AHP-模糊综合评价法在历史文化街区公共安全风险评估中的应用——以天津五大道为例

王冠坤

(天津城市建设学院 建筑学院，天津 300384)

安全是人类最基本的需求，必将伴随人类生存、发展过程的始终.由于近年来对历史文化街区的过度开发利用以及逐步积累的安全隐患和脆弱的抗灾能力，使这些地区成为公共安全风险的高危区.而公共安全是历史文化街区延年益寿、长久生存的重要保障和重大基础.因此，探索历史文化街区的公共安全风险评估体系是对历史文化街区本身防灾、减灾能力研究的基本前提和必要手段.

根据以上情况，采用层次分析法和模糊综合评价法相结合的途径，充分考虑历史文化街区自身的特点，区别一般地区选用有针对性的评价指标，选取六个准则层，包括物质空间、人的行为、自然环境、安全设施、管理能力，通过AHP法得到各层指标的判断矩阵，计算得到指标权重，运用模糊综合评判理论提出历史文化街区公共安全现状二级模糊综合评价方法，通过加权平均方式形成综合评价指标体系，对历史文化街区公共安全进行分析和评价，并提出对策和建议.

文中的历史文化街区公共安全分两个层面，广义上讲是从城市规划的层面，综合研究针对历史文化街区物质空间和自然环境与人的行为的安全关系，即人口安全、街区建设的人口安全容量、空间结构(建筑布局、道路交通、避难疏散)、消防安全设施、街区管理能力、自然生态环境之间的相互作用，贯穿其中的是灾害要素；狭义上是指预防、减轻甚至避免(防灾、抗灾能力)人为破坏灾害(人的不当使用)，以及人为过失与疏忽、材料与设备老化、其他技术因素所造成的人为与自然融合而成的灾害.

1 方法介绍

层次分析法(the analytic hierarchy proeess，简称AHP)是美国运筹学家、匹兹堡大学萨迪教授于70年代初期提出的重要的定性和定量相结合、系统化、层次化的分析方法[1].这种方法是通过两两比较的方式确定各个因素的相对重要性，然后综合决策者的判断，确定决策方案相对重要性的总排序[2].模糊综合评价法是一种对不适宜定量的多因素事件进行半质、半量化分析的方法[3].该综合评价法适合各种非确定性问题的解决.

目前，常用的系统评价方法有模糊综合评判法、层次分析法等.由于在进行系统安全评价时，使用的评语常带有模糊性，所以宜采用模糊综合评价方法.应用这种评价方法，各指标权重具有举足轻重的地位[4]，而确定指标权重的方法有很多种，其中层次分析法(AHP)是最简便而且较为成熟、有效的方法，是对模糊评价中主观判断进行定量化描述与分析的重要途径，能尽量减少个人主观臆断所带来的弊端.因此，这两种方法在文中以穿插、互补的关系对评价对象进行分析.

2 AHP-模糊综合评价原理

2.1 AHP分析法的原理与步骤

通过层次分析法(AHP法)来确定指标体系各级指标权重，其步骤和原理如图1所示.

一个具体的评价指标体系可按目标层、准则层、要素层分解，或分解为目标层、准则层、子准则层、要素层等更多的递阶层次结构[3]，如图2所示.

图1 层次分析法步骤

图2 AHP决策分析法层次结构示意

首先对同一层次的各元素关于上一层中某一准则的重要性进行两两比较，并构造两两比较的判断矩阵[5].以矩阵来表示元素之间的相互重要关系为

两两比较的分值的确定一般采用美国运筹学家Satty教授的九标度法，1～9标度的含义如表1[6]所示.

表1 1～9标度的含义

由于一个混乱、不符合逻辑的判断矩阵可能导致决策上的失误，因此在每一层的两两比较后，都需要进行一致性检验，公式如下

CI值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大，CI值越小(越接近于0)，表明判断矩阵的一致性越好.

对于不同阶的判断矩阵，判断的一致误差不同，其CI值的要求也不同，因此还需引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI值.对于1～9阶判断矩阵，RI的值分别列于表2[6]中.

2.2 多层次模糊综合评价法的原理与步骤

由于系统的复杂性，一般各因素之间有好几个层次，因此，需要多层次模糊综合评价法，一般步骤如下[7-8]：

表2 平均随机一致性指标RI

(1)确定评价对象的因素论域.P个评价指标，U={u1，u2，…，up}；

(2)确定评语等级论域.V＝{v1，v2，…，vp}，即等级集合.每一个等级可对应一个模糊子集；

(3)建立模糊关系矩阵 R.即确定从单因素看被评事物对等级模糊子集的隶属度(R｜up)，进而得到模糊关系矩阵，即(U，V，R)构成了一个综合评价模型.R为一级模糊评价，即单因素评价模型矩阵，是最底层次综合评价的结果；

(4)确定评价因素的权向量(上文2.1中已讲)；

(5)二级模糊综合评价.不论有多少层次，总要求得到最高层次即目标层的综合评价结果，即合成模糊综合评价结果向量，利用合适的算子将 A与各被评事物的 R进行合成，得到各被评事物的模糊综合评价结果向量B.即

其中：“·”为模糊合成算子，b1是由A与R的第j列运算得到的，它表示被评事物从整体上看对vj等级模糊子集的隶属程度.

3 历史文化街区公共安全综合评价指标体系的建立

3.1 AHP-模糊综合评价法在历史文化街区安全风险评价中的适用度

历史文化街区作为历史建筑密集区的一种类型，本身既存在着“历史建筑”密集的特点，又有着“街区”居住或流动人口密集的生活属性和文化多样性，因此，历史文化街区的公共安全问题面临着复杂的效应.

(1)运用 AHP-模糊综合评价模型，可以将定性和定量的分析有机地结合起来，既能够充分体现评价因素和评价过程的模糊性和灵活性，便于对复杂问题协调修正，又可以突出重要因素的作用和各因素之间的相对重要程度以及他们之间的影响、协同作用，比一般的主观判断严谨有效，更符合客观实际，评价结果更可信可靠.

(2)同时，模糊综合评价模型虽然已经被运用到很多学科领域，但将之运用到建立历史文化街区风险评估中还是有所创新的.历史文化街区公共安全评价的研究对象是“人—建筑群—环境”系统，涉及多方面的问题，这决定了其研究内容的外延非常广.本研究基于多元主义的价值观，在充分评估结构化与人文化评价方法特性及其发展现状特点的基础上，从技术应用的角度提出了“质—量相结合”的评价方法体系，试图以综合的、开放的研究策略提高实际解决问题的能力.

3.2 评价因子的设计

由于本研究采用层次分析法(AHP)求取指标权重，因此，在评价因子的建构和调查问卷(量表)的设计上也与之对应.评价资料的收集主要采用了问卷(量表)调查，并用图纸和照片进行补充.由于影响街区安全的因素众多，且多为概念性的描述(如火灾对建筑安全的影响)，要使其能被测量、分析和研究，必须提供更明确的可供测量的具体指标.同时，这也为评价数据采集提供良好的可操作性.

本研究的评价因素共分为四个层次：1个目标层(O)，5个准则层(A1—A5)，16个一层指标(B1—B16).评价指标的选择是基于以上分析的结果，见表 3.

表3 天津五大道历史文化街区公共安全现状综合评价指标体系

4 研究案例

4.1 研究区概况

以《天津五大道历史文化街区保护规划—控制性详细规划》为参照，选取天津五大道历史文化街区地块编号为34的街坊为研究对象.本次调研地块34位于民园体育场东侧，处于五大道相对核心位置.地块由河北路、重庆道、新华路和大理道围合而成，面积总计约36342.6 m2(计算到地块侧实线).地块内有历史建筑(统计到没有直接相连的附属建筑，相连的建筑群被视为一栋建筑)共计44栋.其中，庆王府和周明泰故居分别为特殊保护和重点保护历史建筑，其余建筑则大多为一般保护历史建筑，如图3所示.

图3 天津五大道34地块历史文化街区现状图

4.2 基于AHP-模糊综合评价法的五大道34地块历史文化街区公共安全风险评价

根据各专项的安全性评价，按表3的层次结构，构造判断矩阵，并用方根法计算相应的权重W，如表4所示.

表4 判断矩阵O-A数值

经检验，O—A矩阵一致性较好，无需调整.用同样的方法可算得 B1—B16各层的权重值为 WA1＝{0.048，0.032，0.032，0.048，0.178，0.449，0.178}；WA2＝{0.200，0.769}；WA3＝{0.333，0.667}；WA4＝{0.250，0.750}；WA5＝{0.286，0.545，0.167}.

经检验，各判断矩阵满足一致性检验，不需要调整.

4.2.1 初级层次模糊评价

根据所选街区的实际情况和对现场大量深入的调研考察，结合10位专家的经验，对地块的综合安全进行了评判，见表 5“安全等级”一栏(各安全等级下的数值为专家赞同人数).根据上表对“物质空间 A1”进行模糊评价.首先，建立评价对象的因素论域U和评语等级论域V，即

其次，确定各因素隶属度.即B1的隶属度为r1＝(0.3，0.5，0.2，0，0)；B2的隶属度为r2＝(0.3，0.6，0.1，0，0)；B3的隶属度为 r3＝(0.1，0.1，0.2，0.4，0.2)；B4的隶属度为 r4＝(0.2，0.3，0.4，0.1，0)；B5的隶属度为 r5＝(0.1，0.2，0.3，0.2，0.2)；B6的隶属度为 r6＝(0，0.1，0.2，0.4，0.3)；B7的隶属度为 r7＝(0.3，0.5，0.2，0，0).因此，“物质空间 A1”中的七个因素组成的评价矩阵为

已知 WA1＝{0.048，0.032，0.032，0.048，0.178，0.449，0.178}，则“物质空间A1”的安全综合评价为

同理可得到

4.2.2 二级层次模糊评价

由“物质空间 A1”、“自然环境 A2”、“人的活动A3”、“安全设施 A4”、“管理能力 A5”组成的“天津五大道34地块历史文化街区”公共安全综合评价的模糊向量 WO＝{0.528，0，065，0.117，0.213，0.045}.

由此可得到“天津五大道34地块历史文化街区”的公共安全的综合安全评价结果为

将以上数据转换成图 4，明显看出五大道 34地块历史文化街区的“物质空间”和“安全设施”存在严重的安全隐患，致灾风险大；“自然环境”和“人的活动”基本安全；而“管理能力”处于较好的状态.

图4 准则层安全等级比较雷达

通过以上的两级模糊综合评价(图5)表明，五大道34地块历史文化街区的公共安全状况总体处于一般偏较差的临界状态.通过评价术语的转换，相当于专家中9.7%的人认为五大道34地块历史文化街区的公共安全很好，16.4%的人认为较好，24.9%的人认为一般，28.9%的认为较差，10.9%的人认为五大道 34地块历史文化街区的公共安全差.

表5 天津五大道34地块历史文化街区公共安全综合评价结果

图5 目标层最终评价结果

造成以上结果的因素上文3.2中已呈现，但从地块现状的微观层面来看：首先，本地块疏散通道有明显的不足，地块出入口不明显，J字路口和尽端路较多，部分通道被杂物堆放占掉大半或已堵住通道，应当在部分封闭墙体新开辟安全门通道，拆除私搭乱建，同时加强道路应急照明及安全疏散标志建设；其次，对地块存在结构隐患的建筑采取外侧增加外圈梁结构，对于砖木混合结构的建筑内部结构增加混凝土防护层；再次，对建筑的使用功能进行置换，完善地块内基础设施和公共设施，逐步改善居民的生活环境.

5 结 语

(1)通过模糊数学理论和层次分析法(AHP)，建立了历史街区公共安全评价模型，针对“天津五大道34地块历史街区”进行了公共安全分级评价探讨，包括灾害因子识别和风险评价.通过问卷调查掌握了天津五大道历史街区现状的大量一手资料并储存了为评价做准备的数据，通过专家集体会议优化了指标体系.

(2)使用 AHP-模糊综合评价法是“质—量相结合”的评价方法体系，具有科学化、系统化、量质统一以及结构与人文方法一体化应用等综合化技术特证.通过笔者研究的评价实例，验证了这一方法理论体系在实践中的可操作性和有效性.

［1］王莲芬，许树柏. 层次分析法引论[M]. 北京：中国人民大学出版社，1990.

［2］孙 峥. 城市自然灾害定量评估方法及应用[D]. 青岛：中国海洋大学，2008.

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