馬民濤，杜改芳，梁增強(qiáng)，吳楊帆

(1.北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100124;2.林菲爾德大學(xué)物理學(xué)院，麥克明維爾 美國(guó) 97128)

自1987年“世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)”的研究報(bào)告《我們共同的未來(lái)》中首次提出可持續(xù)發(fā)展的概念以來(lái)，可持續(xù)發(fā)展的理念已經(jīng)逐漸深入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。1995年我國(guó)正式把可持續(xù)發(fā)展立為國(guó)家發(fā)展基本戰(zhàn)略［1］。繼而，國(guó)內(nèi)外學(xué)者結(jié)合本國(guó)具體地區(qū)實(shí)際，從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)和環(huán)境生態(tài)等不同角度出發(fā)，針對(duì)具體城市現(xiàn)狀及發(fā)展目標(biāo)，曾分別制定過(guò)較多城市的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略;隨之，也出現(xiàn)了多種城市持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究方法。如，層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法、生態(tài)足跡模型法以及熵值法。針對(duì)具體城市或地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展能力的評(píng)估，雖然不同方法各具其優(yōu)勢(shì)，然而各方法也均具有其不足之處。例如，層次分析法在評(píng)價(jià)過(guò)程中因主觀隨意性較強(qiáng)，使評(píng)價(jià)結(jié)果經(jīng)常趨于不穩(wěn)定;灰色關(guān)聯(lián)度分析法因考慮問(wèn)題過(guò)于宏觀，而致其精確度較差;生態(tài)足跡模型法因單純強(qiáng)調(diào)人類(lèi)發(fā)展對(duì)環(huán)境影響過(guò)多，而忽略了可持續(xù)發(fā)展中社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素的貢獻(xiàn)度，導(dǎo)致高估了城市的生態(tài)狀況［2］。目前，不少學(xué)者通過(guò)實(shí)際證明，改進(jìn)的熵值法可較好地解決上述各方法出現(xiàn)的諸多不足［3～5］。本文通過(guò)建立并在濟(jì)南市可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，利用熵值法對(duì)濟(jì)南市“十一五”期間濟(jì)南市可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行了定量評(píng)估。

1 可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

根據(jù)科學(xué)性、操作性、可比性、代表性的原則，在借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上［5～7］，本文結(jié)合濟(jì)南市的實(shí)際狀況，通過(guò)采用頻度分析法、理論分析法和專(zhuān)家咨詢法相結(jié)合的方法，建立了濟(jì)南市可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系 (見(jiàn)表1)。

表1 可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系及指標(biāo)權(quán)重賦值Tab.1 The index system and weightiness of sustainable development

續(xù)表1

根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵，可持續(xù)發(fā)展應(yīng)是社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境3者高度和諧的過(guò)程。本文所建立的濟(jì)南市可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系，從社會(huì)可持續(xù)能力、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)能力、環(huán)境可持續(xù)能力來(lái)定量表征濟(jì)南市可持續(xù)發(fā)展能力和3大因素協(xié)調(diào)發(fā)展能力。同時(shí)，從人口指數(shù)、設(shè)施水平、社會(huì)穩(wěn)定、文化衛(wèi)生和科技教育5個(gè)方面，將社會(huì)發(fā)展的內(nèi)涵進(jìn)行擴(kuò)充和特征綜合;從環(huán)境污染、環(huán)境治理和生態(tài)建設(shè)3個(gè)方面將環(huán)境狀況進(jìn)行指標(biāo)分解和特征綜合;從經(jīng)濟(jì)實(shí)力、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)活力、經(jīng)濟(jì)繁榮性、經(jīng)濟(jì)集約性5個(gè)方面將經(jīng)濟(jì)發(fā)展的綜合情況進(jìn)行指標(biāo)分解和特征細(xì)化?；诖?，共選擇了13類(lèi)58個(gè)因子，來(lái)對(duì)濟(jì)南市可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與分析。

2 熵值法

2.1 熵值法基本原理

熵值法是利用指定指標(biāo)的信息熵值來(lái)判斷該指標(biāo)的有效性和價(jià)值。信息熵越小，信息的無(wú)序度越低，其信息的效用值越大，指標(biāo)的權(quán)重也越大;反之，信息熵越大，信息的無(wú)序度越高，其信息的效用值越小，指標(biāo)的權(quán)重也越?。?］。該方法是對(duì)各指標(biāo)值之間離散程度的客觀描述，沒(méi)有加入任何人為因素。所以，用信息熵來(lái)確定指標(biāo)的權(quán)重，對(duì)區(qū)域可持續(xù)能力評(píng)估結(jié)果具有客觀性、真實(shí)性和科學(xué)性［9］。

2.2 計(jì)算步驟

假設(shè)在城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)估中有m個(gè)指標(biāo)，n個(gè)評(píng)估年份，這樣形成一個(gè)評(píng)估的原始數(shù)據(jù)矩陣U=(xij)m，n，對(duì)于某項(xiàng)指標(biāo)xj，若指標(biāo)值xij之間的差距越大，則說(shuō)明該指標(biāo)在可持續(xù)發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)中所起到的作用也就越大;如果某項(xiàng)指標(biāo)的值全部相等，則該指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中不起作用。

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。由于各指標(biāo)的量綱、數(shù)量級(jí)均有差異，需要對(duì)初始數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理。針對(duì)不同的指標(biāo)類(lèi)型有不同的處理辦法，具體參見(jiàn)文獻(xiàn)［10］。本文在SPSS里采用Z－Score法對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其公式為:

式中:X'ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù);xij為原始數(shù)據(jù);xi為第i項(xiàng)指標(biāo)的平均數(shù);Si為第i項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差。

(2)平移坐標(biāo)。為了消除標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值負(fù)值影響，進(jìn)行坐標(biāo)平移，其公式為:

式中:Xij為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)平移后的值，Xij＞0，K為平移幅度，K＞min(X'ij)，K取值越接近min(X'ij)，其評(píng)價(jià)結(jié)果越顯著。

(3)確定指標(biāo)比重。求第i項(xiàng)指標(biāo)下第j個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象的比重fij，由于各指標(biāo)的量綱、數(shù)量級(jí)以及指標(biāo)優(yōu)劣的取向均有很大差異，故需要對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理:

(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)由此得到一個(gè)新矩陣F=(fij)m·n。

(4)計(jì)算指標(biāo)信息熵。在有m個(gè)指標(biāo)，n個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)估問(wèn)題中，第i個(gè)指標(biāo)的熵定義為:

式中:k=1/lnn;i=1，2，…，m;當(dāng)fij=0時(shí)，令fijlnfij=0。

(5)計(jì)算指標(biāo)效用值。熵值越小，指標(biāo)間差異系數(shù)越大，即效用值di越大，指標(biāo)就越重要。

其公式為:

(6)推算各指標(biāo)權(quán)重 (即指標(biāo)貢獻(xiàn)率)。其本質(zhì)是利用該指標(biāo)信息的價(jià)值系數(shù)來(lái)計(jì)算的，其價(jià)值系數(shù)越高，對(duì)評(píng)價(jià)的重要性就越大，對(duì)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果作用就越大。其公式為:

(7)可持續(xù)能力綜合評(píng)價(jià)?？沙掷m(xù)發(fā)展是一個(gè)追求要素和諧的過(guò)程，歸納起來(lái)，可持續(xù)發(fā)展是在發(fā)展水平、發(fā)展速度及發(fā)展協(xié)調(diào)性3個(gè)方面都能達(dá)到最優(yōu)的發(fā)展，在城市發(fā)展的每一時(shí)刻都存在著發(fā)展水平狀態(tài)、速度狀態(tài)和發(fā)展協(xié)調(diào)狀態(tài)［5］。為反映這些狀態(tài)，本文利用發(fā)展可持續(xù)能力值和發(fā)展協(xié)調(diào)系數(shù)，來(lái)描述濟(jì)南市的社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平、速度和協(xié)調(diào)狀況。

綜合可持續(xù)發(fā)展能力值:

定義樣本的協(xié)調(diào)系數(shù)為:

式中:Cj為樣本j的協(xié)調(diào)系數(shù);Sj為樣本j的社會(huì)可持續(xù)能力、環(huán)境可持續(xù)能力、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)能力的標(biāo)準(zhǔn)差;fj為樣本j的社會(huì)可持續(xù)能力、環(huán)境可持續(xù)能力、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)能力的平均值。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

根據(jù)《2007～2011年濟(jì)南統(tǒng)計(jì)年鑒》、《2007～2011年山東統(tǒng)計(jì)年鑒》以及《2007～2011年中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》及有關(guān)部門(mén)提供的資料，按照上述方法計(jì)算得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重、信息熵和效用值，參見(jiàn)表1。對(duì)濟(jì)南市“十一五”可持續(xù)發(fā)展能力相關(guān)參數(shù)進(jìn)行匯總，參見(jiàn)表2。

表2 濟(jì)南市“十一五”可持續(xù)發(fā)展能力匯總Tab.2 Sustainability summary of Jinan 11th five－year

3.1 各子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)發(fā)展分析

3.1.1 社會(huì)可持續(xù)發(fā)展能力

從表2工作結(jié)果的分析展示出，濟(jì)南市社會(huì)可持續(xù)發(fā)展能力值由2006年的0.05173增加到2010年的0.10312，增長(zhǎng)了99.34%，相對(duì)于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力而言，能力值變化幅度最大，尤其是2008年和2009年，社會(huì)可持續(xù)發(fā)展能力增長(zhǎng)較快。歸其原因在于，受2008年奧運(yùn)會(huì)影響，以及2009年濟(jì)南市作為第十一屆全運(yùn)會(huì)、第七屆中國(guó)國(guó)際園林花卉博覽會(huì)籌辦城市，使得城市規(guī)劃體系、交通、市政基礎(chǔ)設(shè)施等逐步完善，社會(huì)可持續(xù)能力也因此得以迅速提高。

從表1基礎(chǔ)指標(biāo)變化來(lái)看，基礎(chǔ)設(shè)施中的人均擁有道路面積指標(biāo)對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展能力有較高的貢獻(xiàn)率為2.415%，2006年到2010年其指標(biāo)值相對(duì)增幅為33.35%。濟(jì)南市作為全國(guó)重要交通樞紐，受十一屆全運(yùn)會(huì)促進(jìn)，濟(jì)南市綜合交通體系得以完善;繞城高速北環(huán)線、濟(jì)菏高速、青銀高速、濟(jì)陽(yáng)黃河大橋、建邦黃河大橋建成通車(chē)，京滬高速鐵路濟(jì)南段、西客站樞紐工程順利推進(jìn)，城市快速軌道交通和濟(jì)南都市圈城際鐵路規(guī)劃建設(shè)啟動(dòng)，北園大街、二環(huán)東路等城市道路建設(shè)改造完成，城市公交基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快推進(jìn)，成為全國(guó)首個(gè)BRT成網(wǎng)運(yùn)行城市。同時(shí)，文化衛(wèi)生、科技教育、社會(huì)穩(wěn)定和人口指數(shù)的基礎(chǔ)指標(biāo)對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展也具有較高貢獻(xiàn)率，反映出“十一五”期間濟(jì)南市在社會(huì)民生建設(shè)方面的顯著變化和提升。

3.1.2 經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力

經(jīng)對(duì)表2工作結(jié)果分析可知:濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力值由2006年的0.02802增加到2010年的0.05547，增長(zhǎng)了97.8%，說(shuō)明濟(jì)南市在“十一五”期間經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快。尤其是自2007年以后，經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力開(kāi)始穩(wěn)步高速上升。從表1具體指標(biāo)來(lái)看，對(duì)于社會(huì)可持續(xù)能力貢獻(xiàn)率較大的為萬(wàn)元 GDP能 耗 (2.42%)、GDP增 長(zhǎng) 率(2.413%)、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)比例 (2.402%)、第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重 (2.399%)、第三產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率(2.399%)、第二產(chǎn)業(yè)占 GDP比重 (2.398%)?？梢?jiàn)，“十一五”期間節(jié)能減排成績(jī)顯著，單位生產(chǎn)總值能耗有明顯降低。同時(shí)，也可以看出，“十一五”期間經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力得以上升的關(guān)鍵因素是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，5年間第三產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)比例和產(chǎn)業(yè)GDP比重逐漸增加，第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)比例從2006年的40.8%增加到2010的47.87%，增長(zhǎng)15.93%;同時(shí)，第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重由2006年的45.85%下降到2010年的41.87，降幅8.68%。盡管“十一五”期間經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)積極促進(jìn)作用，GDP增長(zhǎng)率也在較高水平保持穩(wěn)定，但是經(jīng)濟(jì)實(shí)力卻相對(duì)滯后，人均GDP貢獻(xiàn)率僅為0.06%;由此也制約了經(jīng)濟(jì)繁榮，人均消費(fèi)品零售總額及城市居民人均可支配收所占權(quán)重分別僅為0.555%和0.567%。因此，要進(jìn)一步提升濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力，就需要在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的同時(shí)，必須努力提高經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

3.1.3 環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力

從表2結(jié)果的分析中還可得知:濟(jì)南市社會(huì)可持續(xù)發(fā)展能力值由2006年的0.05834增加到2010年的0.11427，增幅95.87%;盡管相對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)幅度稍小，但是也說(shuō)明濟(jì)南市在環(huán)境方面成績(jī)斐然。從表1中具體指標(biāo)來(lái)看，尤其是環(huán)境污染指標(biāo)中的SO2年均值、可吸入顆粒物、NO2年均值，三項(xiàng)指標(biāo)對(duì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力值貢獻(xiàn)率均為2.421%;可見(jiàn)“十一五”期間這些基礎(chǔ)指標(biāo)變化幅度較大，大氣環(huán)境有了明顯改善和提高。同時(shí)，生態(tài)環(huán)境的建設(shè)對(duì)于環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力的提升也有較大貢獻(xiàn)，人均公共綠地、城市綠地覆蓋率和人均耕地面積指標(biāo)都有明顯變化;其中，人均公共綠地面積五年間相對(duì)增長(zhǎng)24.18%。與此同時(shí)，也不難發(fā)現(xiàn)一些對(duì)于環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力貢獻(xiàn)較小的因子;比如，工業(yè)粉塵、廢水的排放量、廢氣廢水治理設(shè)施費(fèi)用等指標(biāo)，表明“十一五”期間，這些指標(biāo)變化較小;為此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于工業(yè)粉塵和廢水排放量的控制和治理;同時(shí)，加大對(duì)于廢氣、廢水處理設(shè)施費(fèi)用的投入。

3.2 綜合可持續(xù)發(fā)展能力分析

根據(jù)表2中得到的濟(jì)南市“十一五”期間可持續(xù)發(fā)展能力相關(guān)參數(shù)進(jìn)行作圖，參見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 “十一五”期間濟(jì)南市可持續(xù)發(fā)展能力變化曲線Fig.1 Variation curves of Jinan sustainability during the 11th five－year plan

圖2 濟(jì)南市“十一五”期間綜合可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩rFig.2 Jinan sustainable development during the 11th five－year plan

由圖1的分析可知，濟(jì)南市“十一五”期間可持續(xù)發(fā)展能力一直處于不斷上升的趨勢(shì)，尤其是自2008年，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境以及綜合可持續(xù)發(fā)展能力開(kāi)始有較快的提升;2009年受第十一屆全運(yùn)會(huì)和第七屆中國(guó)國(guó)際園林花卉博覽會(huì)的影響，各個(gè)子系統(tǒng)可持續(xù)能力以及綜合可持續(xù)發(fā)展能力增長(zhǎng)速度最快;而2010年，可持續(xù)發(fā)展能力雖有提升，但相比2008和2009年速度稍慢;其原因可能歸結(jié)于，首先全運(yùn)會(huì)舉辦后，各項(xiàng)工作要求相對(duì)放松，對(duì)于各項(xiàng)設(shè)施維護(hù)、環(huán)境保護(hù)等投入力度相對(duì)降低。因此，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境各子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力變化速度相對(duì)減慢。經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展是社會(huì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提條件和物質(zhì)保證，盡管經(jīng)濟(jì)可持續(xù)能力在不斷提升，但對(duì)于長(zhǎng)期的綜合可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，仍顯得后勁不足;因此，其仍具有較大的發(fā)展?jié)摿Α４送?，由圖2呈現(xiàn)的信息可知，濟(jì)南市5年間社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性整體處于穩(wěn)步上升狀態(tài);其中，2009年較2008年稍有降低，其關(guān)鍵因素也歸結(jié)于受十一全運(yùn)會(huì)影響，社會(huì)、環(huán)境等指標(biāo)都有較好改善，經(jīng)濟(jì)因子卻未能短期大幅度跟進(jìn)。因此，該年份可持續(xù)發(fā)展協(xié)調(diào)能力稍有降低。

4 結(jié)論

熵值法是完全根據(jù)某事物中的相關(guān) (屬性)指標(biāo)間的離散程度，用信息熵來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重的來(lái)對(duì)事物進(jìn)行評(píng)價(jià)的;熵值法是一種比較客觀的綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法，它不僅可以克服一些主觀賦值法所帶來(lái)分析結(jié)果不穩(wěn)定的現(xiàn)象，還在一定程度上可以改善和提高綜合評(píng)價(jià)的質(zhì)量;采用此方法對(duì)具體城市或區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，較為客觀、公正。

濟(jì)南市在“十一五”期間可持續(xù)發(fā)展綜合能力一直處于上升的階段;社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境子系統(tǒng)之間處于基本協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài);但“十一五”末期其可持續(xù)發(fā)展綜合能力有所降低。同時(shí)，濟(jì)南市在“十一五”期間的可持續(xù)發(fā)展過(guò)程，還存在較薄弱環(huán)節(jié);比如，綜合實(shí)力有待加強(qiáng)，盡管“十一五”期間經(jīng)濟(jì)實(shí)力有大幅提升，但與先進(jìn)城市相比，經(jīng)濟(jì)實(shí)力還不夠強(qiáng);應(yīng)盡力加大污染防治設(shè)施經(jīng)費(fèi)的投入、改善經(jīng)濟(jì)外向度不高等突出問(wèn)題;進(jìn)一步優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力，為可持續(xù)發(fā)展提供更堅(jiān)固的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，只要濟(jì)南市通過(guò)對(duì)其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境各子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行進(jìn)一步協(xié)調(diào)，其可持續(xù)發(fā)展綜合能力會(huì)有更大的上升空間。

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