基于改进物元可拓模型的建筑业可持续发展综合评价

光 辉，赵 尘，杨培红

(1.南京林业大学 土木工程学院，南京 210037；2.三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472500)

建筑业在改善人民生活生产环境和拉动经济增长的同时，消耗了大量的资源和能源，并对环境产生了极大的破坏，这些负面因素严重影响了建筑业的发展[1]。近年来，一些学者从不同角度对建筑业可持续发展进行了研究，其中，建筑业可持续发展评价是一个重要的研究方向，相继有学者提出了主成分分析法[2]、因子评价法[3]、聚类分析法[4]层次分析法[5]等多种建筑业可持续发展评价方法，这些方法均有各自的优势和不足。相比其他评价方法，依据可拓集合理论建立起来的多指标可拓综合评价方法，可以将多目标评价转化为单目标决策，并能从定性和定量两个角度给出评价结果，有较大的优越性，目前已经在水质评价[6]、城市交通可持续发展评价[7]、城市可持续发展评价[8]等诸多方面得以应用。本文将物元可拓模型引入建筑业可持续发展评价，并对模型中的值域和经典域的确定方法进行了改进，建立建筑业可持续发展综合评价物元可拓模型，通过计算其综合关联度和等级特征值，给出定向和定量的评价结果，并与其他评价方法进行的对比。实例分析表明，本文提出的改进物元可拓模型能够直观正确地反映出建筑业的可持续发展水平。

1 建筑业可持续发展评价物元模型

本文的主要思想是首先选择建筑业可持续发展评价指标，并获取各个指标的取值，然后确定建筑业可持续发展指标参数等级标准，用“评价指标、计算值、等级”3个要素组成物元，利用熵值法确定指标权重，应用可拓综合评价方法理论建立建筑业可持续发展物元模型[9]。

1.1 确定经典域和值域

若表示建筑业可持续发展评价物元，N0表示级别的全体，N0j表示划分的第j个等级，Ci表示第i个评级指标，(VOij)n×m表示同征物元阵，为Nj关于指标Ci的经典域范围，Rp表示建筑业可持续发展评价指标允许取值范围的物元，Np表示等级的全体，Vpi表示Np中指标Ci的允许取值范围，即值域，则：

Rp=(NpCVp)=

1.2 计算关联函数及权系数

在建立了建筑业可持续发展评价物元后，需计算指标量测值与关于等级j的隶属度。本文选择可拓理论中的初等关联函数法，设〈api，bpi〉为指标Ci的值域范围，则指标Ci关于评价等级的j隶属度为Kj(Vi)。

关联函数为：

本文采用熵值法来确定评价指标的权重，具体方法见文献[10]。

1.1 数据下载 从GEO 数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)下载所需基因芯片集。其中GSE36895作为训练集用来构建共表达网络并筛选枢纽基因，包括29例肾透明细胞癌、21例癌旁以及26例肿瘤小鼠移植物，选取其中肾透明细胞及癌旁样本进行进一步研究。另外GSE73731作为测试集用来验证所得到的结果，包括265例肾透明细胞癌。

1.3 计算评价结果

若为指标的权重系数，则所有评价指标关于等级j的关联度为：

根据最大关联度原则，求解评价等级的特征值：

j*为级别变量特征值，依据j*可以判断出建筑业可持续发展水平偏向某一级别的程度。

2 存在的不足及改进方法

2.1 物元可拓模型的不足之处

在建立物元可拓模型过程中，经典域和值域的构造是关键。参考其他行业物元模型，等级划分标准主要有3种情况。一是依据已有的国家或行业制定的规范和标准构建经典域和值域。但是，由于区域发展的动态性，国家或行业制定和更新标准频率难以满足区域快速发展的要求，因此在实际评级中经常出现当前问题要依靠过时的标准或规范进行衡量的矛盾。二是参考先进国家或地区标准构建经典域和值域，通过比较能够得出评价对象与发达地区的差距。但是，选择标准没有从评价对象自身具体情况出发，当评价对象与评价标准差距较大的时候，评价就没有意义。三是选择某年的指标值作为基准值，以未来某年的指标值作为目标值，在基准值和目标值之间构建经典域和值域，这种方法随意性较大。

从上可以看出，物元模型经典域和值域确定存在以下几个问题：①标准的时效性，更新难以满足评价要求；②标准的地域性，不同地域衡量标准可比性较差；③部分行业没有相关参考标准，限制了物元模型应用。

2.2 改进方法

针对常用的经典域和值域确定方法中的不足，本文采用了一种新的经典域和值域确定方法。本方法仅从评价数据自身结构出发，不依赖外在规范或标准，对时间序列进行均匀分割[11]。

若某个指标Ci的时间序列为C1，C2…Cn，指标等级需要划分为J级，则按以下步骤进行：

(1)时间序列区间长度L计算。序列的区间长度指的是时间序列在数轴上的长度，其公式为：

L=maxCi-minCi。

(3)时间序列区间各等级界限计算。各等级上界等于下界与一个区间平均间隔之和，每个等级的上界等于上一个相邻等级的下界。其公式为：

Ci1=[minCi，minCi+K]。

Ci2=[minCi+Ki，minCi+2K]。

因此，第J等级区间表示为：Cij=[minCi+(j-1)Ki，minCi+jK]。

3 实例分析

本文以文献[12]中广东省建筑业可持续发展数据为例，说明改进物元可拓模型在建筑业可持续发展评价中的实用性。同时将本文的评价结果与文献[12]中的评价结果进行比较，评价本文提出的方法的有效性。

3.1 确定经典域和值域

依据文献[12]中的统计数据及本文提出的确定经典域和值域的方法，将评价等级划分为4级，等级1表示可持续，等级2表示比较可持续，等级3表示基本可持续，等级4表示不可持续，各个等级划分结果见表1。

表1 经典域和值域

3.2 确定指标权重

采用熵值法对25个建筑业可持续发展评价指标权重进行确定，计算结果见表2。

表2 评价指标权重

3.3 计算结果

通过关联函数计算，确定所有评价指标关于等级j的关联度，根据最大关联度原则，求解评价等级的特征值，计算结果见表3。

表3 建筑业可持续发展评价计算结果

为了验证评价效果，本文将改进物元可拓模型评价结果与文献[12]的评价结果进行比较，如图1所示。文献[12]用可持续发展水平值衡量广东省建筑业可持续发展状况，本文用评价等级特征值衡量广东省建筑业可持续发展状况。

图1 不同方法评价建筑业可持续发展趋势对比图

从图1可以看出，应用本文构建的改进物元可拓模型对广东省建筑业可持续发展水平进行评价，广东省建筑业可持续发展等级特征值从2003年的3.52级提高到2009年的1.37级，从基本可持续等级发展到可持续等级，可持续发展水平不断上升，评价结果与文献[12]中的主成分分析法评价结果趋势一致，说明了本文构建的评价模型的正确性。

4 结 论

(1)本文针对物元可拓评价模型存在的不足，从时间序列自身结构出发，提出了基于时间序列的

经典域和值域确定方法并给出了具体的算法，对物元可拓模型进行了改进，能有效克服评价等级划分时无参考标准或标准时效性限值等问题，拓展了物元模型的应用性。

(2)应用本文构建的建筑业可持续发展改进物元可模型，以广东省建筑业2003～2009年的指标体系数据为例，应用熵值法确定评价指标的权重，通过计算各评价指标关于评价等级的关联度和评价等级特征值，将多目标评价转换为单目标评价，从定性和定量两个角度给出了建筑业可持续发展整体水平。同时，将本文评级结果与主成分分析法评价结果进行比较，结果表明两种方法评级结果一致，说明了本文构建的改进物元可拓模型的实用性和正确性，为建筑业可持续发展评价提供了一种新的思路。

【参 考 文 献】

[1] 光 辉，赵 尘.我国建筑业可持续发展研究综述[J].森林工程，2013，29(6)：149-152.

[2] 周建华.基于因子和聚类分析法的建筑业经济效益评价[J].建筑经济，2007(S2)：46-49.

[3] 庄 凯.山东省建筑业可持续发展问题研究[D].山东：青岛理工大学，2011.

[4] 邓屈波.基于DEA模型的福建省建筑业可持续发展评价[D].广东：中南大学，2008.

[5] 邓 韬.基于熵值法的建筑业可持续发展研究[J].工程项目管理，2007(5)：67-69.

[6] 陈南祥，汤 泽.基于物元可拓法对郑州市地表水水质评价[J].水利与建筑工程学报，2013，11(2)：42-45.

[7] 刘俊娟，王 炜，程 琳.基于PSR概念与复合物元可拓法的城市交通可持续发展评价[J].公路交通科技，2007，24(10)：136-141.

[8] 李晓伟，陈 红，李聪攀.基于可拓学的城市交通可持续发展水平综合评价[J].广州大学学报(自然科学版)，2011，10(4)：77-81.

[9] 蔡 文.可拓集与可拓数据挖掘[M].北京：科学出版社，2008.

[10] 王 成，刘秀华，刘 勇，等.基于熵权物元模型的三峡库区生态敏感性评价[J].西南大学学报(自然科学版)，2013，35(1)：59-64.

[11] 刘 杨.基于 SG-MA-ISPA 模型的区域可持续发展评价研究[D].重庆：重庆大学，2012.

[12] 王幼松，杨胜志，张全友，等.基于可持续理论的广东省建筑业发展评价研究[J].建筑监督检测与造价，2011，4(11-12)：28-34.