城市轨道交通次生环境影响可拓综合评价

王  进，喻　珍

(中南大学 土木建筑学院，湖南 长沙，410075)

摘  要：在构建城轨次生环境影响评价指标体系的基础上，借助熵和物元理论，创立了基于熵权的可拓综合评价方法；通过计算其综合关联度，确定了城轨项目次生环境影响的质量评定等级。实践结果表明：将可拓评价法应用于城轨次生环境影响评价，可以保证主要方案排序的一致性，而且与实际测试结果较吻合。这不仅拓展了可拓学的应用领域，而且改变了传统的城轨次生环境影响评价方法，为城轨次生环境影响评价提供了新的思路和手段。

关键词：城市轨道交通；次生环境；可拓；熵权；评价指标

中图分类号：U482.1         文献标识码：A         文章编号：1672-7207(2007)05-1007-05

Comprehensive extension evaluation of secondary environment impacts of urban rail transit

WANG Jin, YU Zhen

(School of Civil and Architectural Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)

Abstract: Based on the evaluation index system of secondary environment impacts of urban rail transit, and with the theory of entropy and matter elements, an comprehensive extension evaluation method was established based on the entropy weight. By calculating its comprehensive interrelatedness, the rank of quality evaluation of the secondary environment impacts of urban rail transit was determined. The results show that extension evaluation method applied to urban rail transit secondary environmental impact evaluation can guarantee the consistency for rank of main schemes and fit perfectly with the actual testing results, which can not only expand extension application areas, but also change the traditional evaluation methods and provide new ideas and means for secondary environmental impact evaluation of urban rail transit.

Key words: urban rail transit; secondary environment; extension; entropy weight; evaluation index

城市轨道交通会给城市的经济、社会和自然环境带来长期而巨大的影响^[1]，这些影响涉及整个区域，是综合而又复杂的次生环境影响。目前，人们对于城轨项目次生环境影响的研究刚刚起步^[2-3]，缺乏从投资项目利益相关者的角度正确看待城轨项目的次生环境影响问题。另一方面，城轨次生环境影响的一些指标难以量化^[4]，在获取时具有一定的片面性和随机性，故有时会出现误判，且采用不同方法常得出矛盾的结论，这给城轨次生环境影响评价带来了很多不确定性和模糊性。目前，大多通过建立多指标判别模型，引入模糊评价法和灰色评价法来弥补以上缺陷。运用这些评价方法时，评价指标实际为区间值，如果评价指标介于2个相邻级别之间，就很难准确判断其属于哪个级别，而且缺乏比较客观可靠的确定次生环境影响因子权重的方法。采取熵权评价方法，将主观判断与客观计算相结合，增加了权重的可信性，从而增强了评价的科学性和可比性^[5]。而可拓法与灰色评价法相比不存在函数图的确定问题，避免了在界限无法严格规定的情况下所存在的计算偏差，同时，该方法仅仅涉及到矩阵计算，计算方法简单^[6]。为了对城轨项目次生环境影响评价进行更深入研究，本文作者建立了基于熵权的可拓综合评价方法，并给出定量的评定  结果。

1  熵权的计算模型

熵是利用概率理论来衡量信息不确定性的一种测度。熵权法的基本思想是：权重系数是各个指标在指标总体中的变化程度和对其他指标影响程度的度量，赋权的原始信息应当直接来源于客观环境，可根据各指标所提供的信息量来决定相应指标的权重系数。

设评价系统有m个评价对象、n个评价指标，形成原始指标数据矩阵。当各被评价对象在指标上的值完全相同时，熵权为0，该指标不能提供有用信息。熵权较大时，说明该指标向决策者提供了较多的有用信息，同时还说明在该问题中，各对象在该指标上有明显差异，应重点考察。因此，可以根据各个指标值的变异程度，利用信息熵这一工具，计算各指标的权重。其计算步骤为：首先将各指标值进行

规范化处理，指标数据矩阵转换成为决策矩阵，则第j个评价指标的熵定义为：

评价对象数目确定后，将为一常量，此时，第j个指标的熵权为：

2  基于熵权的可拓综合评价模型

可拓学的基本思想是：首先，根据待评价事物的数据资料将事物质量分成若干等级，并确定各等级的数据范围，再对待评事物进行多指标评定，评定结果按它与各等级集合的关联度进行比较。关联度越大，它与某等级集合的符合程度愈佳^[7]。在此，建立基于熵权的可拓综合模型进行城轨次生环境影响的评价，其评价过程如下。

a. 建立复合标准物元矩阵。给出评价对象等级集V：V=(v₁, v₂, …, v_s)。V为事先给定的评价对象等级，此处将评价对象划分为S种等级。给出各等级对应的得分集G：G=(g₁, g₂, …, g_s) (其中，g_s为V中v_s所对应的等级)，即根据不同等级赋予g_s不同的值，0≤g_s≤100。确定复合物元矩阵，其中表示第i个被评价对象在第j个指标上的评价值。

b. 对评价值进行标准化，得到复合标准物元矩阵R。效益因素指标评价值标准化公式为：

费用因素指标评价值标准化公式为：

。

区间型指标评价值标准化公式为：

c. 采用熵权法确定指标权重w_j。由上述计算模型求取w_j。

d. 确定待评物元。对于待评对象，把其中第i个对象所收集的评价信息用物元表示，即从复合标准物元矩阵R中将第i个评价对象的相关信息分离出来，得到待评物元R_io：

。

e. 确定待评物元经典域。根据可拓学理论，可得到等级t的经典域物元R_ot：

。

式中：x_otn为N_ot关于指标c_j所确定的量值范围，即经典域(a_otn, b_otn)。

f. 确定待评物元节域。评价对象等级的节域物元R_p为：

。

式中：X_pj为指标c_j的所有取值范围，即节域(a_pn, b_pn)。

g. 计算关联度。第i个评价对象的第j个评价指标关于评价等级t的关联度由下式计算：

第i个评价对象关于评价等级t的关联度为：

利用上式可计算出对象i关于各等级的关联度，记为K_i(N_i)=(k_i1, k_i2, …, i_ks)。若，则评定待评物元的城市轨道交通次生环境影响属于等级t。

若对于一切i，有K_i(N_i)≤0，则表示待评物元的等级不在所划分的各等级之内，应重新调整特征参数，重复运行上述步骤。

3  基于熵权的可拓评价法在城轨次生环境影响评价中的应用

城市轨道交通次生环境影响由经济、社会、自然环境3个子系统构成^[8]。经济环境的影响是最直接、最明显的影响^[9]，社会环境的影响与城市人民生活息息相关^[10-11]，而自然环境的影响是热点问题^[12]。处理好自然环境影响是经济、社会环境达到理想状态的前提条件。3个子系统是相互联系，相互影响的^[13]。综上所述，可构建城市轨道交通项目次生环境影响评价的指标体系，如图1所示。各评价指标的具体评价标准见表1。

图1  城轨次生环境影响评价指标体系

Fig.1  Evaluation index system of secondary environment impacts of urban rail transit

表1  城轨次生环境影响评价质量等级建议值

Table 1  Quality grading of evaluation of secondary environment impacts of urban rail transit

选取4个城轨项目作为评价对象，对其产生的次生环境影响进行评价。测得各城轨项目影响因子的评价数据，将测得数值分别代入待评物元的物元模型，并将4个城轨项目分别以R_0j(j=1, 2, 3, 4)表示，则4个城轨项目的次生环境影响监测数据转化为如下4个n维物元：R₀₁=(P₀₁, C, X₀₁)，R₀₂=(P₀₂, C, X₀₂)，R₀₃=(P₀₃, C, X₀₃)，R₀₄=(P₀₄, C, X₀₄)。利用编制的专用程序，将上述数值分别输入计算机中，权重利用前述熵权计算模型进行计算，最后得到待评物元R_0j(j=1, 2, 3, 4)关于次生环境影响评价等级的综合关联度和城轨项目次生环境影响可拓综合评价的质量等级，如表2所示。

表2  城轨次生环境影响综合关联度及可拓综合评价表

Table 2  Relation degrees and extension evaluation of secondary environment impacts of urban rail transit

质量等级的判定依据为：负值表示综合关联度不属于该质量等级，且数值越大，反映不属于该质量等级的程度越大；正值表示综合关联度属于该质量等级，且数值越大，表明属于该质量等级的程度越大。

依据这一判定依据，项目C的评价结果是评价等级好，事实上，该项目曾经获得“中国建筑工程鲁班奖”，社会评价较高；而项目A的评价结果是评价等级差，实际情况是该项目在施工过程中多次出现扰民现象，居民投诉频繁，项目管理也较为混乱。由表2可知，最终的评价结果从好到差依次为项目C→B→D→A，与项目实施的实际情况大致吻合，说明该评价方法真实、可信。

4  结  论

a. 城市轨道交通的次生环境影响是一种继发性的影响，对其进行评价是一项复杂的工作，应当以工程伦理观为指导，从经济环境、社会环境和自然环境3个方面对其外部效益进行综合、科学、客观地量化，能否保证各指标的科学性和可行性是评价成功与否的关键。

b. 利用基于熵权的可拓评价法可以建立多指标性能参数的城轨次生环境影响评定模型，将评价中多参数因子目标评价归结为单目标决策，实现评定结果的定量化，能较完整地反映城轨次生环境影响的综合水平。

c. 所建立的可拓综合评价模式，不仅适用于次生环境影响的评价，而且适用于常规的环境影响评价。为得到良好的评价结果，需要对评价区域的指标预测值进行充分的研究，充实和完善评价模型，从而达到预期的效果。

d. 应用实例的评价结果印证了该评价方法不仅可以用于保证主要方案排序的一致性，而且与实际测试结果较吻合，说明该评价方法在城轨次生环境影响评价领域中具有广阔的应用前景。

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收稿日期：2007-02-05；修回日期：2007-03-25

作者简介：王  进(1972-)，男，贵州湄潭人，副教授，博士研究生，从事工程管理研究

通信作者：王  进，副教授，博士研究生；电话：13974871872；E-mail: csruwangjin2@126.com