基于云模型的高新技术产业园区生态安全建设效能评估研究*

尹柯

南京森林警察学院治安学院 江苏 南京 210023

引言

为了完善高新技术产业园区生态安全的治理体系，提高新建生态安全的治理能力，有必要建立科学的效能评价方法对高新技术产业园区的生态安全建设的成果进行客观评价。通过评估模型分析出对高新技术产业园区生态安全建设产生影响的积极因素和不利因素，以此推动高新技术产业园区生态安全建设的持续发展，并在实践中取得更为合理的成效。

目前，在生态安全建设研究领域，国内外学者的研究主要侧重两个角度。一是对区域生态安全建设评价体系的研究，何旅娜等[1]基于云南省生态文明建设现状结合云南省在简称“一带一路”中的发展定位，分析了对生态安全建设产生影响的关键指标因子并以此构建了评估指标体系。Wang Xinyu[2]等则通过筛选评价指标的方法建立了针对中国西部贫困山区生态安全建设的评价指标体系。这一类研究主要以生态文明建设的成效作为评估的研究对象，只是将生态安全建设评价相关的影响因素作为整个生态文明建设评价体系中的一个部分来分析，对生态安全建设评价的针对性研究较少。第二类研究是对生态安全建设评价方法的研究，主要通过建立各类模型理论对生态安全建设以及生态安全屏障建设的成果和成效进行评估，如运用层次分析法与德尔菲法对2012-2018 年黄河流域9省（区）生态文明建设水平进行分析[3]；运用PSR模型框架对某一地区的生态安全建设及生态安全屏障建设的现状进行评价与评估[4]。上述研究主要是评估生态安全建设的效率、成绩和绩效，无法有效地反映当前生态安全建设达到预期建设目标的程度。

云模型在传统数学模型的基础上，实现了定性的语言描述与定量的数值之间的有效转换，较为客观地反映了评估指标的特征，使效能评估的结果更加有效和精准。因此，本文将根据云模型理论的特点，结合高新技术产业园区生态安全建设不同于一般地区生态安全建设的独特区别，确立相关参数及加权综合云的表达式，从定性与定量相互转换的角度构建一个高新技术产业园区生态安全建设可调性效能评估模型。

1 高新技术产业园区生态安全建设效能评估体系的构建

1.1 研究对象

近年来，国内各地的高新技术产业园区的经济得到了快速的发展，但在发展的过程中往往忽视了园区的生态功能，导致生产功能被过度利用，而生态修复系统和生态服务功能大大降低，甚至严重威胁到高新产业园区周围区域生态安全的建设。特别是由于园区内产业和技术的特殊性等因素所产生的负面影响，造成高新技术产业园区生态环境具有的先天性脆弱性与敏感性，进而成为国内生态安全建设的重点区域[5]。

1.2 指标体系的构建

生态安全建设的效能，一般指的是建设的功能和功效，这里就是指高新技术产业园区生态安全建设的功能和功效，即高新技术产业园区在生态文明建设的过程中，生态安全建设达到或实现建设预定目标的程度。高新技术产业园区地缘辽阔，生态建设的需求较为复杂，对应效能评估指标体系的确定就需要综合考虑多方面的因素。因此，本文从高新技术产业园区生态安全建设的实际需求与特点出发，参考中华人民共和国生态环境部印发的《国家生态文明建设示范县市建设指标》及国内外生态安全建设方面相关的研究成果[6-8]。通过分析近十年来高新技术产业园区整体及下属地州市生态安全建设分布特征和变化规律，根据高新技术产业园区生态安全建设的实际建设水平与评估数据的可得性，构建出高新技术产业园区生态安全建设的效能评价指标体系，具体内容如表1 所示。

表1 高新技术产业园区生态安全建设效率评价指标体系表

2 高新技术产业园区生态安全建设效能评估模型的构建

2.1 正态云模型简介

本研究所采用的正态云模型是云模型的一种，主要用于实现定性描述与定量值之间相互转化。该模型具有定性概念用定量表达的数字特征，通常用期望（Ex）、熵（En）和超熵（He）来表征。正态云模型主要用期望值（Ex）、熵（En）和超熵（He）三个函数来表征。云生成算法，主要包括两种：正向云生成算法（以下简称正向云法）和逆向云生成算法（以下简称逆向云法）。正向云法实现的是对描述性语言向确定数值的转化，而逆向运法则是通过确定的数值来反向推演出描述性评价的过程。云模型是基于正态分布函数构建出的模型，因此该模型具有广泛的普适性特征。

2.2 模型构建

2.2.1 确定评语集。在表1中可以看到，生态安全建设效能评估指标以定性指标为主，而定性指标在分析时很难有效地进行客观的计算和取值，需要将描述性的指标转换为定量的指标或定量区间。通过一维云模型，将定性评语指标参照性地转化为定量评语指标，构建量化的生态安全建设效能评价云模型集。本文根据高新技术产业园区生态安全建设系统效能评估标准，将设定评语等级及对应分值为：非常差[0，4]、较差[4，6]、一般[6，8]、较好[8，9]和非常好[9，10]，He值为0.03。由此，可以分析得到高新技术产业园区生态安全建设的标准云的数字特征，如表2所示：

根据以上数据用Matlab得到标准云图。

2.2.2 指标权重的确定。高新技术产业园区生态安全建设效能评估指标体系确定后，需要对指标体系中不同级别的指标进行隶属度的判断，以确定不同层级指标之间的关系。本文采用层次分析法来计算不同指标因子的权重，首先采用9级标度法[9]对同一层级的指标因子的重要性进行对比分析，在此基础上构建判断矩阵，再对该判断矩阵进行一致性检验后，计算出指标的权重值。

2.2.3 指标云模型的确定。根据研究的对象和需求，聘请专家对每个评价指标进行安全性评价，再根据逆向云发生器公式获得单个指标的云模型。

获得样本的均值：

样本方差：

期望值：

同时由样本均值可得熵：

由样本方差和超熵可得：

2.2.4 根据云模型图分析评估结果。在获得二级指标的云模型以及相应的指标权值后，使用公式6-8计算出上一级指标的云模型。其中Ex、En、He为第n-1层评价指标的云模型；，，…，分别为第n层各评价指标因子云模型的期望值；，，…，分别为第n层各指标评价云模型的熵；，，…，分别为第n层所有评价指标云模型的超熵；i为第n层指标的个数；，，…，为第n层相关指标的权重。由此计算出最上层指标的云模型。

最后再将最上层指标的云模型转化为云图验证整个系统的评估级别。

3 结果与分析

本文以江苏省某高新技术产业园区的生态安全文明建设为例，结合层次分析法、云理论等研究方法，对该地区在2012-2020年间的生态安全建设因子进行合理有效的结果分析。现根据其相关生态安全成效的具体数据，用表1的评估指标体系及云模型进行准确性和有效性验证，具体过程如下。

按照上述构建的生态安全建设效能评估指标体系，先组织专家组，要求依据层次分析法1-9标度法，对各指标项进行安全评价，同时建立各层级评价指标的判断矩阵。再计算各层指标的判断矩阵值，进而得到指标的权重向量并进行一致性验证。在得到单个指标相对于上一级指标的权重值后，为了保证指标权重的有效性，仍需要计算出单个指标对于最上层指标的权重值。因此，进行层次总排序的分析，即计算各级指标相对于最上层指标的权重。

根据表2定义的风险标准等级，请专家对每个指标进行分析后打分，并用公式1-5计算二级指标的云模型特征（Ex，En，He），得到如表3。

表3 二级指标云模型特征表

根据表3数据，由公式6-8计算出一级指标的云 模型，如表4所示。

表4 一级指标云模型特征表

同理，根据表4的数据计算出该高新技术产业园区生态安全文明建设效能评价的综合云模型为（8.9543, 0.3785, 0.2512），做出云图如图1：

图1 某高新技术产业园区生态安全文明建设成效云图

通过图1，可以看出该高新技术产业园区生态安全文明建设效能的评价值主要落在[9]这个区间，与“非常好”评价值的云图吻合，也就是说在“非常好”这个效能评价中，这一结论与专家结果和调查得到的情况一致。该综合效能评价的云模型的熵和超熵较小，证明云的分布比较集中，意见较为统一，评价结果比较可靠。该效能评价模型能够在定量计算的基础上，通过云模型将评估结果转换为直观的可视化图形，更加有利于后期的研判和预测。

4 结束语

相对于传统的效能评价方法，本文探讨的评价模型更加注重于评价语言的随机性和模糊性，评价结果的可靠性和真实性也更加理想。本文以云理论对生态安全文明建设效能评估云模型进行研究，并以该高新技术产业园区生态安全文明建设为案例，采用基于云模型的评估分析模型探讨该地区生态安全文明建设的可控性。实验结果显示：

①构建的效能评估云模型在通过相关参数的设定和计算分析，可以大大改进生态安全文明建设评价当中主观性因素的影响,表现了很好的准确性和实用性。②虽然该效能评估模型在该高新技术产业园区生态安全文明建设效能评估过程表现了很好的准确性和实用性，但由于条件限制，在不同云模型对比研究方面，还有待进一步的论证和研究。