熵值法在城市可持续发展水平评价中的应用

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内容摘要:城市可持续发展是个复合系统,其核心就是在保证城市经济效率和生活质量的前提下,使自然资源的消费和环境污染最小化,使社会、经济、环境与资源协调发展,物质、能量与信息得到高效利用,保持生态良吐循环持续发展。根据这一理论,我们将城市可持续发展系统分成经济、社会、环境和支撑四个子系统,建立评价指标体系,运用熵值法对镇江市城市可持续发展水平进行实证评价研究。研究表明当前镇江正处于基本可持续发展阶段向强可持续发展阶段过渡的关键时期,应积极采取相关措施加快各子系统的快速协调发展,从而使城市发展取得质的飞越。

关键词:熵值法,可持续发展,镇江,评价

GB/T 7714-2015 格式引文:[1].熵值法在城市可持续发展水平评价中的应用.[J]或者报纸[N].江苏大学学报:社会科学版,(05)

正文内容

  中图分类号:F222.39 文献标识码:A

  一、熵值法的基本原理

  熵原是热力学的一个物理概念。在信息系统中的信息熵是信息无序度的度量,信息是系统有序程度的度量,两者绝对值相等,符号相反。信息熵越小,信息的无序度越低,其信息的效用值越大,指标的权重也越大;反之,信息熵越大,信息的无序度越高,其信息的效用值越小,指标的权重也越小[1~3]。据此性质,可应用信息熵反映系统信息的有序程度和信息的效用值,进行客观赋权从而作出综合评价。

  假设有评价对象m年的发展状况,评价指标体系包括n个指标,形成评价系统的初始数据矩阵X=表示第i个样本第j项评价指标的数值。利用熵值法进行综合评价的步骤如下:

  (一)数据标准化处理

  附图

  (二)计算指标信息熵值e和信息效用值d

  附图

  二、熵值法应用于城市可持续发展水平评价

  (一)应用熵值法的可行性

  在综合评价中,指标的差异程度越大,信息熵值就越大,信息效用值就越小。就城市可持续发展水平评价而言,如果评价样本的指标值越接近指标的理想值,差异程度就小,相应的信息熵就小,该指标对样本可持续发展水平指数贡献就越大。可见,指标差异程度大小,反映了该指标在综合评价指标体系中的评价地位,因此,完全可以根据指标差异程度,以信息熵为工具进行客观赋权,从而进行多指标的综合评价[5],得出客观的评价结果。

  (二)评价指标体系

  城市可持续发展是个复合系统,其核心就是在保证城市经济效率和生活质量的前提下,使自然资源的消费和环境污染最小化,使社会、经济、环境与资源协调发展,物质、能量与信息得到高效利用,保持生态良性循环持续发展。经济发展是城市可持续发展系统的核心内容;社会发展是以促进人民生活质量和社会文明程度的不断提高为宗旨;环境保护是人类生存和经济持续发展的物质基础和政策保障;自然资源、人力资源和科技创新是可持续发展的支撑和动力。因此,本文把城市可持续发展系统概括为经济、社会、环境、资源四个子系统,从不同侧面、不同层次构建层次分明的城市可持续发展评价指标体系(图略,见原文)。

  一级指标为可持续发展水平指数,该指数综合反映了评价对象在评价期内发展的总体水平和能力,用来综合描述评价的城市可持续发展状况;二级指标分别是经济发展指数、社会进步指数、环境优化指数和支撑能力指数;三级指标是最基层指标(见表1第1列),共有52个,它们构成四个组,分别描述经济、社会、环境和支撑四个子系统。

  三、实证研究及评价结果分析

  (一)应用熵值法的评价计算

  本文以镇江市1997至2004年的数据为基础[7,8],对镇江市可持续发展状况进行动态综合评价(原始数据略)。需要说明的是目标值的选择是以镇江市国民经济和社会发展第十个五年计划2005年的数据为主,规划中没有的数据以历年发展的最优值处理。由于数据的收集和统计的原因,一些指标有缺失值,本文对此利用SPSS缺失值处理方法和线性插值的方法进行处理。

  利用熵值法公式(1)、(2)、(3)、(4)计算得到信息熵、效用值和指标权重见表1所示(表略,见原文)。

  利用公式(5)可以进一步得到各个年份二级指标的评价值,利用公式(6)可以得到历年一级指标城市可持续发展水平指数序列如下表所示。

  镇江市1997~2004年经济发展、社会进步、环境优化、支撑能力和可持续发展水平指数汇总表

  附图

  (二)各子系统动态发展分析

  1.经济发展水平分析

  从表2可以看到,镇江市经济发展指数由1997年的0.4345增长到2004年的0.8539,增长了96.5%,说明镇江市这些年来经济发展较快。评价期间整体呈上升态势,但是在2001年有一个明显的回落,不过不是很大,此后便以稳定高速增长态势向上发展。

  2004年镇江市的GDP大约是1998年的2倍,GDP增长率在较高水平上基本保持稳定,GDP的高速增长带动了财政收入和人均社会商品零售额的增长。改革开放国策的贯彻落实以及基础设施改善等措施形成了城市良好的投资环境,进出口总额和实际利用外资也有了巨大增长。

  2.社会进步状况分析

  镇江市社会进步指数由1997年的0.43增长到2004年的0.8,增长了86.7%,相对于经济、环境和支撑系统而言,指数值变化幅度较小,没有巨大的起伏。

  从基础指标变化来看,人口密度变化不大,对社会进步指数的贡献仅为0.011%,与此类似,城市用气普及率1997年为87.1%,相对增幅也较小,对社会进步指数贡献为0.91%;而对社会进步指数贡献超过5%的指标,2004年指标值比1997均有明显增幅,反映出镇江市在社会进步方面的显著变化。

  3.环境优化能力分析

  环境优化指数由1997年的0.44增长到2004年的0.89,增长了101.5%,说明镇江市环境变化明显,取得了不小的成绩。90年代初,镇江脏、乱、差现象还比较严重,环境问题成为可持续发展需要重点解决的关键问题;同时环境治理需要花费巨大资金,因此,环境治理投入的变化能够反映政府对可持续发展的重视,以及执政思路。镇江把建设清新秀丽的生态环境,提升城市形象作为创建文明城市的突破口,弘扬城市个性,做足山水文章,大力实施以“显山、露水、透绿、现蓝”为目标的城市生态环境建设工程,确实是明智之举。

  4.支撑能力分析

  支撑能力指数由1997年的0.38增长到2004年的0.83,增长了118%,是四个指数中增幅最大的,说明镇江市重视资源开发,注重科教兴市。

  这些年来,镇江市旅游资源充分开发,城市环境不断改善,城市形象得到提升,旅游收入占GDP比重变动幅度大,对支撑能力指数的贡献为30.6%;1999年国家实行普通高校扩招计划,这直接带动了每万人高校学生数的增加,对支撑能力指数的贡献达到21.8%;而人均耕地面积变化不大,对支撑能力指数的贡献仅为0.6%。科技经费尤其是研发资金的投入直接影响科技的发展。1997年以来镇江研发经费占GDP比重不断加大,其对支撑能力指数的贡献达到20%。

  (三)城市可持续发展状态综合分析

  为了反映镇江可持续发展水平的动态变化,将可持续发展水平指数序列列入图2(图略,见原文)中来分析。

  从图中可以清楚地看到1997~2004年镇江城市可持续发展状态总体较好,发展势头良好,可持续发展指数持续增长,可持续发展水平不断提高。1997年镇江可持续发展指数为0.42,经过8年的发展,经济、社会、环境和支撑能力均上了一个台阶,2004年可持续发展指数为0.83。

  为观察方便,参照相关分析中简单相关关系相关强度等级的确定标准,把可持续发展水平指数在(0,1)范围内划分为三类,按可持续发展指数数值由小到大依次命名为弱可持续发展、基本可持续发展和强可持续发展,具体下表。

  城市可持续发展水平指数分类表

  城市可持续发展水平指数S0≤S〈0.50.5≤S〈0.80.8≤S≤1

  城市可持续发展状态 弱可持续

  基本可持续

  强可持续

  按照评判准则可以看出,1997和1998年镇江处于弱可持续发展阶段,1999至2003年处于基本可持续发展阶段,2004年开始向强可持续发展阶段发展。因此,当前镇江正处于基本可持续发展阶段向强可持续发展阶段过渡的关键时期,必须积极采取相应措施加快各子系统的快速协调发展,从而使城市发展取得质的跨越。

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