基于改进AHP-VIKOR算法的杭州市富阳区美丽河湖建设效益评价研究

张 迅，章 赛，董江涛

（1.杭州市富阳区水利水电工程监管中心，浙江 杭州 311400；2.杭州市富阳区富春江管理处，浙江 杭州 311400）

1 问题的提出

水资源不但是国家经济发展和居民正常生活的主要基础资源之一，也是维持生态环境的重要保障。江河湖泊是十分重要的生态要素，是保证城市正常发展运行的重要自然要素[1-2]。党的十八大将生态文明列入中国特色社会主义事业“五位一体”的布局中，党的十九大提出“树立和践行绿水青山就是金山银山的理念”，这些均表明水生态对于人类和社会发展的重要性[3-4]。为响应国家政策，切实将保护生态环境列入城市发展的总目标，自2018年以来浙江省开展美丽河湖建设，且取得一定的成效[5-6]。但由于美丽河湖建设仍属于新兴事物，处于建设初期阶段，对美丽河湖建设具体效益评价的分析尚未有系统的研究。因此，急需从具体数据角度出发，量化美丽河湖建设对社会发展的效益，为美丽河湖建设的进一步推进提供理论支撑。

层析分析法（AHP）是进行效益评价的主要方法之一，对该方法的研究虽已取得一定的进展[7-8]，但仍未应用于美丽河湖建设的效益评价分析中。喻旭亮等[9]基于层析分析法对区域生态效益进行评价，构建生态效益评价的量化模型，对当地生态发展具有十分重要的意义。随着社会的发展，可持续发展战略深入人心，美丽河湖建设的效益不但考虑对经济效益的影响，而且需同时考虑对区域社会效益和生态效益的影响，从而综合反映美丽河湖建设的最终效益。因此，针对美丽河湖建设的效益评价研究，需从构建合理的方法和评价指标体系2个方面共同考虑。

富阳区位于浙江省杭州市西南部，在杭州市经济发展中占据十分重要的地位。近年来，富阳区响应国家和浙江省号召，逐步开展区域美丽河湖建设，并取得显著成效。同时由于传统的层次分析法受主观意识的影响较强，需在研究中找寻一定的方法削弱主观意愿，反映指标客观规律。因此，以富阳区美丽河湖建设效益分析为主要研究对象，基于改进的AHP法结合VIKOR算法共同构建效益评价体系，系统分析富阳区美丽河湖建设的综合效益。

2 研究方法

2.1 改进AHP法

传统的AHP法主要通过构建判断矩阵来判别指标重要程度，假设判断矩阵Bij是一个N×N 的方阵（N为总的评价指标个数），Bij代表指标i相对于指标j的重要性。Bij的取值范围是（1/9，1/8…. 1/2，1，2，3……9），当 Bij＞1 时代表指标i比指标j更重要，当 Bij＜1 时代表指标i比指标j更不重要，通过该矩阵计算不同指标权重。但该方法主观意识太强，往往忽略事物的客观规律，限制该方法的使用。

为了解决这一问题，消除AHP法的主观性，本研究构建改进AHP法，引用风险度向量概念，采用灰关联度函数[10]计算评价指标的风险度向量ri=（ri1，ri1…riMi），具体公式如下：

式中：ri为第i个指标的风险度；xi为第i个指标的实测值；Ai和Bi为第i个指标的上限值和下限值。

计算各评价指标风险度均值的差值dij，具体公式如下：

式中：ri与rj分别为指标i与指标j中的风险度；Mi与Mj分别为指标i与指标j的总样本数；dij为指标i相对于指标j的风险度差值，取值范围为[-1，1]，当dij＞0 时表明指标i的风险高于指标j，当dij＜0 时表明指标i的风险低于指标j。

根据计算得出的风险度差值，计算AHP法中不同指标的重要度指标Bij，具体公式如下：

最终根据传统AHP法的步骤计算不同指标权重。

2.2 VIKOR算法美丽河湖建设效益综合评价

VIKOR算法主要通过确定不同指标的效益值和遗憾值，从而实现不同指标的综合评价过程[11]，具体公式如下：

式中：Si和Ri分别代表不同指标的效益值和遗憾值；ωi为不同指标权重；yi为不同指标取值；y+和y-分别代表不同指标的正、负理想解。

计算美丽河湖建设的最终效益估算值：

式中：Ei代表最终效益取值；v代表表示决策者的决策偏好；S+和S-分别为效益值的最大值和最小值；R+和R-分别为遗憾值的最大值和最小值。

2.3 美丽河湖建设效益评价体系构建

从经济效益、社会效益和生态效益3个方面构建杭州市富阳区美丽河湖建设评价体系，基于改进AHP法和VIKOR法构建美丽河湖建设效益评价模型，综合判定当地美丽河湖建设的影响，具体评价体系构建情况见图1。

图1 美丽河湖建设效益评价指标体系构建图

3 结果与分析

根据标准，基于标准差分级法将效益评价指标体系进行分级，该方法适用于呈正态分布的数据集，具体指标分级情况见表1。

表1 不同指标分级情况汇总表

以当地实际调查数据为基础，基于改进AHP法的基本原理，构建不同指标的风险度均值的差值矩阵，结果见表2。基于表2中的数据，将表中数据代入公式（2）中进行计算，可得出美丽河湖建设效益评价指标体系的重要度矩阵，结果见表3。根据表3中的数据，可基于AHP法的基本原理，计算不同指标权重，并结合权重取值，求得不同等级划分情况，结果分别见表4和表5。

表2 评价指标体系风险度均值差值矩阵表

表3 评价指标体系风险度重要度矩阵表

表4 不同评价指标权重确定表

表5 不同等级划分标准表

以区域实际调查数据为基础，从2018年开始进行美丽河湖建设为时间分界线，统计2017，2018，2019年3 a的实测数据，结合表4中的权重取值，可得出不同年份建设美丽河湖前后的效益（见表6）。由表6可知，建设美丽河湖之后的区域效益值明显升高，达到较好的级别，而2017年效益值取值仅为0.325 4，等级为较差。因此，大力推广美丽河湖建设显著提高富阳区经济效益、社会效益和生态效益。

表6 美丽河湖建设前后效益取值等级划分表

为验证改进AHP法计算的可行性，将计算结果与传统AHP法进行比较，传统AHP法主要通过专家打分原理确定不同指标的重要度矩阵，结果见表7。基于传统AHP法计算得出的权重及效益取值分别见表8和表9。由表9可以得出，传统AHP与改进AHP法计算得出的效益值在不同年份的变化规律基本一致，均呈现逐年提高的趋势，这进一步说明改进AHP法的科学性，同时改进AHP法在2019年计算得出的效益等级达到较好等级，表明该方法可更好地反映美丽河湖建设对当地产生的效益。

表7 传统AHP法重要度矩阵表

表8 传统AHP法不同评价指标权重确定表

表9 基于传统AHP法美丽河湖建设前后效益取值等级划分表

4 结 语

美丽河湖建设是杭州市富阳区为维护区域生态环境所采取的重要举措，目前虽然该项建设仍处于初期阶段，但已经对区域效益方面取得一定的效果。基于改进AHP法及VIKOR算法综合比较美丽河湖建设前后区域效益的差别，指出在2019年美丽河湖建设开始之后，区域效益等级达到较好等级，相信随着该项建设的进行，效益等级可达到“好”的等级。在今后的研究中，将基于本文方法对当地美丽河湖建设进行跟踪，找到效益等级进入“好”的时间节点，为其余区域开展类似建设提供理论依据。