基于TOPSIS 的黑龙江省服务区绿色改造评价研究

石振武，李 琳

（东北林业大学 土木与交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040，E-mail：nefuerli@163.com）

2020 年中国明确提出了碳达峰、碳中和的双碳目标[1]，绿色节能再次引起国民重视。1990—2021 年，我国交通运输[2]行业碳排放从9400 万t 增至9.6 亿t左右，约占全国碳排放总量的10.4%，作为碳排放占比较高的行业，备受关注。服务区[3]作为高速公路的附属设施，截至2022 年9 月，国内已建成的高速公路服务区超过3300 对，每对服务区年均二氧化碳排放量约为1000t。我国于2018 年颁布的《绿色交通设施评估技术要求》中就清晰给定了绿色服务区的相关概念。中国公路学会也于2023 年发布《公路绿色服务区建设指南》，提出绿色服务区建设标准，公路服务区绿色减排发展也成为了近几年新的研究方向。黑龙江省身处寒地，集中供热时间长，导致现有服务区单位建筑面积能耗高，且绝大多数服务区在建造时均未考虑绿色低碳[4]的概念，绿化及卫生较差，对附近环境产生巨大影响，绿色改造[5]减排策略的重要性不言而喻。因此黑龙江省公路服务区的绿色改造迫在眉睫，同时也有必要针对黑龙江省地域及气候特点，构建服务区绿色改造评价体系。

近年来，不少学者已经对绿色服务区领域进行了研究，张海峰等[6]构建了高速公路绿色服务区指标体系，并验证了其可靠性。杨宇广[7]运用AHP 及模糊综合评价法构建了高速公路绿色服务区综合评价模型，并验证了其可行性。袁勇[8]将建筑、道路、能源及智能改造相结合提高绿色技术，并提出绿色服务区的评估体系。然而先前并没有围绕服务区绿色改造的研究，缺少相关评价指标体系。因此，本文以黑龙江省为例，建立黑龙江省服务区绿色改造评价指标体系，指导省内公路服务区的绿色改造发展，为国内服务区绿色建设提供理论支持，实现双碳目标。

1 评价指标体系的构建

考虑到黑龙江省地处东北寒地区域，具有年温差大，供暖时间长等特点，结合省内服务区的建造特性，通过实地考察、走访及调研，参考国内外相关政策体系[9~12]及国家发布的《绿色交通设施评估要求》[13]中绿色服务区的相关标准、《绿色建筑评价标准》[14]，确定了以能源利用及节能改造、材料利用及节材改造、水资源利用及节水改造、场地设施及环境改造、生态保护及绿化改造5 个方面构建黑龙江省服务区绿色改造评价指标体系，具体如表1 所示。

表1 黑龙江省服务区绿色改造评价指标体系

2 指标权重的确定

采用层次分析法确定指标主观权重，熵权法确定指标客观权重，用组合赋权优化法[15]将各个指标的主客观权重相结合，最终确定其综合权重，既考虑到了黑龙江省服务区绿色改造的地域气候特点，又兼顾了各个指标的客观性，降低了指标的主观赋权影响。

2.1 层次分析法

层次分析法[16]是将评价对象作为一整个系统，对其层层分解，建立不同层次的指标并进行分析定义，具体步骤如下：

（1）构造判断矩阵。判断矩阵将指标的定性转化成为定量，本文采取5 分制的标度法对各指标进行重要性赋值，具体标度如表2 所示。

表2 判断矩阵1~5 标度

（2）求出权重。将判断矩阵的特征向量归一化处理得到各指标的权重。

（3）一致性检验。

式中，n是矩阵的阶数；RI取值（见表3）。当CR<0.1时，则认为此判断矩阵具有可接受的一致性。

表3 随机一致性指标RI 取值

2.2 熵权法

熵权法[17]根据指标变异性的大小来确定客观权重，可以考虑到不同指标之间的相互作用，并具有稳定性和一致性，是一种客观性的赋权方法，具体步骤如下：

（1）构造初始矩阵。从评价对象的实际情况出发，设定不同标准收集打分情况，形成指标层的因素得分表，将其设为初始矩阵A。

（2）初始矩阵标准化。

（3）指标熵值计算。第j个指标的具体熵值为：

（4）指标权重计算。

2.3 组合赋权优化

用组合赋权优化法将层次分析法求出的主观权重及熵权法求出的客观权重结合计算，得到综合权重。

由于在本文中层次分析法主观权重和熵权法客观权重的重要性等同，因此β取0.5。

3 TOPSIS 评价模型

TOPSIS 法[18]很好地避免了其他评价方法主观性的问题，不需要进行检验就能对多目标的评价对象进行排序，可以在计算过程中确定理想解，并通过计算与理想解的欧氏距离明确相对贴近度，得到最终评价等级。具体计算如下：

（1）构造规范化的决策矩阵B。

（2）计算规范决策加权矩阵Y。

（3）确定评价对象的正、负理想解Y+、Y-。

（4）计算评价对象的正理想点欧氏距离Dj+、负理想点欧式距离Dj-。

（5）计算评价对象及理想解之间的相对贴近度。

根据Ci（0≤Ci≤1）对评价对象排序，越接近1则表示越贴近理想状态。具体评价参考等级如表4所示。

表4 评价等级划分

4 实例分析

位于哈同高速公路K180 km处的得莫利服务区于1997 年9 月建成，最初仅包括1 个加油站、1 栋管理人员用房、4 栋饭店和简易停车场。随着1998年的第一次改造，服务区主楼、附属楼、锅炉房和北区停车场等配套设施得以建设。2006 年哈同公路扩建，得莫利服务区再次改造，新建了南区停车场、餐饮楼及南北两个冲水式公共厕所，至此该服务区的基本功能得到了完善。2010 年，黑龙江省交通运输厅党组从形象、服务功能、服务环境、管理水平及服务质量等几方面下手再次改造得莫利服务区。目前，得莫利服务区占地面积约20 万m2，建筑面积约1.8 万m2，绿化面积4 万m2，停车场面积约有5.5 万m2，接待能力有大幅度提升，经过多次改造，其“绿色”改造理念逐渐深入，处处体现了服务区的人性化和亲和力，它不仅是司乘人员的休息地，更是黑龙江省独具设计特色的服务区之一。

4.1 得莫利服务区现状指标评分

根据上述建立的黑龙江省服务区绿色改造评价指标体系，选择该服务区的司乘人员、公路服务区工作人员、长期从事绿色建筑改造项目的工作人员、绿色服务区项目设计人员共4 位专家，发放实地调查指标评分表，按1~5 分的评分规则，基于得莫利服务区的实际情况并结合其可研性调查报告、项目资料及实地调查报告进行评分，具体结果如表5 所示。

表5 实地调查指标评分表

4.2 指标权重的确定

4.2.1 层次分析法确定指标主观权重

为保证调查统计结果的有效性、可信性、科学性，向有关司乘人员、服务区工作人员、绿色服务区或绿色建筑改造项目研究的专家学者等共20 人发放指标相对重要性调查问卷，标明各指标重要性的具体量化标度，并对各一级、二级指标进行重要性评价，具体如表6~表11 所示。

表6 一级指标层判断矩阵

表7 能源利用及节能改造C1 判断矩阵

表8 材料利用及节材改造C2 判断矩阵

表9 水资源利用及节水改造C3 判断矩阵

表10 场地设施及环境改造C4 判断矩阵

表11 生态及绿化改造C5 判断矩阵

经计算二级指标的主观权重为：ωi=[0.2346，0.0400，0.1130，0.0645，0.0141，0.0269，0.1251，0.0886，0.0203，0.0374，0.0193，0.0272，0.0081，0.0044，0.0773，0.0527，0.0340，0.0125]，其中CI=0.0168，RI=0.7422，CR=0.0226 具有可接受的一致性。

4.2.2 熵权法确定指标客观权重

根据指标评分表得到初始矩阵：

标准化处理后的指标矩阵：

经计算，二级指标的客观权重为：

4.2.3 组合赋权法确定综合权重

4.3 TOPSIS 计算评价模型

依据上文所述的公式将初始矩阵规范化，得到规范化决策矩阵：

对矩阵B进行加权计算，构造标准化的决策加权矩阵：

计算得莫利服务区绿色改造的正、负理想解：

得莫利服务区绿色改造评价二级指标到正理想点、负理想点的欧式距离：

得莫利服务区绿色改造评价二级指标与理想解的相对贴近度：

得莫利服务区绿色改造评价一级指标与理想解的相对贴近度：

得莫利服务区绿色改造评价情况的最终贴近度：

根据最终相对贴近度可知，得莫利服务区的绿色改造评价等级为良好。

4.4 评价结果分析

（1）从一级指标的相对贴近度（见图1）来看，得莫利服务区的生态保护及绿化改造（0.4009）略有欠缺，而材料利用及节材改造（0.5825）成果显著。这是由于得莫利服务区在多次改造的过程中，因为其身处于寒冷地区的黑龙江省，格外注重保暖等相关建筑材料的节约使用及循环利用，并采用了部分的可再生材料，减少了绿色改造过程中的浪费。而同样也因为受到了气候和地域的影响，服务区对附近生态所进行的保护措施还不够到位，垃圾废气处理的不够及时，其绿化改造进展缓慢。针对此状况，服务区应逐渐将绿色改造重点向周边生态转移，重点关注垃圾、废气和废水的处理，防止二次污染或二次碳排放，减少对于附近植被的开发、占用和破坏，关注生态环境保护，尤其重视对周边土壤的保护。

图1 一级指标相对贴近度对比

（2）从二级指标的相对贴近度（见图2）来看，服务区在废气排放设备改造（0.3664）和自然环境保护（0.3663）方面的绿色改造效果不太明显，尽管采用了烟雾处理器来控制处理垃圾焚烧及煤灶产生的烟雾废气，以此减少空气污染，但并未进行垃圾的除臭和封闭处理，导致其直接暴露在室外，因此，应采取合理的措施，比如密闭或臭气处理，以保护附近空气及周围生态环境。此外，服务区停车场所产生的大量尾气也应进行统一的废气处理并在允许的范围内进一步完善碳排放的实时监控。最后，尽可能地开发利用周边的废弃土地，以减少对植被的占用和破坏，保护服务区附近的生态环境。服务区在供暖系统节能改造（0.6340）、绿色智能信息监控系统（0.6798）绿色改造水平较高，这是由于得莫利服务区目前主要采用烧煤锅炉的方式供暖，为了节约能源并合理规划供暖，服务区采取南北两区集中供暖方法，并对供热管网进行改造，提高供热传送效率，并每年进行相应的碳排放量检测，控制并减少能源消耗。此外，服务区内采用了多种绿色智能信息监控系统，包括碳排放监测、废水处理检测、垃圾烟雾处理器，并结合大数据物联网系统，实时上传监测结果，减少废气废物的排放，改善空气质量，保护大气及周围环境。

图2 二级指标相对贴近度对比

总之，得莫利服务区的综合贴近度为0.5176，其绿色改造评价等级为良好，证明该服务区在绿色改造方面已经取得了一定的成效，但仍有进一步加强的空间。除了要继续进行技术上的绿色改进外，服务区的各参与人员也应该时刻保持绿色改造意识并积极参与绿色运营，将绿色服务区的理念融合到每个细节中，以达到更好的绿色改造效果。

5 结语

本文创新性的提出构建既有服务区绿色改造评价体系，结合黑龙江省地域及气候特点，充分利用现有资源，实现社会能源节约，促进现有服务区的绿色改造建设和可持续发展，以满足不断增长的环境需求，响应国家对“双碳”目标的号召，对社会可持续性发展有实际意义和重要作用。参考国内外相关文献及绿色建造标准，建立了能源利用及节能改造、材料利用及节材改造、水资源利用及节水改造、场地设施及环境改造、生态保护及绿化改造5 个方面、18 个二级指标的黑龙江省服务区绿色改造评价指标体系。结合组合赋权优化法及TOPSIS法，既考虑到地域特点又保证了指标赋权的客观性，并以得莫利服务区为例进行绿色改造评价，得到其评价等级为良好，需要在生态保护及绿化改造等方面继续进行改善，体现了该体系的科学合理性，符合黑龙江省的地域气候要求。为现有服务区绿色改造政策提供了合理的完善和补充，并为日后绿色服务区改造研究提供相应的理论支持，更好地指导黑龙江省服务区的绿色改造建设，满足其可持续发展的要求。本文仅以黑龙江省为例构建了服务区绿色改造评价指标体系，但全国各省具有不同的地域及气候特点，影响其绿色改造水平的指标也存在一定差异，因此在之后的研究中将进一步把地域差异考虑进去，结合不同地区公路服务区绿色改造的特点进行分析，更好地指导未来服务区绿色改造建设。