基于物元模型和熵权法的中国城市规划实施评价

张 南

导语

1984年颁布的《城市规划条例》提出：“城市规划是对一定时期内城市的经济和社会发展、土地利用、空间布局以及各项建设的综合部署、具体安排和实施管理，”[1]其本质是“为市民缔造一个组织更完善、效率更高和更称心的居住环境”[2]。2005年《城市规划编制办法》指出，应对现行城市总体规划考察[3]，“对城市规划实施效果以及规划实施环境的趋势和变化进行持续的监测”[4]，客观评估规划实施效果，城市总体规划的评估主要是一种符合性评价[5]，可以有效衡量城市规划的实施效果[6]，使城市规划的运作过程进入良性循环[7]。

城市规划是城市发展的重要环节，对其实施进行评价是一项艰巨的任务。关于城市规划实施评价的研究，学者们发表的观点要集中在城市规划实施评价的内容和方法等方面。学者们普遍认为城市规划实施评价的内容应包括布局情况、目标规划、实施过程、实施效果和公众满意度等方面[8-14]。学者们提出可以采取定量和定性相结合的方式，以规划实践为基础建立规划实施评估模型，通过一致性和合理性等准则来客观测量城市规划实施效果[15-19]。整体而言，既有研究对于城市规划实施评价的定量研究尚显不足，评价方法定量化有待加强。

物元模型其理论框架由研究物元及其变化的物元理论和建立在可拓集合基础上的数学工具两个部分组成，该模型“可以解决复杂事物的矛盾性、模糊性以及不相容性”[20]。重点是求解模糊性和不相容的集合，其他系统则采取系统物元变换、结构变换等方法，化不相容问题为相容问题，变模糊性问题为清晰性问题，使不相容和模糊性问题得到合理解决，从而得到可靠的评价结果。城市规划实施的评价，各评价指标其变量和数值之间存在的模糊性和不相容性等特征，选择物元模型可以解决评价指标的多维度和不相容等问题。熵权法，运用信息熵计算各指标的熵权，通过熵权对各指标的权重进行修正，得到客观的指标权重[21]。

本文采用物元模型和熵权法作为定量评价的方法，尝试构建城市规划实施评价指标体系，通过建立经典物元模型（评价等级物元）、节域物元模型（评价指标物元），用熵权法计算各评价指标权重，构建待评物元模型（城市规划实施的物元矩阵），通过建立这些模型来计算中国城市规划的实施效果。

1 指标体系与评价标准

1.1 指标体系

中共中央、国务院提出：“加强城市总体规划和土地利用总体规划的衔接，树立‘窄马路，密路网’的城市道路布局理念；城市公园原则上要免费向居民开放”[22]。城市规划中的路网密度、道路面积率、人均道路面积、车均道路面积、公园个数和公园面积能否直观地评价城市规划的实施，本文尝试从这六个方面入手，构建中国城市规划实施评价模型。

C1：道路密度。道路密度是指城市内部平均每平方公里城市用地上拥有的道路长度，即城市道路总长度与城市用地总面积的比值[23]。道路密度越大，其交通便利程度越好；道路密度越小，车辆需要绕行，增加了出行所需时间，容易引发道路交通的拥挤现象[24]。

C2：道路面积率。道路面积率是用来衡量城市建成区内道路拥有量的重要指标，即城市建成区内道路用地总面积与建成区内用地总面积的比值[25]。高道路面积率可以有效缓解交通拥堵，同时也会影响城市绿化面积达不到相当比重[26]。

C3：人均道路面积。人均道路面积主要是指城市道路用地总面积与总人口的比值[27]。人均道路面积能够表示该城市的人口密度程度和道路用地面积是否合理。

C4：车均道路面积。车均道路面积主要是指城市道路用地总面积与城市机动车数量的比值[27]。车均道路面积能够表示该城市的机动车数量和道路用地面积是否合适。

C5：公园个数。公园个数是指城市中拥有公园的数量，个数越多说明城市的宜居工作做得越好。公园个数能够反映城市综合竞争力，同时提升城市的价值。

C6：公园面积。公园面积是指城市中公园所占建设用地的面积，公园面积越大说明城市的园林建设越好，公园面积可以客观反映城市园林建设的基本情况。

表1为中国城市规划实施过程各变量的极小值、极大值、均值和标准差统计，由此可以基本了解中国城市规划实施过程的整体特征。

表1 中国城市规划实施的描述性统计表

1.2 评价标准

本文将城市规划实施评价等级划分为：一般、良好和优秀。结合物元模型的基本原理，城市规划实施分级标准和评价指标即为可拓物元，各评价指标即为物元特征，分级标准值和评价指标的具体值是事物关于特征的量值。城市规划实施评价指标的物元、特征和量值，如表2所示：

表2 城市规划实施评价指标的物元、特征和量值表

2 模型构建与实证评价

2.1 数据来源

本文研究的数据来源于中华人民共和国国家统计局，但由于缺乏台湾地区、香港特别行政区和澳门特别行政区的规划实施数据，故本文涉及的有效数据包括除台湾地区、香港特别行政区和澳门特别行政区以外的22个省、5个自治区和4个直辖市。

2.2 城市规划实施评价模型构建

物元模型是将物元M及其三要素P、C和V，作为有序组合M=（P，C，V）来对研究对象、特征和关系进行描述的模型。其中，P为研究对象，研究对象的特征用C来表示，P关于C的具体量值则用V来表示。对中国城市规划实施进行评价的具体步骤如下所示：

一是确定经典物元矩阵。结合城市规划实施中的路网密度、道路面积率、人均道路面积、车均道路面积、公园个数和公园面积六个方面的内容，构建了中国城市规划实施评价模型。用P表示中国城市规划实施，内容用C表示，V表示内容的指标值，形成了中国城市规划实施评价模型：M=（P，Ci，Vi），i=1，2，3，4，5，6。因此，中国城市规划实施的物元矩阵为：

其中，C1、C2、C3、C4、C5和C6为中国城市规划实施的内容；V1、V2、V3、V4、V5和V6为内容的指标值。

二是建立节域物元模型。中国城市规划实施评价等级及其指标值范围构成物元矩阵，即为经典域Mj；中国城市规划实施评价等级全体及其指标值范围全体的物元矩阵，即为节域Mp。

第一，Mj矩阵：

第二，Mp矩阵：

Pj（j=1，2，3）表示将中国城市规划实施的三个评价等级；各个等级取值范围的上限用aij表示，各个等级取值范围的下限用bij（i=1，2，3，4，5，6）表示，中国城市规划实施评价等级的全体用Pp表示，而P1，P2，P3∈PP；aip和bip分别表示评价等级全体取值范围的上限和下限。

三是建立待评物元模型。本文选取中国城市规划实施的六项内容即道路密度、道路面积率、人均道路面积、车均道路面积、公园个数和公园面积作为评价指标。结合中国城市规划实施评价的指标数据，确立了中国城市规划实施评价的物元模型：

上述公式中，P表示城市规划实施；Ci表示等级标准的城市规划实施评价指标；Vi表示P关于评价指标Ci的实际值。

四是计算待评物元关于各评价等级的关联度。关联度是指城市规划实施评价指标（即路网密度、道路面积率、人均道路面积、车均道路面积、公园个数和公园面积）属于评价等级（即一般、良好和优秀）的程度。关联度值与指标属于该评价等级的程度，二者是正相关关系。关联函数主要用来测量城市规划实施与经典域中评价等级范围值的接近程度。具体的计算公式为：

其中，

利用上述公式，求城市规划实施评价的各指标权重，表3所示：

表3 城市规划实施评价指标权重表

六是计算待评物元的综合关联度。将各评价等级（一般、良好、优秀）的关联度计算结果分别与各指标权重相乘，从而得到综合关联度的具体值。综合关联度主要用来判定待评省市其规划实施的总体状况所处级别，具体的计算公式为：

表4 各省市其规划实施评价综合关联度表

3 结论与对策

3.1 结论

本文从道路密度、道路面积率、人均道路面积、车均道路面积、公园个数和公园面积六个方面入手，构建了城市规划实施评价指标体系。运用物元模型和熵权法,定量评估了中国31个省区市的城市规划实施情况。得到如下结论：第一，辽宁省、江苏省、山东省和广东省其规划实施的综合评价等级为优秀，这个等级高于其他27个省区市其规划实施的综合评价。第二，四川省、浙江省、福建省和云南省其规划实施的综合评价等级为良好。第三，黑龙江省、吉林省、安徽省、河北省、河南省、湖北省、湖南省、江西省、陕西省、山西省、青海省、海南省、贵州省、甘肃省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区、西藏自治区、广西壮族自治区、北京市、上海市、天津市和重庆市规划实施的综合评价等级为一般。

本文运用物元模型和熵权法，通过建立关联函数和综合关联度来计算客观地评价评价单元对某个评价等级的隶属度，在一定程度上拓展了城市规划实施评价的定量方法。基于物元模型和熵权法，对中国城市规划实施效果进行评价，使得评价等级可以客观地反映出评价对象所处的状态，评价过程具有可行性，评价结果具有可信度。

3.2 对策

中国城市规划实施是一个动态的过程，其评价工作是一项复杂的任务。受到政治、经济、文化、社会和生态等多方面因素的综合影响，城市规划实施的评价方法、指标选取以及评价等级等目前并没有形成相对统一的标准。为推进城市规划实施的评价工作，建议相关部门从合理规划和有效评估等方面着手努力：第一，中国的城市规划实施主要从全国范围内展开，由于每个省市其所处的自然地理位置和经济发展水平等完全不同，因此，在城市规划实施的过程中应注重区域性，根据各省市的实际情况进行合理规划。第二，中国的城市规划实施评估具体指标应当落实到政策文本中，明确评估指标可以增强城市规划工作的透明性，依据具体的各指标进行权重确立，使评估结果更具有效性。