù)院批復北京城市總體規(guī)劃時,首次在中央人民政府文件中出現(xiàn)”宜居城市”的理念.”宜居城市”的概念,比較準確地體現(xiàn)了科學發(fā)展觀的思想內(nèi)涵,體現(xiàn)了以人為本的執(zhí)政理念,抓到了關(guān)鍵.”宜居城市”指標體系共有6個一級指標,13個二級指標用模糊數(shù)學原理,得到了宜居城市水平定性與定量相結(jié)合的綜合評價模型.關(guān)鍵詞:模糊數(shù)學;評價模型;宜居城市中圖分類號:029文獻標識碼:A文章編號:1672-7304(2008)03-0035-04改革開放以來,這是我國城市理想的重構(gòu)時代,人們提出了很多新的口號:文明城市,園林城市,生態(tài)城市,環(huán)保城市等.每個口號都代表了一種追求,一種城市理想.大家都在思考,城市向何處去?2005年1月,國務(wù)院批復北京城市總體規(guī)劃時,首次在中央人民政府文件中出現(xiàn)”宜居城市”的理念.”宜居城市”的概念,比較準確地體現(xiàn)了科學發(fā)展觀的思想內(nèi)涵,體現(xiàn)了以人為本的執(zhí)政理念,抓到了關(guān)鍵.抓到了關(guān)鍵.大家突然意識到,原來一直追求的理想城市就是”宜居”兩字.目前,全國已有100多個大中小各類城市把”宜居”作為發(fā)展目標,宜居成為新的城市理想.本文根據(jù)中國城市科學研究會”宜居城市”課題組公布的評估指標【】,結(jié)合模糊數(shù)學的有關(guān)理論,建立了中國”宜居城市”的綜合評價數(shù)學模型,對中國城市進行定性和定量相結(jié)合的評價,旨在尋求一種更為科學,合理,可行的,比較準確的體現(xiàn)科學發(fā)展觀的符合客觀實際的評價方法,使其排名結(jié)果更為客觀科學,有信服力.1水資源可持續(xù)利用評價指標體系在表1中列出了”宜居城市”指標體系的6個一級指標,13個二級指標.2宜居城市水平評估模型綜合評價就是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則,考慮評估方案的各個指標,對其所作的綜合評價.2.1數(shù)學原理L2(1)定義個變量的函數(shù)I廠:0,l】,l-,o,l】為判斷函數(shù).表1”宜居城市”體系指標一級指標二級指標zl廣一貧富差距Zl一社會文明度zl2社會保障覆蓋率zl3一文化包容性Z2.經(jīng)濟富于度z21一生活上的經(jīng)濟壓力z3廣一生態(tài)環(huán)境,氣候環(huán)境,人文環(huán)境z一環(huán)境優(yōu)美度要化遺產(chǎn)和自然遺產(chǎn)的保護情況z4一人均可用淡水資源總量Z一資源承載能力Z42一工業(yè)用水重復利用率z43一人均城市用地面積生活方便度二薹姜.一預防,應對自然或人為災難的設(shè)Z6一共安全度共安全事件的處理能力(2)設(shè)廠是判斷函數(shù),則f(xl,X2,.,xn)=日.且=1,no.(3)綜合評價模型B=AR,其中A=(a,a,a)為權(quán)重集,尺為m個評價因素的評價集構(gòu)成的評價矩陣R=,i”rIn.j一級模糊綜合評價法:設(shè)被評價事物因素集為己(,U2,U),其權(quán)重集為A=(a1,a2,a),決策評語集為(Vl,V2,V).m個評價因素的評價集構(gòu)成的評價矩陣為收稿日期:200804.10作者簡介:王汝發(fā)(1957.),男,甘肅蘭州人,教授,主要從事應用數(shù)學研究36湖南城市學院學報(自然科學版)2008年第3期R利用變換原理進行綜合腳肚(3)對,.bbAR(】,2,)=.一多級模糊綜合評價法:如果能將評價的問題分成幾個層次,就可以將每個層次按類進行評價,最后再對評價結(jié)果進行類之間的更高層次的綜合評價.根據(jù)以上數(shù)學原理,討論宜居城市水平評估的多級模糊評價模型.2.2因素集的選取中國城市科學研究會”宜居城市”課題組公布的評估指標中有6個一級指標,13個二級指標,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評價集的選取取優(yōu)秀,良好,合格,不合格作為評價標準.為更好地體現(xiàn)分值,以百分制作為評價指標.并選取各成績區(qū)間的中間值作為等級的標準參數(shù),見表2.表2評估集遷適塞翌堂拯盛區(qū)回主間值1優(yōu)秀90,loo952良好80,8984.513合格70,7974.5丕金整魚魚竺】:2-4各因素重要程度的確定在本系統(tǒng)的評價中,采用層次分析法的最大特征根法,以因素集U:z,Z:,Z,Z,Z,Z)為例,對中任何一個元素采用l一9標度法判別它們之間的重要程度,進行兩兩比較后得到判斷矩陣P:lP:ll1.P6.:.pJ對以上判斷矩陣求最大特征根,最大特征根所對應的特征向量,就是各個評價因素的重要性排序,也就是它們的權(quán)重分配,具體步驟如下【4J:(1)將判斷矩陣的列歸一化Pu=,2一pq(f,J=1,2,6);(2)將歸一化后的矩陣按行相加=,j=l(f,=1,2,6);(f,=1,2,6)則A=(a1,口,口)就是特征向量;(4)計算判斷矩陣的最大特征值九:;(5)判斷矩陣的一致性檢驗CR:,其中C/為判斷矩陣的一般一致性指標J&c/:塵.,z為表3矩陣的平均一致性指標一致性.同理得到Z,Z,Z的計算結(jié)果以及v,1,2,4成立評估專家組,專家組由中國城市一級指標Z的評價矩陣R(i=1,2,6),在確定價結(jié)果Bl=(l,2,3,4)=AlRl,以此類推,現(xiàn)在來看因素集U=Z,Z,Z,Z,Z5,Z)的U=Z,Z:,Z,Z,Z,Z.)來說,其權(quán)重的模糊集為=(,_2,瓦),其單因素評價矩陣由以=f=三=三:fB一=AR=(,瓦,a6)Iil=lr6,J=化規(guī)正一第l7卷王汝發(fā):基于模糊分析的”宜居城市”評估模型(,瓦,匠,1,最后得到綜合評價值W=,)(95,84.5,74.5,64.5).該分值即是宜居城市水平的最后評分.其中Q=(95,84.5,74.5,64.5)為等級參數(shù)組成的集合,由,這個分數(shù)結(jié)合上面制定的評分等級就可以得到最后的評估結(jié)果.3宜居城市水平綜合評估一例為了對某城市的宜居城市水平進行合理的評估,邀請了10位專家對該城市的宜居城市水平進行了一次評分,獲得了一些有關(guān)宜居城市水平的有效數(shù)據(jù),下面根據(jù)本文提出的模糊評價法對其總體水平做出量化的綜合評價,具體過程如下:3.1評價矩陣的建立先建立判斷矩陣Z及因素權(quán)重A,見表4.表4判斷矩陣Z及因素權(quán)重AZZlz2乙Zlz2Z4A一致性檢驗:=6.212,CI=O.0424,CR=O.034<0.1符合要求.同理可得Z的判斷矩陣及因素權(quán)重A(f_l,6),為節(jié)省篇幅至此省略.根據(jù)上文所述方法,通過10位專家評分法,給出每個因素相對于不同評價等級的隸屬度,進一步得到相應的評價矩陣,其中社會文明度性能Z,見表5.表5社會文明度性能Z.元素vlZii0.422z120.4l3Z130.212,0.20.2Zl評價矩陣為Ri:l0.10.3l0.10.23324340.30.3,10.20.4I.0.30.4J0.180.310.27),,0.30.302J,l,J吃.初級綜合評價旦:-(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).3.3二級綜合評價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綜合評價結(jié)果w=oc=(0.231Q2320.2350.2953(9584.574.564.5)T=(9584.574.5-78.1,因70<78.1<79,斷定該城市的”宜居城市”水平為”合格”.并且通過上述評價可以發(fā)現(xiàn)該城市”宜居城市”水平的優(yōu)勢與不足,對創(chuàng)建高水平的”宜居城市”具有重要意義.4結(jié)束語正如中國城市科學研究會”宜居城市”課題組組長羅亞蒙所說:”現(xiàn)在的不少評比和排名缺乏科學依據(jù),容易誤導公眾,也就容易導致地方政府將宜居城市建成形象工程.”1顯然,全面,客觀,公正地評價宜居城市水平,依賴于評價指標或評判因素的合理選取.以上6個一級指標,13個二級指標是按照”完備性,不相容性,層次性,簡易性,統(tǒng)一性”的原則由中國城市科學研究會”宜居城市”課題組公布的評估指標而取,可以看出,有以上的評價模型,我們不難解決一個爭論已久的熱門話題:杭州成都哪個更”宜居”.由于影響宜,_,/233300002233000022320000=,/344O0O32300023200021l000,.lJ20555339mmnnnn33333l333333l得3r000一日(/理=同233000,.一一心38湖南城市學院學報(自然科學版)2008年第3期居城市水平的因素十分廣泛和復雜,從系統(tǒng)科學的角度去分析宜居城市水平是一個龐大的系統(tǒng)工程,需要多方面的專家學者共同參與和研究,同時,雖然計算工作量任務(wù)繁重,但可以借助計算機程序比較容易得到結(jié)果.限于篇幅,具體事例在此省略.當然,這些都是筆者的一些想法,有待在今后的工作中進一步探索.參考文獻:1王煒.”宜居”城市的新理想【N】.人民日報,200711.23(5).【2ZadehLA.FuzzySetsJ.InformationsandControl,1965,8(3)2937.3王汝發(fā).數(shù)學模型【M】.蘭州:甘肅教育出版社,2000:127.4】姜啟源.數(shù)學模型【M】.北京:高等教育出版社,2003:225230AssessingModelfortheLivableCityBasedonFuzzyAnalysisWANGRu-fa(SchoolofComputer,GansuPoliticsandLawUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)Abstract:TheideaandtheconceptoflivablecityappearedinthefileoftheCentralPeopleSGovernmentwhentheStateCouncilrepliestheBEIJINGUrbanPlanning.ItreflectstheConnotationofScientiticDevelopmentandtheideaofhumanorientedruling.whichiSveryimportant.Thesystemincludessixfirst.gradeindicator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