基于熵权-AHP模糊评价法的生态宜居程度评价★

刘家涛 袁 涵 吴 静 杨 晟 张晓伟

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.山东大学土建与水利学院，山东 济南 250061； 3.山东大学海洋研究院，山东 青岛 266237)

党的十九大首次提出乡村振兴战略要以“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生态富裕”为总要求[1]。以此为背景，国内外许多学者从不同方面对乡村振兴战略进行大量的理论研讨，生态宜居也成为当前国内学者研究的热点。如李丽萍等[2]对宜居城市进行了概念及内涵的理论剖析，并提出判别宜居城市的七项标准；王坤鹏[3]从自然、人文和经济构建了城市人居适宜度的评价模型，并对北京、天津、上海及重庆进行了评价，丰富了生态宜居评价的研究内容；王小双等[4]采用主成分分析法、董维等[5]采用AHP法、张雪花等[6]结合层次分析和风玫瑰图法、张挺等[7]采用统计分析和熵权法结合，对相应研究对象进行生态宜居程度评价。这些学者从不同的视角对生态宜居展开研究，极大地延展了关于生态宜居的研究方法。

我国大中型水电移民安置一直是移民工作中的难点，如何让移民群众“搬进来、稳下去、能发展”也成为众多学者致力研究的问题。随国家提出乡村振兴战略，学者们也逐步将乡村振兴战略与水电移民结合，探讨乡村振兴与水电移民工作的有机衔接。张燕萍等[8]在乡村振兴战略背景下，以溪洛渡水电移民工程为例对移民安置工作进行了深入讨论；王旭等[12]基于凯恩斯理论，在乡村振兴视角下对移民安置工作进行了剖析。这些工作一定程度推动了乡村振兴战略与移民工作的结合，但侧重点在于对政策的解读，对乡村振兴战略与移民工作结合的量化关注还不足。目前相关方面的研究文献也尚不多见。移民工作最大的问题是移民安置问题，移民安置区的生态宜居程度在很大程度上影响着移民群众搬迁的意愿，因此，对安置区进行生态宜居程度评价对做好移民安置工作有着重要意义。鉴于此，以乌东德水电站移民安置区元谋县为研究对象进行了生态宜居程度评价，以期对水电移民安置提供理论支撑和参考。

1 评价指标体系

遵循评价指标选取的全面性和客观性，结合移民工程相关资料和有关政策，借鉴与生态宜居程度评价相关的文献中的指标体系[9]，从移民安置区的自然环境、社会系统、地域特色和居住条件等四个方面，建立了乌东德水电站移民安置区生态宜居程度的评价指标体系，如图1所示。

2 评价模型构建

2.1 基本思路

生态宜居程度评价的指标具有模糊属性，采用模糊评价法可以有效地避免“非此即彼”的确定性评价，防止判别矩阵信息传递的流失[10,14]。同时，层次分析法(AHP)作为一种结合定性和定量对事物进行分析的数学方法，通过对构建的各层次指标的两两重要性程度评判矩阵计算[13]，可以得到各事物的重要性排序序列，即权重序列。但该方法在采用定性方法构造评判矩阵时[14]，容易受主观因素干扰，造成判别矩阵的决策信息丢失，使判别结果过于主观。与之不同的是，熵权法借助信息熵来反映事物自身携带的有效信息量来获取事物权重，属于客观判别法。虽然运用熵权法对事物进行判别分析具有坚实的数学理论支撑，但熵权法不考虑主观因素对分析过程的影响，过度依赖客观数据，其评价结果易受数据波动，容易造成评价结果过于客观。因此，将熵权法和AHP法结合，既可以有效借助专家的经验和专业知识，同时有效利用数据的客观信息，避免了评判过于主观或过于客观。因此，熵权-AHP模糊评价法对模糊非线性问题的评价具有较好的优势。采用熵权-AHP模糊评价法进行评价的基本思路为：

1)确定评价对象的评价指标层次。将评价主体U划分为m个评价维度，即U={B1,B2,…,Bm}，不同维度下得到二级评价指标Ci={Ci1,Ci2,…,Cin}，其中，n为某具体评价维度下的二级指标个数。

2)评价标准集V及模糊矩阵RCi的构建。根据研究对象的特点，同时便于数学处理，各层次判别等级要相同，且层次间判别等级应具有单一对应关系[18]。建立评价标准集V={V1,V2,…,Vk}，k为评价等级的个数。按评价标准集要求对研究对象的二级指标进行数据获取，并进行数据标准化得到对应的模糊矩阵Ri。

3)主观权重计算。由模糊判别矩阵RCi，运用AHP法初步计算的二级指标Ci的主观权重矩阵WCi。

4)客观权重计算。运用熵权法得到指标权重矩阵HCi，既运用熵权法计算模糊判别矩阵RCi的各评价指标的熵权。

5)指标层的综合权重确定。计算确定各评价指标的相对综合权重(二级指标对一级指标的权重)；通过主观权重矩阵WCi和客观权重矩阵HCi，采用式(1)得到指标层C综合权重为：

(1)

其中,(.*)为矩阵点乘。

6)计算准则层对评价对象的综合权重。通过指标层综合权重及评价指标层次结构，可以得到准则层的指标综合权重。对AHP构建的评价指标层次结构，准则层指标综合权重即为各层次指标相对于目标层O的指标权重，指标权重的传递采用链式乘法法则，如指标层C的评价指标的最终综合权重为本层指标相对指标权重与临近上一层次的评价指标的最终权重的乘积。

7)模糊隶属度矩阵计算和评价分析。通过指标层综合权重、准则层最终权重和链式法则，计算各层次模糊隶属度矩阵，根据模糊隶属度计算结果进行综合评价与分析。

2.2 评价标准集及模糊矩阵RCi

对已构建的生态宜居程度评价体系，评价标准集V划分为优、良、中、差和较差五个等级，即V={优，良，中，差，较差}。二级评价指标的得分参考文献资料，并邀请专家根据自身研究领域，由评价标准集规则给出。指标的等级评价规则见表1。

表1 定性评价指标得分区间

根据研究对象特点和研究目的，邀请专家依据评语集对评价指标进行打分，根据指标的计分统计结果，数据标准化处理可得到模糊矩阵RCi：

其中，n为评价标准集中的评价等级个数，本文n=5；rij=Tij/N，Tij为对二级评价指标Cij给出第j中评价，N为邀请的专家数。

2.3 综合指标权重

层次分析法确定指标主观权重和熵权法确定指标客观权重的原理和步骤在相关文献[13][17]中已有细致描述，在此不再赘述。值得注意的是，由于熵权法计算第j项评价指标信息熵：

(2)

对多层次结构评价的上层结构指标熵权[17]，可以根据熵的可加性，由下层次结构指标的信息熵来推求。假定上层结构第K个指标对应L个下层结构指标的信息效用值总和为DK，全部下层指标效用总和为D，则上层次结构的第K个指标熵权采用式(3)计算：

(3)

各指标的综合指标权重按基本思路进行计算。

2.4 模糊隶属度计算

根据指标层综合权重矩阵GC和指标层的评价隶属度矩阵RC可得到准则层的隶属度模糊判别矩阵RB：

RB=GC·RC

(4)

根据模糊判别矩阵RB，再次运用熵权法可得到准则层各指标的熵权矩阵HB，由AHP法计算得到的准则层主观权重WPB得到最终权重GB，即评价对象的模糊隶属度：

R=GB·RB

(5)

进而根据评价标准集由最大隶属度准则得到研究对象的生态宜居程度等级。

3 实例分析

3.1 工程资料

乌东德水电站是我国“十二五”时期规划修建于金沙江下游河段的大(一)型水电站，电站开发任务以发电为主，兼顾防洪和助力区域经济发展。电站正常蓄水位975 m，库容为58.63亿m3，按洪水频率P=5%(20年一遇)计，水库淹没影响区从坝址至回水设计终点干流长206.7 km，回水末端水位高程为998.50 m。水库建成蓄水将影响云南禄劝县皎平渡集镇和元谋县江边集镇，云南省除就近规划皎平渡集镇和江边集镇，另规划了7个农村集中居民区用于安置移民。其中江边集镇、瓦渣箐及甘塘3个安置点位于元谋县内，移民安置人口分别为4 653人、3 734人、2 473人，规划总安置人口10 860人。

3.2 评价指标体系及模糊矩阵Ri

以3个移民安置区所在的元谋县作为研究对象，建立如图1所示的评价指标体系，评价标准集见表1，邀请10位专家依据评语标准集独立给评价指标打分，对计分统计并标准化后得到二级评价指标的模糊评价矩阵Ri。并按照层次分析法的基本原理，采用1～9标度对评价指标体系构造比较判别矩阵，运用AHP法计算主观权。

3.3 综合权重计算

由熵权法及层次分析法的权重计算步骤，采用MATLAB编程计算。对层次分析法得到：AHP权重计算矩阵PB的最大特征值λmax=4.071 6，对应特征向量WPB=[0.170 7 0.449 5 0.259 6 0.120 2],一致性比例RC=0.026 8<0.1，故矩阵PB满足一致性要求，即准则层B1，B2，B3，B4对目标层O的权重系数矩阵为WPB=[0.170 7 0.449 5 0.259 6 0.120 2]。同理指标层C各评价指标对准则层B的主观权重为：

由熵权法得到指标层C各二级评价指标的信息效用值为：

则对应熵权值为：

由式(1)得到指标层C的各二级指标的综合权重GC为：

同时，通过式(3)由DC及指标体系结构可得准则层B的熵权为：

HB=[0.253 5 0.389 1 0.241 2 0.116 2]。

3.4 模糊综合隶属度计算

根据式(4)，及GC和RC计算结果，准则层B隶属度评价矩阵为：

由HB及WPB得到准则层B各一级指标相对于目标层O的最终权重：

GB=[0.146 8 0.593 4 0.212 4 0.047 4]。

故评价对象的模糊综合隶属度为：

R=GB·RB=

[0.290 6 0.312 6 0.232 6 0.098 8 0.065 3]。

最大隶属度准则可知：乌东德水电站移民安置区元谋县的生态宜居程度为良。

3.5 评价结果分析

对评价结果分析可知，该县生态宜居程度较好，优良程度的隶属度超过0.6。从图2各级指标贡献百分率图可看出，社会经济效益属于生态宜居的优异指标，对该县的生态宜居程度贡献占比0.593 4，其中农业生产力对社会经济效益贡献占比最大，达到0.720 7，说明发达的农业生产力是该县社会效益优异的有力支撑，该县是云南省楚雄州的农业大省，地域气候十分适宜农作物生长，年平均气温22 ℃，冬季气温在15 ℃～23 ℃，农作物可四季栽种，同时花卉、水果等产业也十分发达，良好的农业收益是吸引移民稳定安置的亮点，移民安置后应积极帮助恢复生产，做好农业对接工作。

评价区地域效益和自然效益对生态宜居程度的贡献较小，对生态宜居程度贡献占比仅为0.047 4和0.146 8。但同时也注意到，元谋是云南彝族、傈僳族等少数民族的主要聚集地，移民中约40%为少数民族，建设具有彝族、傈僳族等民族乡土特色的移民安置区无疑可以提高移民群众对安置后生活的向往，对水电移民目标的实现具有重要作用。从整体上分析，社会经济效益对实现安置区生态宜居程度评价影响最大，其次是居住效益、自然效益和地域效益；其中社会经济效益和居住效益对安置区生态宜居贡献占比超过60%，自然效益和地域效益对生态宜居程度的贡献较为有限，但两者条件的改善有助于移民安置目标的实现。因此，在移民安置后推动安置区生态宜居建设，应在保持农业发展优势的同时，加强该区的地域特色建设和自然条件的改善。

4 结语

1)移民安置区生态宜居评价的影响指标较多，彼此关系错综复杂，运用AHP法可以使得评价体系层次分明、结构清晰。同时，采用熵权法对AHP法求得的权重进行修正，既能保留数据自身信息，又能结合客观因素，避免指标权重过度主观，可以综合考虑到生态宜居程度评价过程的主观性和客观性。

2)生态宜居是乡村振兴战略的五个关键内容之一，同时对于移民工作，是移民群众搬迁能“搬进去，稳下来”的基石，也是移民安置后期“能发展”的有力支撑。将生态宜居建设评价与水电移民安置结合，可为水电移民安置提供基础决策依据。

3)乌东德水电站移民安置区元谋县是云南农业大县，生态宜居程度优良，社会经济效益、居住效益、自然效益和地域效益贡献占比依次减小，依次为59.34%，21.24%，14.68%和4.74%，与水电移民安置实际情况基本符合。当地发达的农业生产力是良好社会效益的有力支撑，在移民工作中做好农业安置工作，同时改善当地自然环境、建设地域特色的移民安置区有助于提高当地生态宜居水平，推动移民安置后乡村振兴建设。