基于云模型的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)價(jià)研究

宋佳慧

摘要：本文從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的角度出發(fā)，建立基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該模型顧及專家定性評(píng)價(jià)的隨機(jī)性、模糊性及不確定性，結(jié)合AHP和C-OWA算子，利用云模型描述基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性的各項(xiàng)屬性值，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性的不確定性度量，并通過懲罰因子對(duì)屬性值進(jìn)行修正，提出基于云模型的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)價(jià)方法。本文以一高速公路為例進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性評(píng)價(jià)，驗(yàn)證所提出的基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法的有效性和適用性。

Abstract： This article establishes a sustainability evaluation index system for infrastructure projects from the perspective of environment， economy and society. The model takes into account the randomness， ambiguity and uncertainty of qualitative evaluation by experts， combines AHP and C-OWA operators， uses the cloud model to describe the various attribute values of the sustainability of infrastructure projects and realize the uncertainty measurement of the sustainability of infrastructure projects， modifies the attribute value by penalty factor， and proposes the evaluation method of infrastructure project sustainability based on cloud model. This paper takes an expressway as an example to evaluate the sustainability of infrastructure， and verify the validity and applicability of the proposed sustainable evaluation index system and evaluation method for infrastructure.

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目;可持續(xù)性評(píng)價(jià);云模型

Key words： urban infrastructure projects;sustainability evaluation;cloud model

中圖分類號(hào)：F224.5;F299.24 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）24-0066-04

0 ?引言

為改變城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施落后的面貌，中國(guó)政府投入了大量資金用于城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。然而，大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)生了諸多的問題：基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃缺乏前瞻性、投資者重視短期利益而忽視長(zhǎng)期利益、重新建輕維護(hù)、運(yùn)營(yíng)水平低、城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展不同步等諸多問題[1-4]。這都是項(xiàng)目不可持續(xù)的具體表現(xiàn)。

基礎(chǔ)設(shè)施表現(xiàn)出的不可持續(xù)問題也引起了許多專家學(xué)者的關(guān)注。Li-yin Shen等人[5]運(yùn)用多種方法組合對(duì)工程的可持續(xù)性發(fā)展進(jìn)行研究，揭示了項(xiàng)目實(shí)施績(jī)效的不足。Gonzalo Fernández-Sánchez等人[6]制定了一種基于風(fēng)險(xiǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)確定、分類和確定可持續(xù)性指標(biāo)的方法。Clinton Aigbavboa等人[7]采用了定量研究方法，該方法解決了阻礙南非采用可持續(xù)建筑實(shí)踐的挑戰(zhàn)。

這些評(píng)價(jià)方法[5-7]在一定程度上解決了基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)價(jià)的問題，但多集中于基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性的某個(gè)維度或特定行業(yè)，忽略了基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性表現(xiàn)出的模糊性和隨機(jī)性等不確定性特點(diǎn)。

因此本文在云模型的基礎(chǔ)上用熵（En）、期望（Ex）與超熵（He）反應(yīng)云滴的離散程度，并利用AHP算法和C-OWA算子確定可持續(xù)指標(biāo)權(quán)重和專家評(píng)分區(qū)間的集結(jié)，利用權(quán)重生成綜合云進(jìn)行評(píng)價(jià)因子相似度的計(jì)算，最終進(jìn)行總體可持續(xù)性評(píng)估。

1 ?可持續(xù)指標(biāo)的建立

本文通過梳理和歸納基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性研究的文獻(xiàn)，總結(jié)出了42項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性影響因素，如表1所示。

根據(jù)表1可以看出指標(biāo)的分類，但各個(gè)指標(biāo)在每個(gè)具體的案例中的重要程度都是不同的，因此需要具體案例具體分析，運(yùn)用數(shù)字具體體現(xiàn)重要性，進(jìn)而體現(xiàn)項(xiàng)目的可持續(xù)性。因此本文通過云模型來分析具體案例中的各個(gè)指標(biāo)的各項(xiàng)參數(shù)值。

2 ?基于云模型的城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性評(píng)價(jià)模型的建立

2.1 基于云模型的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)價(jià)思路

針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性表現(xiàn)出的隨機(jī)性和模糊性等不確定性特點(diǎn)，引入云模型數(shù)字特征，利用期望，熵及超熵描述基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性的各項(xiàng)屬性值，反映基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性的不確定性度量，將模糊性、隨機(jī)性和離散性有機(jī)地結(jié)合起來，使不確定性語(yǔ)言與定量數(shù)值之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

2.2 可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)云的生成

為了進(jìn)行評(píng)價(jià)，在系統(tǒng)中需預(yù)先設(shè)定好一系列的標(biāo)準(zhǔn)云，作為實(shí)體評(píng)價(jià)的參考，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)云都對(duì)應(yīng)著一個(gè)評(píng)價(jià)因子，表示相應(yīng)的可持續(xù)等級(jí)。假設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)取值范圍為[0，10]，將該區(qū)間劃分為n個(gè)子區(qū)間[Cmin，Cmax]，分別對(duì)應(yīng)各自的可持續(xù)等級(jí)，則標(biāo)準(zhǔn)云的計(jì)算步驟如下：

2.3 屬性值的云化處理

本文采用群決策的方式，由專家個(gè)體給出屬性值的評(píng)分區(qū)間數(shù)，再將集結(jié)后的區(qū)間數(shù)轉(zhuǎn)化為云模型。算法具體步驟如下：

①由專家個(gè)體根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，按照一定的標(biāo)度，給出對(duì)該屬性在論域[0，10]上的評(píng)價(jià)區(qū)間;

②運(yùn)用C-OWA算子將各個(gè)專家的評(píng)價(jià)區(qū)間數(shù)進(jìn)行集結(jié);

③在②的基礎(chǔ)上使用OWA算子進(jìn)行集成，獲得集結(jié)型區(qū)間數(shù);

④將得到的集結(jié)型區(qū)間數(shù)轉(zhuǎn)化為云模型。

在步驟③中，對(duì)OWA算子稍作修改，集成過程為：按照②中得到的數(shù)值大小進(jìn)行排序，但OWA算子集成時(shí)將區(qū)間數(shù)作為運(yùn)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中涉及到的區(qū)間數(shù)的加法和乘法運(yùn)算定義如下：

其中，各二級(jí)評(píng)價(jià)因子的期望為Ex1、Ex2…Exn，各二級(jí)評(píng)價(jià)因子的熵為En1、En2…Enn，各二級(jí)評(píng)價(jià)因子的超熵為He1、He2…Hen，n為該一級(jí)評(píng)價(jià)因子下二級(jí)因子的數(shù)量。

2.5 基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目可持續(xù)性的綜合評(píng)價(jià)

利用公式（6）得出一級(jí)評(píng)價(jià)因子的數(shù)字特征值（Ex，En，He），與該評(píng)價(jià)因子對(duì)應(yīng)的各標(biāo)準(zhǔn)可持續(xù)性子云進(jìn)行比較，計(jì)算相似度，找出與其最接近的標(biāo)準(zhǔn)子云，該標(biāo)準(zhǔn)子云對(duì)應(yīng)的可持續(xù)性等級(jí)則為實(shí)體的可持續(xù)性等級(jí)。

設(shè)綜合云和標(biāo)準(zhǔn)云分別MYC（Ex1，En1，He1）、MYC2（Ex2，En2，He2），將滿意度云MYC經(jīng)過云模型正向云發(fā)生器生成云滴Xi，若X在滿意度云MYC2中的確定度為？滋，則其均值為滿意度云MYC與滿意度云MYC2的相似度，記為？啄。

3 ?案例分析

某市新建一條高速公路。運(yùn)用AHP法確定了該項(xiàng)目各可持續(xù)指標(biāo)權(quán)重，再基于C-OWA算子對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。所以首先聘請(qǐng)了5名決策專家依據(jù)項(xiàng)目實(shí)際信息對(duì)該項(xiàng)目各可持續(xù)性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分。

決策步驟如下：

步驟1：評(píng)價(jià)因子標(biāo)準(zhǔn)云生成。

此步驟將基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性劃分為四個(gè)等級(jí)：優(yōu)、良、中、差，其對(duì)應(yīng)的評(píng)分區(qū)間及云模型數(shù)字特征值見表2。

設(shè)可持續(xù)性等級(jí)為優(yōu)的評(píng)分區(qū)間為[9，10]，根據(jù)公式（1）得到期望值為10，再根據(jù)公式（2）得到熵為0.5，公式（3）得到超熵0.05。

步驟2：利用C-OWA算子進(jìn)行云化處理。

此步驟根據(jù)五位專家對(duì)各指標(biāo)做出的評(píng)分進(jìn)行集結(jié)，專家在項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)估中持保守態(tài)度， 故將BUM函數(shù)取為？籽（y）=y2，利用C-OWA算子集成區(qū)間 [A，B]。對(duì)集結(jié)后的評(píng)價(jià)區(qū)間進(jìn)行云化處理，即根據(jù)前文所提公式得出云模型特征值（Ex，En，He）。

步驟3：利用權(quán)重生成一級(jí)評(píng)價(jià)因子的綜合云，如表3所示。

根據(jù)表3的評(píng)價(jià)因子得出如圖1的可持續(xù)性綜合云。

步驟4：評(píng)價(jià)因子相似度計(jì)算。

根據(jù)表3中經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境可持續(xù)性云模型計(jì)算其與各自標(biāo)準(zhǔn)云的相似度，結(jié)果如表4所示。

由表4可知：該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可持續(xù)等級(jí)為中等，社會(huì)可持續(xù)性等級(jí)為中，環(huán)境可持續(xù)性等級(jí)為中，但隸屬于良的程度也較高，可視為中等偏上。

步驟5：項(xiàng)目總體可持續(xù)性評(píng)估。

利用式（7）計(jì)算出整體可持續(xù)性評(píng)估如表5所示。

該項(xiàng)目整體可持續(xù)性等級(jí)中等的隸屬度最大，但隸屬于良的程度也較高，可持續(xù)性等級(jí)應(yīng)為中等偏上。

4 ?結(jié)論

本文通過建立可持續(xù)的相關(guān)指標(biāo)體系深入研究了我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展問題。首先篩選出了環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三方面的重要影響指標(biāo)構(gòu)建多個(gè)層次的基礎(chǔ)設(shè)施評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，再通過AHP分析法和C-OWA算子，利用云模型中熵和超熵的數(shù)字特征實(shí)現(xiàn)了模糊性與定量數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換。最后算出基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，對(duì)項(xiàng)目的總體可持續(xù)性進(jìn)行評(píng)估，得出的結(jié)論符合實(shí)際，也具有可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]段娟，文余源.中國(guó)城市化進(jìn)程中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理的問題與對(duì)策探討[J].云南地理環(huán)境研究，2007，19（1）：80-84.

[2]安向陽(yáng)，宮清芳，高長(zhǎng)生.工程項(xiàng)目管理如何面對(duì)城鎮(zhèn)化[J]. 山西建筑，2010，36（21）：214-216.

[3]喬治.中國(guó)城鎮(zhèn)化的現(xiàn)實(shí)困境及出路建議[J].中國(guó)管理信息化，2013，16（11）：28-31.

[4]曾國(guó)安，尹燕飛.中國(guó)城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和利用效率的測(cè)度與評(píng)價(jià)[J].中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，194：3-9.

[5]Li-yin Shen， Vivian W.Y. Tam， Leona Tam， Ying-bo Ji.Project feasibility study： the key to successful implementation of sustainable and socially responsible construction management practice[J]. Journal of Cleaner Production， doi：10.1016/j.jclepro.2009.10.014.

[6]Gonzalo Fernández-Sánchez， Fernando Rodríguez-López. A methodology to identifysustainability indicators in construction project management—Application to infrastructure projects in Spain[J]. Ecological Indicators， doi：10.1016/j.ecolind.2010.04.009.

[7]Clinton Aigbavboaa*， Ifije Ohiomaha， Thulisile Zwanea.Sustainable construction practices： "a lazy view" of construction professionals in the South Africa construction industry[J]. Energy Procedia ?2017，105： 3003-3010.

[8]Gonzalo Fernández-Sánchez， Fernando Rodríguez-López. A methodology to identify sustainability indicators in construction project management—Application to infrastructure projects in Spain[J]. Ecological Indicators， doi：10.1016/j.ecolind.2010.04.009.

[9]Li-yin Shen a， Vivian W.Y. Tamb，， Leona Tamc， Ying-bo Ji a.Project feasibility study： the key to successful implementation of sustainableand socially responsible construction management practice[J]. Journal of Cleaner Production， doi：10.1016/j.jclepro.2009.10.014.

[10]Liyin Shen， M.ASCE; Yuzhe Wu; and Xiaoling Zhang， Ph.D. Key Assessment Indicators for the Sustainability of Infrastructure Projects[J]. JOURNAL OF CONSTRUCTION ENGINEERINGAND MANAGEMENT，2011，137（6）： 441-451.

[11]Li-yin Shen a， Vivian W.Y. Tamb，， Leona Tamc， Ying-bo Ji a.Project feasibility study： the key to successful implementation of sustainableand socially responsible construction management practice[J]. Journal of Cleaner Production， doi：10.1016/j.jclepro.2009.10.014.

[12]Mustafa Yilmaza， Adem Bakisa. Sustainability in Construction Sector[J]. doi： 10.1016/j.sbspro.2015.06.312.

[13]TAssa Amiril，Abdul Hadi Nawawi， Roshana Takim， Siti Nur Farhana Ab. Latifransportation Infrastructure Project Sustainability Factors ?and ?Performance[J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences 2014，153： 90-98.

[14]MohammadKamali， Kasun Hewage. Development of performance criteria for sustainability evaluation of modular versus conventional construction methods[J]. Journal of Cleaner Production 2017，142： 3592-3606.

[15]O.O. Ugwua T.C. Haupt.Key performance indicators and assessment methods for infrastructure sustainability—a South African construction industry perspective[J]. Building and Environment 2007，42： 665-680.

[16]Gonzalo Fernández-Sánchez， Fernando Rodríguez-López.A methodology to identify sustainability indicators in construction project management—Application to infrastructure projects in Spain[J]. Ecological Indicators 2010，10： 1193-1201.

[17]Dae-Hyun Koo， Samuel T. Ariaratnam， and Edward Kavazanjian Jr.Development of a sustainability assessment model for underground infrastructure projects[J]. doi：10.1139/L09-24.

[18]Zhang L M， Wu X G， Ding L Y， et al. A novel model for risk assessment of adjacent buildings in tunneling environments[J]. Building and Environment， 2013， 65： 185-194.