基于层次分析法的银川平原生态环境质量综合评价

张勃，李阳，黄小琴，徐兆祥

（宁夏回族自治区水文环境地质调查院，银川 750011）

银川平原位于宁夏回族自治区北部，从行政区划来看，辖银川市、吴忠市、石嘴山市三市六县。银川平原地区生产总值（GDP）约占宁夏总GDP 的79%，在宁夏回族自治区经济发展中起着至关重要的作用。探讨并建立银川平原生态环境质量综合评价模型，对宁夏生态环境质量评价和管理具有十分重要的现实意义。层次分析法（AHP）是一种多目标决策分析方法，广泛应用于生态环境质量评价领域［1］。为定量探究城市化进程中银川平原的生态环境质量变化情况，本文利用层次分析法确定生态环境质量评价指标的权重，进而确定银川平原生态环境质量的优劣程度。

1 层次结构模型的建立

本次研究根据评价指标的普适性和可比较性等原则，在以往研究的基础上，对相关专家学者进行访谈，参考相关文献，依据研究内容对指标做了调整及筛选，确定最终的指标体系[2-3]，如表1 所示。主要考虑因素是生态环境质量的优劣程度，故银川平原生态环境质量为评价目标层（A）；准则层（B）由银川平原自然环境、经济环境和社会环境三部分组成；指标层（C）是能够反映各要素现状，具有代表性的数量指标。

表1 银川平原生态环境质量评价指标体系

2 判断矩阵的构建

层次分析法对同一层次中的各个元素进行两两比较，需要构建判断矩阵A。

式中：n为元素个数；aij为第i行和第j列的元素，其大于0。

aij满足式（2）和式（3）的条件。

以1～9 及其倒数为标度，确定aij的标度法，如表2 所示。如果介于上述相邻判断之间，则值分别为2、4、6、8。

表2 相对重要性标度意义

3 一致性检验

计算每个矩阵的最大特征值λmax及特征向量值W，标准化处理W为同一级别相应元素相对于前一级别元素的相对重要性的权值。测试判断矩阵的一致性时，一致性检验公式如式（4）和式（5）所示。判断矩阵一致性检验结果如表3 所示。

表3 判断矩阵一致性检验结果

式中：CI为一致性指标；n为矩阵阶数；CR为一致性比例；RI为平均随机一致性指标。当CR小于0.1时，判断矩阵通过一致性检验；反之，必须重新判断，直到它通过。

4 权重值确定

在银川平原生态环境质量的研究上，选择特征值法确定权重。第一步，得到银川平原生态环境质量最大特征值与对应特征向量；第二步，计算判断矩阵的一致性比例，如果检验通过就继续下一步；第三步，对求出的特征向量进行归一化，即可得到权重。特征值法权重计算结果如表4 所示。

表4 特征值法权重

5 指标值的标准化和评分标准确定

在评价过程中，定量指标分为正向指标和负向指标两种，正向指标值越大，生态环境质量越好；负向指标值正好相反。定量指标采用归一化公式进行无量纲化处理。正向指标与负向指标的归一化公式分别为

式中：H为标准化后指标值；Hi为第i个原始指标值；Hmin为指标分级中最小值；Hmax为指标分级中最大值。

计算出权重后，要结合银川平原生态环境质量现状，确定评分标准。

6 生态环境质量综合评价结果

生态环境质量综合评价指数的计算公式如式（8）所示。生态环境质量等级划分如表5 所示。查阅《宁夏统计年鉴1994》《宁夏统计年鉴2004》《宁夏统计年鉴2014》[4-6]，经计算，得到银川平原生态环境质量综合评价指数，如表6 所示。

表5 生态环境质量等级划分

表6 不同年份银川平原各市生态环境质量综合评价指数

银川平原生态环境质量评价结果显示，1994 年、2004 年和2014年，银川平原生态环境质量受自然环境影响最大，其权重达53.9%，其次为经济环境和社会环境，其权重分别为29.7%和16.4%。

式中：EI为生态环境质量综合评价指数；Wi为评价指标权重；Ci为各项评价指标统一量纲后对应分值；i为评价指标个数。

7 结论

1994—2014年，从整体来看，银川平原生态环境质量综合评价指数逐步增加。1994年，银川平原除银川市区、石嘴山市区和青铜峡市外，其余市县生态环境质量综合评价指数均低于40，处于较差水平；2004年，银川平原除永宁县、灵武市、惠农区外，其余市县均达到一般水平；2014年，银川平原生态环境质量综合评价指数整体在50 以上，银川市区、灵武市生态环境质量已达到较好水平，其他市县均处于一般水平。银川平原生态环境质量综合评价指数增加的过程中，经济环境的快速发展是非常重要的因素，这与我国整体经济飞速发展是密不可分的。