基于模糊层次分析法的古城灾后建成环境评价

马 航，袁 磊，李 翔，张力智，李婧雯

1) 哈尔滨工业大学(深圳)建筑学院， 广东深圳 518055；2)深圳大学建筑与城市规划学院，广东深圳 518060；3)中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都610042

进入21世纪，随着旅游产业在中国的发展，许多历史名城区域内的历史风貌特征、空间格局和街巷建筑形式等受到不同程度的冲击，也带来了许多安全隐患.其中，火灾是中国许多历史文化名城名镇保护工作中最大的威胁.本研究以中国云南省香格里拉市独克宗古城为例，探索历史文化名城名镇灾后重建中传统聚落空间恢复的评判方法.

香格里拉独克宗古城是中国保存得最好、最大的藏族民居聚落，也是雪域藏乡和滇域民族文化交流的窗口和川藏滇地区经济贸易的纽带.近年来，独克宗古城依托香格里拉品牌效应积极发展旅游产业，并于2012年3月向国务院提交申请，申报“国家级历史文化名城”称号.然而，在2014-01-11凌晨，独克宗古城核心区发生火灾，受灾面积达6.57 hm2，占整个核心保护区的2/3，受灾房屋343栋，6条传统街巷被损毁，损毁的建筑面积达59 980.66 m2.当地政府提出“尊重历史、尊重民族文化、修旧如旧、建新如旧”的总体要求，两年来古城重建恢复基本完成，商业恢复率达80%.

本研究基于独克宗古城灾后“统规自建”的模式，以原始住户为主要调查群体，运用模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process，FAHP)构建评价指标体系，提出古城保护性开发的优化策略，一方面实证检验模糊层次分析法在评判古城传统聚落空间恢复中的应用，另一方面为恢复古城传统风貌、优化既有建成环境提供借鉴.

1 评价体系构建的可行性

目前，基于原始住户视角，对历史文化名城建成环境风貌恢复的研究较少.本研究通过分析传统聚落空间结构体系及构成要素，结合独克宗古城地域特殊性，构建评价体系基本框架，同时考虑历史文化名城文化景观保护和独克宗古城火灾后重建模式的特殊性；结合当地原始住户的生活习性和文化意识，筛选宜居社区构成要素，最终建构具有针对性的评价指标体系因子集(图1).

图1 评价指标体系因子集影响要素示意图Fig.1 Influential factors of evaluation system

聚落环境中的空间结构主要包含自然生态空间、人工物质空间和精神文化空间3个方面[1]. 本研究范围是占地28.7 hm2的古城区重点保护区，以人工物质空间为主.

历史文化名城的文化景观可以划分为物质系统和价值系统两大类. 其中，物质系统包括建筑、空间、结构和环境等；价值系统包括行为、人居、历史、产业和精神等文化内容[2].另外，对于历史文化景观的保护类别，按照物质文化遗产和非物质文化遗产进行划分，通常物质文化遗产分为自然环境、空间形态和建筑特色等；非物质文化遗产包括历史影响和民俗文化等[3].在灾害发生后的重建过程中，需要考虑的不仅仅是物质层面的恢复，更需要考虑非物质层面的恢复和完善.在传统村落保护层面上，陈喆等[4]基于当地居住者的角度，为平衡他组织和自组织的相互作用，探索传统村落保持活力，适应更新改造的原则和策略.在此基础上，本研究评价指标体系因子建立具有以下两方面可行性:

1)评价客体具有较高的定量分析可能性.独克宗古城聚落空间灾后建成环境评价过程中，运用FAHP-模糊综合评价法能有效量化人的主观认知感受，使其具备可比性和可操作性.对评价样本进行定性归纳，赋予权重比例达到量化指标的目的，运用最大隶属度原则判定其中的综合评价的满意程度，制定相应措施，达到优化环境的作用.

2)评价主体反映自下而上的公众意识. 评价体系建立在独克宗古城原住居民依然生活于此地及周边基础上，充分尊重当地民众群体意识，从评价体系的构建到评价的过程都充分体现当地的地域特征，是“自下而上”管理古城社区发展的一种自我认知和自我修复过程中的体现. 基于该评价体系发现的问题能很好地反映当地需求，由此制定的优化策略具有较好的地域适应性.

2 研究方法和思路

为了解原始住户群体对既有建成环境综合满意度，客观反映群体意识，间接证明灾后重建传统风貌恢复的情况，本研究采用模糊层次分析法进行研究. 层次分析法由SAATY[5]首次提出，主要是对矩阵各因素间两两比较进行赋值，用数字1～9分别表示各因素的相对重要程度，是一种将定量分析与定性分析相结合的多层次、多目标的分析方法，以数学的视角评价不同目标体系层次间的非序列关系[4].但是，层次分析法的缺点在于一致性检验困难，且判断缺乏科学依据[5]. 因此，将模糊数学分析法与层次分析法相结合，把互反型判断矩阵转化为模糊一致性判断矩阵，可克服层次分析法中主观因素对最终结果的影响，使判断更具科学性[6].模糊层次分析法是基于层次分析法的改进方法，解决了FAHP权重赋值过程中一致性检验过程复杂繁琐的问题，同时弥补了评价指标不宜过多的缺陷.模糊层次分析法的步骤和层次分析法基本一样，但有两点不同：一是两两比较构造出不同的矩阵，在层次分析法中构造判断矩阵，而在模糊层次分析法中构造模糊一致判断矩阵；二是两种不同矩阵求权重的数学算法和计算过程不同.

另外，为了弥补模糊层次分析法中定量数据较少、定性成分较多的不足，在模糊层次分析法计算评价体系评价指标权重的基础上，采用模糊综合评价法来确定指标评判效果[7].两者结合的FAHP-模糊综合评价法能真实反映评价过程和结果的相对客观性.本研究评价体系构建及评价过程如图2所示.

图2 FAHP-模糊综合评价法基本工作流程示意图Fig.2 Basic procedure of FAHP

通常，国内以AHP-模糊综合评价法的运用为主，它能较好地用于各学科领域的主观评价中，如建筑学领域中的民居社区的宜居性评价[8]、游客满意度评价[9]、旅游开发现状评价[10]、高校校园危机综合风险评价[11]、房地产项目风险评估[12]、城市脆弱性评估[13]、工程项目安全性评估[14]、规划决策和土地利用评估等[15].

3 评价体系构建和评价

3.1 多方参与确定评价指标体系

3.1.1 明确调查对象

本研究主要调查对象为在古城重点保护区内有房产，且在古城内生活超过10年的原始住户.没有将游客和商户等其他利益群体作为主要调查对象的原因是：一方面，游客具有数量大、文化层次不一和旅游目的多样等不确定特征，难以形成统一的评价结果，同时游客对独克宗古城的历史风貌特征缺乏深刻的历史文化认知；另一方面，目前商户流动性较大，他们更多关注旅游产品的销售利润，对古城灾后重建环境的历史风貌恢复关注度较低.

3.1.2 构建评价指标

本研究对于评价指标的筛选采用多方参与的模式(图3).首先，通过文献研究预设评价指标体系，剔除与原始住户关联度较低和与本研究关注内容不一致的部分，得到初步的评价指标因素集；然后，通过自由访谈收集原始住户的关注点，并优化评价指标因素集.其次，制作专家关注度评分表，共发放问卷30份，收回有效问卷25份并汇总整理；最终建立的独克宗古城聚落空间灾后建成环境评价指标体系由5个1级指标，16个2级指标和30个评价因子构成(表1).

图3 评价指标在重要度和满意度坐标系中的分布示意图Fig.3 Coordinate system of important and performance degree

3.2 模糊层次分析明确指标权重

3.2.1 建立层次结构模型

基于独克宗古城聚落空间灾后建成环境评价指标因素集，建立结构模型，该模型包含A、B和C 3个层级.

3.2.2 确定优先关系矩阵

采用数量标度方法构建优先关系矩阵，按照0.1～0.9标度进行赋值，两两比较各个元素相对重要程度.

3.2.3 构建模糊一致矩阵

将优先关系矩阵转换成对应的模糊一致矩阵.

1) 按行求和.

(1)

其中，ri为优先关系矩阵中第i行各数之和；fik为优先关系矩阵中第i行第k个数值；n为优先关系矩阵中构成要素个数.

2)作行变换处理

(2)

其中，rij为模糊矩阵中第i行第j列的数值；rj为优先关系矩阵中第j行各数之和.

由式(1)和(2)可得1级指标的模糊矩阵，根据模糊的充要条件进行调整，即任意指定两行对应元素之差为常数，最终得到模糊一致矩阵.

3.2.4 指标权重计算

1)对模糊一致矩阵按行求和(不包含自身比较)，记为li：

(3)

(4)

该层次中各指标对于上层目标的指标权重，记为wi：

(5)

该评价指标体系中1级指标的权重向量为

W= (w1,w2,w3,w4,w5)=

(0.220, 0.190, 0.176, 0.214, 0.20)

3.2.5 获得评价指标权重

用上述方法构建评价指标体系中其他层次模糊一致矩阵，计算对应指标的权重.以此类推，统计各层评价指标权重，如表2.

表1 专家对评价指标重要度评判统计结果Table 1 Importance degree of evaluation index by the experts

表2 独克宗古城聚落空间灾后建成环境评价权重汇总Table 2 Evaluation weight of built environment

3.3 模糊综合评价确定评价结果

3.3.1 建立评价等级评估

本研究运用语义差别法(semantic differential method)来确定评价标准.对各个评价因子划分为5个语义等级，即“很好、较好、一般、较差、很差”，以此划分主观评价的定距测量层次.

3.3.2 问卷设计与数据收集

本次调查共发放问卷150份，回收143份，回收率达95.3%；淘汰不符合问卷要求的11份弃卷，得到有效问卷132份，占回收问卷的92.3%.

3.3.3 建立单因素评价矩阵

模糊综合评价中模糊矩阵建立过程是下层级向上层级逐级推算的过程，即上层级的综合评价向量来自下层级的综合评价向量计算所得.基于问卷统计结果，构建结构层次关系；设定各项指标评语集V={很好(v1)，较好(v2)，一般(v3)，较差(v4)，很差(v5)}={5，4，3，2，1}. 依据评价体系层次结构，加权平均样本评价值样本数，建立第3层级模糊评价矩阵Qn.

3.3.4 低层级模糊综合评判

该过程运用模糊综合评价法，基于综合评价矩阵，由式(6)计算各层级指标的模糊评价向量，进而计算该综合评价值，即反模糊化处理见式(7).

Qn=RnBn

(6)

其中，Qn为综合评价向量；Rn为综合评价矩阵；Bn为低层次因素集中各因素的权向量.

(7)

其中，Xn为综合评价值；Vi为低层次因素集中各因素的评语集(反模糊化取值).

以本研究评价体系中Q1综合评价向量和综合评价值为例，Q1的模糊综合评价值为X1=3.760 6.同理可得第3层级其他各矩阵Qn的模糊评价向量和模糊综合评价值.

3.3.5 高层级模糊综合评判

基于第3层级模糊评价向量的计算，用同样的方法对所有第2层级每个Pi的ni个元素进行模糊评价向量和综合评价值计算.

基于第2层级中各指标综合评价的研究结果，计算第1层级中进行模糊评价向量和综合评价值.

3.3.6 确定各层指标评价结果

对本研究评价体系中目标层、1级指标层和2级指标层的模糊综合评价值进行统计发现：

1)原始住户对独克宗既有建成环境的综合满意度中等偏上；

2)1级指标中地域特征和安全保障方面评价相对较好，空间形态和功能布局的满意度一般，运营管理综合满意度最低；

3)2级指标中满意度较好的包括精神寄托、生活场景、聚落风貌、治安防控和火灾防控等；公共绿地、街道路径、广场节点、院落建筑、基础服务、休闲娱乐、旅游服务、地震防控、政府组织和个人承担的评价一般；而评价最低的是公众参与相关内容(表3).

表3 目标、1级指标和2级指标综合评价得分统计结果Table 3 Comprehensive evaluation score

1)“√”指计划达到的目标

通过实地勘查和回访调查发现，独克宗古城建成环境现状与综合评价结果基本一致.从物质层面来说，独克宗古城在整体风貌特征方面恢复较好，包括整体的空间形态特征和聚落第5立面特色等，但是在街巷风貌和单体建筑原真性方面的恢复存在不同程度的欠缺.例如，重建后的皮匠坡存在街巷空间高宽比不协调、街巷路面失去特色、沿街立面单调和缺少绿化等问题.古城内的基础设施和文化娱乐设施得到较好的改善，安全防火措施得到有效加强，但是部分设施的节点设计还需进一步完善，如四方街广场缺乏标志标识系统.

非物质层面来说，一方面依托于“统规自建”模式的实践，独克宗古城在精神寄托和文化包容方面得到有效维系和改善，节庆和主题文化活动等方面也日渐完善，但当地日常活动匮乏，部分地区商业化严重等问题；另一方面，随着各项规划管理文件的落地实施，古城运营管理机制也得到一定程度的规范化，但是依然存在公众参与灵活性较低和个人承担权利义务分界不清等问题.

4 对策建议

针对独克宗古城既有建成环境，通过SPSS软件分别对1级指标和2级指标的综合权重(重要度)和模糊综合评价(满意度)两个变量进行二维度标准化处理，得到1、2级指标的象限分布(图3)，以确定优化策略优先级:① 高重要度-低满意度象限内分布的指标应作为优先考虑的对象，该部分对既有建成环境的综合满意度提升起到关键作用；② 低重要度-低满意度象限内的评价指标应针对性地进行更新改善，避免因投入过量人力财力而导致资源浪费，在修缮时序中允许靠后处理；③ 低重要度-高满意度的部分，近期可以不作为规划设计和提升的重点，但要尽量避免因环境改变带来的负面影响；④ 高重要度-高满意度象限内的内容是目前既有环境中相对较好的，应该保持其现有的良好状态.

本研究借鉴国内外灾后重建和恢复的成功经验，提出独克宗古城既有建成环境的优化策略.

4.1 尊重历史以还原地域特征

在地域特征修复中，应考虑精神和物质两个层面的内容.精神寄托方面要保持古城既有的文化包容性，发掘当地历史文化内涵，提高民俗多样性；生活场景重塑过程中提高当地居民日常活动参与度，优化节庆和主题活动；聚落风貌恢复过程中实现整体风貌统一把控，街区风貌分区保护，宅前风貌特色发掘等；保持大龟山公园自然绿地景观，同时优化街巷绿植景观.

4.2 弹性控制以优化空间形态

在空间形态修复中，应划分重点保护区和非重点保护区进行分区改善.基于当地管理部门强制保护标志物和边界两个要素的前提下，对重点保护区范围内的街道和路径、广场和节点等提出建议，改善路径的通畅度，优化不同级别街巷的尺度，在广场和节点处完善标识指引系统，增设休憩和遮阳避雨设施，同时最大可能还原广场和节点空间的历史风貌特征，对建筑和院落按照“原真性”修复原则，改善建筑周边区位环境质量，鼓励原始住户对院落布局实施原貌恢复，或在古城建筑院落综合布局形态样本中选型营建，最后对施工质量统一审核；重点保护区范围外的新建拓展区，根据与古城的关联程度不同，实施整体统一、风格延续和新旧并置的多层次原则，对其风貌特征进行弹性控制.

4.3 适应需求以完善功能布局

功能布局的修复应该分时段进行.首先，加快照明等基础安全设施建设，编制古城夜景照明规划；然后，构建环保体系，基于古城现状需求制定门前卫生承包负责机制并坚决实施，同时明确相关责任负责人；其次，引入电瓶车和自行车租赁系统，解决古城内停车难问题；再次，对餐饮设施规范化管理，明确娱乐设施准入制度；最后，依托民营客栈增加旅游服务站点，同时，管理部门应该严格控制古城商业规模.

4.4 奖惩并行以促进安全保障

独克宗古城因土地权属复杂，民居建筑由民众自发营建，无法实施整体强制性的古城开发战略和统一的运营管理模式.基于独克宗古城的特殊性，宜采用“奖励代补”、“奖惩并行”的弹性管理模式，以促进安全维护和实施保障.首先，对古城聚落空间安全性统一评估并改造安检不达标者，成立治安小组不定时巡逻，鼓励街坊邻居互相监管，加强与治安行政部门的监管合作；其次，实施建筑耐火等级评估，按照防火分区实施重点监控；最后，疏通避难通道，规划户外避难场地，不定期举行地震防灾演练，鼓励提升建筑防震等级.

4.5 多方参与以加强运营管理

在运营管理中应联合各方力量综合统筹.目前，独克宗古城的公众参与程度停留在象征性参与阶段，即民众有限地投入且始终被动地接受政府的要求.对于运营管理方面来说，应该协调政府与民众之间关系，让公众参与由象征性参与向实质性参与演化.首先，应该加强古城保护力度，完善运营管理机制，加强宣传工作进程，采取权力下放义务并行的方式进行；其次，构建街区民众组织，采用匿名举报模式实现民众监管，并开通社会公众参与的网络监督平台；最后，管理部门重新制定适合古城将来发展的门前承包责任书，明确古城保护管理实施细节中各项条款的责任对象等.

结 语

独克宗古城灾后重建建成环境的评价结果显示：评价综合满意度是中等偏上，其中地域特征和安全保障方面评价相对较好，空间形态和功能布局的满意度次之，运营管理综合满意度最低.通过对该评价结果和实地踏勘回访调查结果的比较，验证了模糊层次分析法具有较高的适用性，同时，基于该评价结果提出的优化策略具有较高的针对性和可操作性；另外，评价结果间接证明了“统规自建”模式在历史文化名城灾后重建中具有较高的可行性和必要性.