基于层次分析法的纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价

任春燕

(武汉生物工程学院园林系，武汉 430415)

黄土丘陵区纸坊沟流域已形成了适合其区域特征的农业生态经济模式，包括农-副型、农-果型等农业生态经济模式[1]，其实施效果是人们普遍关心的问题，因此对该区域农业生态经济效益进行评价是必要的。

目前对于农业生态经济系统效益综合评价的方法主要有综合指数法[2-3]、模糊综合评价法[4]、层次分析法(AHP)和人工神经网络评价法[5]。其中，AHP是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法，已广泛应用到能源系统分析、城市规划、经济管理、科研评价等领域，得到了广泛的重视和应用。

本文结合现有的农业生态经济系统效益评价体系，通过专家打分法确定指标层各因子的权重，利用评分法对指标进行标准化及归一化，对农业生态经济系统效益评价系统中的关键指标进行量化分析，为了解区域农业生态经济效益优势及发展方向，及时调整产业结构及科学决策提供依据。

1 农业生态经济效益评价指标体系概述

构建合理的农业生态经济效益评价指标体系是进行农业生态经济效益评价的前提和基础，其直接影响到评价结果的科学性、可靠性和准确性。

目前，农业生态经济系统效益评价体系是根据层次分析法将评价体系分为目标层、准则层和指标层，同时将准则层分为m个亚层，指标层分n个关键指标[6-9]。

其中，目标层及准则层分别如下:

式中:O——目标层;U——准则层;T——指标层。

根据农业生态经济系统效益评价特征不同及研究侧重点的不同，m，n可根据研究目标的不同属性进行选取。本研究以纸坊沟流域农业生态经济系统为对象，根据专家咨询建议[10]，取m=3，n=17，同时通过专家打分法确定各指标层指标的权重。

结合王继军等人研究[3，7]，黄土丘陵区农业生态经济系统效益评价体系构成见表1。

表1 黄土丘陵区农业生态经济效益评价指标层次结构

2 数据标准化方法

2.1 评价指标数据标准化方法

通过对大量的实验及调查数据进行标准化处理，是消除量纲影响及误差的主要方式之一。评价标准的设定通常有以下3种方法。

2.1.1 基准值法 某一具体指标的评价值是一个量化的有量纲的原始数据[11]。在系统综合评价中，它不具可加性，评价时首先要将其标准化成0～1之间的标准评价值，如:

式中:S′——指标的标准评价值;S——量化的原始数据;a，b——基准值;S0——对象评价的标准值。式(4)是一种模糊隶属函数的形式，具体函数形式可依据指标的意义而定。

2.1.2 评分法 按一定的分制(5分制、10分制、百分制等)对具体指标或综合指数能满足目标的程度进行打分。某一评价对象为人均粮食(kg/人)，假定以人均粮食≥600 kg为满意标准，按10分制打分，则人均粮食大于600 kg为满分，即10分，550～600 kg之间为9分，500～550 kg之间为 8分，450～500 kg之间为 7分，300～450 kg之间为6分，250～300kg之间为5分，200～250 kg之间为 4分，150～200 kg之间为 3分，100～150 kg之间为 2分，50～100 kg之间为1分，小于 50 kg为0分[12-13]。

2.1.3 评语法 依据指标及综合指数对目标的满足程度给予评语。满足程度通过评定价值所处标准范围为依据来决定。如某评价对象的综合评价结果(即综合指数)在0～1之间，则有如下评语标准:1～0.8为优秀;0.8～0.6为良好;0.6～0.4为一般;0.4～0为差。在模糊综合评判等方法中常用这些标准范围以确定评语集[14]。

无论哪一种方法所设定的标准，都是研究者根据系统所要达到的目标在对系统进行评价前就拟定的，通常带有一定的主观性。评价标准是否符合客观要求取决于专家的经验和对系统状况的认识程度，其次尽可能在低层次上确定指标的评语标准、评分标准和基准值，以克服高层次上评语偏差过大的影响。

2.2 评价指标数据标准化结果

在表1中，有定量化的指标，也有一些定性的指标，如:流域农业产业链与资源量的相关度，这些定性指标不是具体的数值，而是语言评价的等级。为了消除由于量纲不同带来的不可比性，在评价前，需要对这些定性指标进行定量化处理，使不同类型的指标数据具有相同的量纲，并对原始数据采取归一法进行标准化处理。通过查阅大量文献资料，参考以下标准[7，15-23]。

(1)国家、行业和地方规定的标准以及国际标准，如:人均粮食产量参考陕西省和国家的标准;农村恩格尔系数打分参考国际标准，农村劳动力人均受教育年限打分参考陕西省和全国的标准等。

(2)类比标准。

(3)科学研究已判定的生态经济效应值，如:流域农业产业链与资源量相关度打分的确定。

(4)根据指标数据标准化方法中的评分法(10分制)。

本文以黄土丘陵区内农业生态经济系统效益调查数据为例，结合相关标准对关键指标进行评分，判断各关键指标得分值。评分标准及评分结果分别见表2和表3。

一旦确定了关键指标的评分标准，就可以对指标层进行打分和量化了。本研究通过以黄土丘陵区典型地区纸坊沟为例，采用表2的评分标准，对其农业生态经济系统效益中的关键指标进行评分统计，统计结果见表3。

表2 黄土丘陵区农业生态经济效益评价体系关键指标评分标准表

表3 纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价体系关键指标打分统计结果

3 评价指标数据归一化

3.1 评价指标数据归一化方法

对原始数据的评分只能表明该指标的相对重要性，并不能表明其在整个评价体系中的绝对重要性。结合权重及数据标准化结果，即可对数据进行归一化处理。其归一化公式为:

式中:Pij——各指标归一化值;Wi——各指标权重;Sij——数据标准化所得分值。

3.2 评价指标数据归一化结果

利用式(5)分别对纸坊沟流域不同年限的农业生态经济系统效益评价体系中指标层各关键指标进行归一化处理。其结果见表4。

4 纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价

4.1 纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价方法

根据农业生态经济效益评级指标体系，首先按照准则层进行分析，采用综合加权模型分别计算生态环境、社会经济、可持续发展的综合归一化值，然后对各准则层进行加权，得出农业生态经济效益评价指标综合归一化值。计算方法为:

式中:Ej——各代表年份农业生态经济效益归一化值;Xij——指标打分值，n=17。

根据综合的农业生态经济效益评价指标综合归一化值，在参考国内外相关研究[15，24-26]的基础上，根据相关专家的经验判断并结合实际情况，采用5个区间来界定农业生态经济效益评价等级，区间量度值范围为[0，10] ，见表 5。

表4 纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价关键指标归一化值结果

表5 农业生态经济效益评价指标综合归一化值范围及评价等级

4.2 纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价结果分析

运用式(6)对研究对象内的农业生态经济效益评价体系中准则层(生态环境、社会经济、可持续发展)分别计算归一化值，并通过加权计算出效益评价综合值。计算结果见表6。

表6 纸坊沟流域农业生态经济效益综合值

依据表5中的评价等级的划分标准，分别对纸坊沟流域2001年、2005年和2008年的农业生态经济系统效益进行评价，得出如表7中的结论。

表7 纸坊沟流域农业生态经济系统效益评价结果

由表7可知:通过上述研究方法，可以很明确地判断出纸坊沟流域农业生态经济效益由2001年的“中等”级上升到2008年的“良好”级。

5 结语

本文采用层次分析法对纸坊沟农业生态经济系统效益中关键因子进行量化分析，从更加直观的角度判定出纸坊沟流域农业生态经济系统效益由“中等”级发展为“良好”级。层次分析法作为一种定性与定量相结合的决策分析方法，它是将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化、数量化的过程，应用这种方法，可以更加直观的评判目标层及准则层的变化趋势，为评价某一系统提供了由定性-定量-定性的方法。本项目所涉及的农业生态系统效益评价体系及层次分析法具有现实操作性，可应用于农业生产、环境保护、资源开发等领域，并为其提供预警，为生产者及管理者提供决策依据。

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