食品系統(tǒng)公平性與可持續(xù)評(píng)價(jià)模型

當(dāng)今，食品系統(tǒng)面臨重大的挑戰(zhàn)，如何養(yǎng)活不斷增長(zhǎng)的世界人口，如何根據(jù)全球環(huán)境變化管理生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)。我們基于效率、盈利能力、公平和可持續(xù)發(fā)展四個(gè)方面構(gòu)建了食品系統(tǒng)評(píng)價(jià)的四級(jí)指標(biāo)體系。然后采用熵權(quán)法（EWM）和變異系數(shù)法（CVM）將指標(biāo)整合到食品系統(tǒng)指數(shù)（FSI）中，得到了食品系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型（FSE）。

背景

全球食品問(wèn)題一直備受關(guān)注，目前的食品系統(tǒng)養(yǎng)活了世界上絕大多數(shù)人口，但世界農(nóng)業(yè)面臨著重大挑戰(zhàn)，包括如何養(yǎng)活不斷增長(zhǎng)的世界人口以及如何減少世界營(yíng)養(yǎng)不良人口和發(fā)育遲緩兒童。同時(shí)，食品系統(tǒng)被認(rèn)為是全球環(huán)境變化最大原因之一，導(dǎo)致土壤退化，淡水資源枯竭等。因此如何全面合理地評(píng)價(jià)傳統(tǒng)的食品系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)公平和可持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化是我們要考慮的問(wèn)題。

模型假設(shè)

為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，方便我們深入研究，我們做了以下基本假設(shè)，每一個(gè)假設(shè)都是合理的。我們假設(shè)一個(gè)食品系統(tǒng)是一個(gè)整體，不考慮其內(nèi)部不同區(qū)域的差異。該假設(shè)是我們深入研究的前提，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部不同區(qū)域可能存在的政策、發(fā)展不均衡等差異。為了方便我們建立模型，我們選擇忽略此差異帶來(lái)的影響。我們假設(shè)各指標(biāo)的相對(duì)重要性不隨時(shí)間改變。此外，我們忽略了可能由于系統(tǒng)自身原因?qū)е轮笜?biāo)的相對(duì)重要性發(fā)生改變的因素。針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的權(quán)重不隨時(shí)間而發(fā)生改變。

食品評(píng)價(jià)系統(tǒng)

效率指標(biāo)

食品生產(chǎn)效率：在這一部分中，我們將從該國(guó)的谷物產(chǎn)量、可食用谷物總產(chǎn)量、人均耕地面積和每公頃谷物產(chǎn)量這四個(gè)方面計(jì)算生產(chǎn)效率，其中包括：各國(guó)食品總產(chǎn)量(噸每年)、人均耕地面積(畝).、每公頃食品產(chǎn)量(噸).。

盈利能力

食品進(jìn)出口額 ( 美元)：一國(guó)出口總額與進(jìn)口總額之差表示盈利盈余或盈利赤字。

公平

聯(lián)合國(guó)食品與農(nóng)業(yè)組織（FAO）先后對(duì)“食品安全”作過(guò)三次定義，提出由“食品供給、食物獲取、食物利用和其他3 個(gè)維度隨時(shí)間的穩(wěn)定性”構(gòu)成的食品安全框架。因此，本文以FAOSTAT 作為食品公平評(píng)價(jià)因子的數(shù)據(jù)來(lái)源，根據(jù)可用數(shù)據(jù)進(jìn)一步細(xì)化、完善食品公平框架，形成以食品供給、食物短缺、經(jīng)濟(jì)與政治穩(wěn)定性為二級(jí)指標(biāo)，人均食品產(chǎn)量等9 個(gè)變量為三級(jí)指標(biāo)的食品公平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

食品供給情況

食物短缺情況

經(jīng)濟(jì)與政治不穩(wěn)定因素

可持續(xù)

在對(duì)食品系統(tǒng)進(jìn)行可持續(xù)性的評(píng)估時(shí)，我們參考了克里斯多夫·貝恩的論文中開(kāi)發(fā)和提出的方法。環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的五個(gè)維度被列入分析。

空氣

水

在生產(chǎn)食品的過(guò)程中，一些生物過(guò)程會(huì)排放或產(chǎn)生導(dǎo)致國(guó)家河流或湖泊pH 值波動(dòng)的物質(zhì)，故我們用水pH 值來(lái)反映食物系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的影響。農(nóng)業(yè)用水量（回收量）可以在一定程度上反映生產(chǎn)食物所需要的灌溉水量，從而反映食物系統(tǒng)對(duì)水資源的消耗水平。

農(nóng)業(yè)用地指直接或間接為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所利用的土地；耕地指種植農(nóng)作物的土地。農(nóng)業(yè)用地占耕地的百分比來(lái)反映土地使用情況。

生 生

物物多多樣樣性

該指標(biāo)計(jì)算為農(nóng)業(yè)和林業(yè)一次能源占能源總產(chǎn)量的比重。用農(nóng)林能源用能占能源使用總量的比例的百分比代表食物系統(tǒng)能源使用情況。

權(quán)重指標(biāo)的確定

熵權(quán)法

按照信息論基本原理的解釋，信息是系統(tǒng)有序程度的一個(gè)度量，熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的一個(gè)度量；根據(jù)信息熵的定義，對(duì)于某項(xiàng)指標(biāo)，可以用熵值來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度，其信息熵值越小，指標(biāo)的離散程度越大， 該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響（即權(quán)重）就越大，如果某項(xiàng)指標(biāo)的值全部相等，則該指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中不起作用。因此，本文使用熵權(quán)法(EWM)計(jì)算上述的27 個(gè)指標(biāo)。

首先采用標(biāo)準(zhǔn)0-1 變換和給定最優(yōu)區(qū)間法進(jìn)行無(wú)維歸一化，由于在指標(biāo)中有產(chǎn)生正向影響的指標(biāo)，也有產(chǎn)生負(fù)向作用的指標(biāo)，因此，為了使所有指標(biāo)值越大代表評(píng)分越高，

對(duì)正向影響的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換函數(shù)為：

對(duì)負(fù)向影響的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換函數(shù)為：

接下來(lái)，根據(jù)信息論中的自我信息和熵的定義，我們可以計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵

根據(jù)信息熵，我們可以進(jìn)一步計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

在得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重后，我們即可通過(guò)賦權(quán)評(píng)分得到效率、盈利能力、可持續(xù)四個(gè)綜合指標(biāo)。將其簡(jiǎn)寫(xiě)為EFI，EAI，EQI 和SUI：

變異系數(shù)法

接下來(lái)，我們要采用變異系數(shù)法（CVM）進(jìn)一步將這四個(gè)綜合指標(biāo)整合為一個(gè)總指標(biāo)，直接評(píng)價(jià)一個(gè)食品系統(tǒng)。

變異系數(shù)的計(jì)算方式為：

最后我們根據(jù)這四個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重，可以推導(dǎo)出食品系統(tǒng)評(píng)價(jià)總指標(biāo)，簡(jiǎn)稱FSI：

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了建立一個(gè)可以評(píng)價(jià)不同食品系統(tǒng)的模型，我們建立了多級(jí)指標(biāo)體系，從效率、盈利能力、公平和可持續(xù)發(fā)展四個(gè)方面引入了27 個(gè)與其密切相關(guān)的指標(biāo)。然后采用熵權(quán)法（EWM）和變異系數(shù)法（CVM）將指標(biāo)整合到食品系統(tǒng)指數(shù)（FSI）中，得到了食品系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型（FSE1）。

該模型建立了一套較為完整的指標(biāo)體系，可以從效率、盈利能力、公平和可持續(xù)發(fā)展四個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)食品系統(tǒng)，可為一個(gè)區(qū)域的政府或管理者調(diào)整其食品系統(tǒng)時(shí)提供參考，可以從單一角度來(lái)調(diào)整優(yōu)化其系統(tǒng)，也可以整體優(yōu)化。采用熵權(quán)法和變異系數(shù)法確定食品體系評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，保證了權(quán)重的客觀性，避免了單一方法可能帶來(lái)的主觀性或其他影響，且該模型適用于不同大小的食品系統(tǒng)，具有良好的適應(yīng)性。