本文關(guān)鍵詞：基于模糊數(shù)學(xué)和灰色理論的城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

中國(guó)環(huán)境科學(xué) 2013,33(5)：945~951 China Environmental Science

基于模糊數(shù)學(xué)和灰色理論的城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)

梁 偉 1,2*,張慧穎 1,朱孔來(lái) 2 (1.天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部,天津 300072；2.濟(jì)南大學(xué)管理學(xué)院,山東 濟(jì)南

250022)

摘要：在綜合分析了國(guó)內(nèi)外有關(guān)城市競(jìng)爭(zhēng)力理論研究的基礎(chǔ)上,對(duì)城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力的概念和內(nèi)涵進(jìn)行了界定,構(gòu)建了面向生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力的評(píng)價(jià)體系,并以山東省17城市為例,采用灰色系統(tǒng)理論確定各指標(biāo)的權(quán)重,利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)各市進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),研究結(jié)果表明,生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力排名前三的地市為臨沂(0.1894)、日照(0.1705)和煙臺(tái)(0.1676),而德州(0.1191)、濟(jì)南(0.1232)、棗莊(0.1274)、濱州(0.1285)和淄博(0.1289)表現(xiàn)相對(duì)較差,其他地市處于中游水平.分別從資源稟賦競(jìng)爭(zhēng)力、污染物減量排放競(jìng)爭(zhēng)力、環(huán)境治理競(jìng)爭(zhēng)力和能耗競(jìng)爭(zhēng)力4個(gè)子維度對(duì)典型城市進(jìn)行分析,指出了存在的問(wèn)題,并給出了相應(yīng)的對(duì)策建議. 關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力；灰色系統(tǒng)理論；模糊綜合評(píng)價(jià)；山東

中圖分類(lèi)號(hào)：X24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-6923(2013)05-0945-07

Comprehensive evaluation of urban eco-environment competitiveness based on fuzzy mathematics and gray theory. LIANG Wei1,2*, ZHANG Hui-ying1, ZHU Kong-lai2 (1.College of Management and Economics, Tianjin University, Tianjin 300072, China；2.School of Management, University of Jinan, Jinan 250022, China). China Environmental Science, 2013,33(5)：945~951

Abstract：On the basis of the comprehensive analysis of urban competitiveness at home and abroad, the concept of urban eco-environment competitiveness was defined and an evaluation index system to measure the urban eco-environment competitiveness was constructed. Grey system theory was used to calculate every indicator’s weight and analyze 17 cities of Shandong Province. Each of urban eco-environment competitiveness of these 17 cities was calculated using fuzzy comprehensive evaluation method. The result shows that the top three cities with eco-environment competitiveness were Linyi(0.1894), Rizhao(0.1705) and Yantai(0.1676), however, Dezhou(0.1191), Jinan(0.1232), Zaozhuang(0.1274), Binzhou(0.1285) and Zibo(0.1289) hade poor performances relatively and other cities were in the middle level. In-depth analysis was conducted from different angles, such as environmental resource competitiveness, waste discharge competitiveness, environmental governance competitiveness and energy consumption competitiveness. Finally, typical problems that emerge in the development of low-carbon economy were analyzed and targeted policy recommendations were given.

Key words：eco-environment competitiveness；grey system theory；fuzzy comprehensive evaluation；Shandong

城市作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中最重要的空間載體,提供了經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的各種資源,同時(shí)還需面對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的各種生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[1],對(duì)于城市來(lái)說(shuō),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的高低直接關(guān)系到居民的健康和城市的可持續(xù)發(fā)展,城市生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為城市競(jìng)爭(zhēng)力的有機(jī)組成部分[2].

目前,關(guān)于生態(tài)環(huán)境的研究側(cè)重于對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)以確定其可持續(xù)發(fā)展能力[3],當(dāng)前采用較多的研究方法有綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法、條件價(jià)值法(CVM)、成本效益分析法(CBA)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值法(ESV)以及對(duì)環(huán)境政策的研究等.不同的評(píng)價(jià)方法適用于不同的研究層面[4],對(duì)適合城市層面的可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)的常用方法進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)以上這些方法只是對(duì)生態(tài)環(huán)

收稿日期：2012-09-03

基金項(xiàng)目：山東省社會(huì)科學(xué)規(guī)劃研究項(xiàng)目(09BJGJ17);全國(guó)統(tǒng)計(jì)科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2010LC26);濟(jì)南市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(12DJI03);濟(jì)南大學(xué)科研基金(社會(huì)科學(xué))(X1219) * , 講師

946 中 國(guó) 環(huán) 境 科 學(xué) 33卷

境質(zhì)量或者可持續(xù)發(fā)展程度進(jìn)行了度量,較少考慮生態(tài)環(huán)境對(duì)區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的影響.已有的關(guān)于環(huán)境與競(jìng)爭(zhēng)力關(guān)系的研究主要側(cè)重于環(huán)境政策對(duì)國(guó)家、地區(qū)或企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的影響,如Porter等[5]認(rèn)為有效的環(huán)境政策將刺激企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新,從而增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,Babool等[6]研究了環(huán)境政策對(duì)企業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的影響,但這些研究并沒(méi)有把生態(tài)環(huán)境要素融入到區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的概念中來(lái).

本文將首先闡明城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力的概念,然后構(gòu)建城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力(EEC)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并以山東省17地市為研究對(duì)象,利用灰色系統(tǒng)理論和模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算各地的生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力,最后選擇典型城市進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治?指出各城市發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)存在的問(wèn)題并針對(duì)各地的表現(xiàn)給出相應(yīng)的對(duì)策建議. 1 城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)涵界定

城市競(jìng)爭(zhēng)力的研究源于國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的研究,美國(guó)巴克內(nèi)爾大學(xué)的Peter教授于20世紀(jì)80年代便開(kāi)始致力于城市競(jìng)爭(zhēng)力的研究,他認(rèn)為城市競(jìng)爭(zhēng)力是指城市創(chuàng)造財(cái)富、提高收入的能力[7].2002年,Begg將不同學(xué)者撰寫(xiě)的12篇有關(guān)城市競(jìng)爭(zhēng)力的文章編輯成《城市競(jìng)爭(zhēng)力:創(chuàng)建活力城市的政策》一書(shū)[8],從不同角度闡釋了什么是城市競(jìng)爭(zhēng)力,如何構(gòu)建城市競(jìng)爭(zhēng)力.國(guó)內(nèi)對(duì)于

城市競(jìng)爭(zhēng)力的研究始于20世紀(jì)90年代初期,目前,國(guó)內(nèi)較有影響的研究是北京國(guó)際城市發(fā)展研究院的“城市價(jià)值鏈模型”和倪鵬飛[7]提出的“城市價(jià)值鏈弓弦模型”.倪鵬飛指出,城市競(jìng)爭(zhēng)力是一個(gè)相對(duì)的概念,從價(jià)值收益的最終產(chǎn)出角度看,是指城市參與國(guó)內(nèi)外貿(mào)易、投資、服務(wù)等競(jìng)爭(zhēng)的能力,是城市提高增加值的能力,是提高居民生活水平的能力.從經(jīng)濟(jì)收益的要素投入角度看,是城市的資源爭(zhēng)奪能力、動(dòng)員能力、整合能力、轉(zhuǎn)化能力.從競(jìng)爭(zhēng)力作用的方向和過(guò)程上看,包括引進(jìn)吸收能力、轉(zhuǎn)化提升能力和輸出擴(kuò)張能力[7].

以上研究雖然考慮到了城市的可持續(xù)發(fā)展能力,評(píng)價(jià)指標(biāo)也涉及到了一些生態(tài)環(huán)境指標(biāo),但是生態(tài)環(huán)境指標(biāo)在整個(gè)評(píng)價(jià)體系中所占的權(quán)重過(guò)小,基于此,有學(xué)者提出應(yīng)該提高生態(tài)環(huán)境指標(biāo)所占權(quán)重,進(jìn)而提出了區(qū)域生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力的概念.李宗堯等[9]認(rèn)為生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力是對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)承受的壓力、目前的狀態(tài)、對(duì)區(qū)域開(kāi)發(fā)活動(dòng)的支撐能力以及人類(lèi)的主動(dòng)協(xié)調(diào)能力的綜合表達(dá),體現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的本底狀態(tài)以及資源利用、保護(hù)和治理生態(tài)環(huán)境的能力.而魯金萍等[10]則認(rèn)為生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力是指一個(gè)地區(qū)自然資源利用、生態(tài)環(huán)境治理及其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響的能力,是區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分,它通過(guò)建立相關(guān)指標(biāo)體系來(lái)評(píng)價(jià)地區(qū)間生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ拇笮?

圖1 城市競(jìng)爭(zhēng)力模型

Fig.1 Model of urban competitiveness

,

5期 梁 偉等：基于模糊數(shù)學(xué)和灰色理論的城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià) 947

可能包括全部因子,只能從中選擇最具代表性、最能反映系統(tǒng)本質(zhì)特征的指標(biāo);(2)可行性:所選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)易于通過(guò)統(tǒng)計(jì)資料整理或直接從科研和技術(shù)部門(mén)獲得,對(duì)于那些雖然具有很強(qiáng)的代表性,但是數(shù)據(jù)無(wú)法獲得的指標(biāo)不得不舍棄;(3)適應(yīng)性:選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該能用來(lái)對(duì)不同的地區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià);(4)敏感性:能分辨不同評(píng)價(jià)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差異.

依據(jù)以上原則并參考了其他學(xué)者的研究成

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建及研究對(duì)象的選取

果我們構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示.

表1 生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 山東省位于中國(guó)東部沿海,黃河下游,環(huán)抱著Table 1 Evaluation index system of eco-environment 渤海灣,與遼東半島、朝鮮半島、日本隔海相望,

competitiveness 特殊的地理位置,使山東省在全國(guó)經(jīng)濟(jì)格局中占

目標(biāo)層 準(zhǔn)則層 指標(biāo)層 符號(hào)權(quán)重 有重要地位.隨著長(zhǎng)久以來(lái)粗放型經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)

2

人均濕地面積(hm) A1 0.021

展,山東省的環(huán)境問(wèn)題日益突出,生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已2

人均造林總面積(hm) A2 0.027

成為制約山東省經(jīng)濟(jì)、社會(huì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重大問(wèn)題.人均用水總量(m3) A3 0.031

因此,本文以山東省為研究對(duì)象,研究其主要城市資源稟賦競(jìng)?cè)司Y源總量(m3) A4 0.030

爭(zhēng)力(A) 人均公園綠地面積(m2) A5 0.032 生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)展現(xiàn)狀. 發(fā)展的需要,城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力還強(qiáng)調(diào)在環(huán)境

保護(hù)、環(huán)境治理、自然資源利用等方面實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展的能力,以及對(duì)城市自身的吸引力、市場(chǎng)的爭(zhēng)奪力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生正面影響的能力,它是城市競(jìng)爭(zhēng)力的有機(jī)組成部分,在某種程度上表征了城市可持續(xù)發(fā)展能力的大小.生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力在整個(gè)城市競(jìng)爭(zhēng)力模型中所處位置及其構(gòu)成要素如圖1所示.

(權(quán)重:0.281)

建成區(qū)綠化覆蓋率(%) A6 0.041 建設(shè)用地占土地總面積比重(%)A7 0.028

2

3 基于灰色系統(tǒng)理論的指標(biāo)權(quán)重求解

[11]

人均農(nóng)用地(hm) A8 0.033

生

態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力

的研究對(duì)象是部分信息已

人均廢水排放量(t) B1 0.031

知,部分信息未知的“貧信息”不確定性系統(tǒng),灰色

人均化學(xué)需氧量排放量(t) B2 0.032

污染物減量關(guān)聯(lián)度分析是灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用的主要方向之人均氨氮排放量(t) B3 0.030 排放競(jìng)爭(zhēng)力

一,其主要思想是利用各方案與最優(yōu)方案之間關(guān)人均二氧化硫排放量(t) B4 0.035

(B)

人均煙塵排放量(t) B5 0.034 聯(lián)度的大小對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行比較、排序,其最大(權(quán)重:0.242)

人均工業(yè)粉塵排放量(t) B6 0.041

的特點(diǎn)是對(duì)樣本量沒(méi)有嚴(yán)格的要求,不要求服從0.039 人均廢氣排放量(m3) B7

任何分布[12].由于本研究的數(shù)據(jù)并不嚴(yán)格服從正人均施工項(xiàng)目本年完成投資額0.021

C1

(元) 態(tài)分布,同時(shí)也需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行排序,所以,非常

工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率(%) C2 0.050

適合采用該方法進(jìn)行研究.

工業(yè)化學(xué)需氧量去除率(%) C3 0.043

環(huán)境治理競(jìng)3.1 權(quán)重計(jì)算的主要步驟 工業(yè)氨氮去除率(%) C4 0.041 爭(zhēng)力(C)

(1)確定各單項(xiàng)指標(biāo)的最優(yōu)值,構(gòu)建最優(yōu)指標(biāo)集 人均廢氣治理設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用(元)C5 0.021

森林覆蓋率(%) A9 0.038 灰色系統(tǒng)理論

(權(quán)重:0.346)

能耗競(jìng)爭(zhēng)力

(D) (權(quán)重:0.103) 其他(E) (權(quán)重:0.028)

萬(wàn)元GDP取水量(m3/萬(wàn)元) D2 0.034 萬(wàn)元GDP電耗(kW?h/萬(wàn)元) D3 0.031

(2)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)?i(k)

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論,采用關(guān)聯(lián)分析法分別求

粉塵去除率(%) C8 0.046

第i個(gè)方案中第k個(gè)指標(biāo)與第k個(gè)最優(yōu)指標(biāo)的固體廢物綜合利用率(%) C9 0.041

萬(wàn)元GDP能耗(tce/萬(wàn)元) D1 0.038 關(guān)聯(lián)系數(shù)?i(k),即:

煙塵去除率(%) C7 0.051

二氧化硫去除率(%) C6 0.032

?i(k)?

**

minminCk?Cki??maxmaxCk?Ckii

*

C?C??maxmaxCk?Cki

i

k

k*k

i

k

ik

(1)

各市人口數(shù)(人) E1 0.028

指標(biāo)的選取遵循(1)代表性:評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不

式中:???0,1?,一般取??0.5;Ck*是第k個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)值進(jìn)行歸一化操作之后的數(shù)值;Cki是第k

948 中 國(guó) 環(huán) 境 科 學(xué) 33卷

個(gè)指標(biāo)中除了Ck*之外的其他數(shù)值. (3)計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重

5 山東省城市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力差異性分析

1m為了對(duì)17地市的“生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力”有更直wk???i(k) (2)

mi?1觀的了解,利用各地“生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力”得分繪制

式中:k?1,2,...,n為指標(biāo)的個(gè)數(shù).將wk(k?1,2,?, 了圖2,依據(jù)分值由低到高,各地顏色由淺變深,顏

n)做歸一化處理,得到各指標(biāo)最終權(quán)重: 色越深表明生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力得分越高.

wk?

wk

?w

k?1

n

(3)

k

表2 山東省各市最終得分

Table 2 Final score of every city

城市 臨沂 煙臺(tái) 濟(jì)寧 青島 泰安 萊蕪 濰坊 聊城 威海 東營(yíng) 菏澤

資源稟賦污染物減量排環(huán)境治理競(jìng)爭(zhēng)能耗競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力0.1864 0.1855 0.0850 0.1057 0.1389 0.1470 0.1024 0.1086 0.2313 0.1276 0.0942

放競(jìng)爭(zhēng)力 0.2266 0.2081 0.2064 0.1995 0.2113 0.0597 0.1958 0.1795 0.1930 0.1048 0.2386 0.1166 0.1487 0.1209 0.1757 0.1452

力 0.2151 0.1599 0.2216 0.1900 0.1579 0.2601 0.1773 0.1880 0.0606 0.2076 0.1469 0.1823 0.1613 0.1884 0.1652 0.1284

力 0.0748 0.0929 0.0675 0.0967 0.0772 0.0254 0.0764 0.0443 0.1016 0.0914 0.0522 0.0709 0.0637 0.0749 0.0864 0.0638

競(jìng)爭(zhēng)力 0.1894 0.1676 0.1577 0.1538 0.1532 0.1491 0.1455 0.1440 0.1437 0.1432 0.1406 0.1289 0.1285 0.1274 0.1232 0.1191

3.2 各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

依照以上步驟計(jì)算得到第3層“指標(biāo)層”各指標(biāo)的權(quán)重,然后把第3層“指標(biāo)層”各組的指標(biāo)求和便可以得到第2層“準(zhǔn)則層”中各組的權(quán)重.原始數(shù)據(jù)來(lái)源于《山東統(tǒng)計(jì)年鑒2010》[13]. 4 多層模糊綜合評(píng)價(jià)

在已知各指標(biāo)權(quán)重的情況下利用模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算各準(zhǔn)則層的競(jìng)爭(zhēng)力及最終各市的生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力.

4.1 構(gòu)建模糊評(píng)判矩陣

日照 0.1746 0.1485 0.2277 0.0592 0.1705

設(shè)U??u1,u2,...,um?為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的集淄博 0.1061 濱州 0.1052 合,V??v1,v2,...,vn?為評(píng)判集,本文中指山東省17

棗莊 0.0875

地市,模糊關(guān)系用R表示,u與v所具有的模糊關(guān)

~濟(jì)南 0.0508 u(系的程度記為Rui,vj)?rij??0,1?.首先分析因德州 0.1161 ~

素集中的某個(gè)單因素ui,從ui著眼該事物對(duì)評(píng)判 等級(jí)vj的隸屬度為rij,這樣就得出第i個(gè)因素ui

N

的單因素評(píng)判集為:ri?(ri1,ri2,...,rin).

這樣,全部m個(gè)因素的評(píng)價(jià)集就構(gòu)造出一個(gè)總的評(píng)判矩陣R,即每一個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象確定了從~

U到V的模糊關(guān)系R?(rij)m?n[12],其中: rij表示~

因素ui能被評(píng)為vj的隸屬度. 4.2 分層作綜合評(píng)判

模糊合成的一般形式如式(4)所示: B?W?R (4)

~A?E

生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力

高:0.1894

式中:W表示指標(biāo)的權(quán)重向量;R為相應(yīng)指標(biāo)

~A?E

所對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)判矩陣中向量的集合,“?”為合成算子,本文采用的合成算子為M(?,?).采用自下而上的計(jì)算方法,先計(jì)算準(zhǔn)則層的得分,再計(jì)算各地市最終得分.各地生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力得分及各2低:0.1191

圖2 山東省各市生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力表現(xiàn)

Fig.2 Performance of eco-environment competitiveness

of every city

圖2所示的各地生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)力是綜合分

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