郑州市生态系统健康的模糊综合评价方法
080111018 于聪聪
一、城市生态系统健康评价指标
生态系统健康包括从短期到长期的时间尺度和从地方到区域的空间尺度的社会系统、经济系统、自然系统的功能及从区域到全球胁迫下的地球环境与生命过程。其目标是保护和增强区域甚至地球的容量及恢复力，维持地球生产力并保持地球环境为人类服务的功能。它有2个方面的内涵：满足人类社会发展合理要求的能力和生态系统本身自我维持与更新的能力。前者是后者的目标，后者是前者的基础。
城市生态系统健康是指一个城市的生态系统所具有的稳定性和可持续性，即在时间上具有维持其结构、自我调节和对胁迫的恢复能力。生态系统健康评价的目的不是为生态系统诊断疾病，而是在一个生态学框架下，结合人类的健康观点对生态系统特征进行捕述，定义 一个人类所(最小或最大)期望的生态系统特征，确定生态系统破坏的最低和最高阈限，在明确的可持续发展框架下进行保护工作，并在文化、道德、、法律、法规的约束下，实施有效的生态系统管理。
二、郑州市生态系统健康评价指标的建立
城市生态系统的结构分为3部分：自然生态系统、经济生态系统以及社会生态系统。在遵循城市健康评价指标体系建立原则的前提下，针对郑州市建立了一个4层评价指标体系，详细情况见下表1：
在上表1所建立的指标体系中，目标层为城市生态系统健康情况，在这里称为健康指数。准则层为城市生态系统的3个组成部分：自然子系统、经济子系统、社会子系统。针对能够反映3个子系统的结构、功能的特性，提出了相应的要素层指标。
三、模糊综合评价方法
1、确定因素集U和评判集V
设有M个评价样本，样本为2003-2006年城市生态的相关健康指标数据，评价集V={v1,v2,v3,…vn},n=4,即V={2003,2004,2005,2006},因素集U={u1,u2,…um},m=10.
虽然从表1可看到，因素集m应取42，但是这样后面将得到一个42行4列的矩阵，计算量比较大，所以取m=10.
2、相对隶属度矩阵
在模糊集合中，通常用隶属度来表达其本质，但是绝对隶属度的确定含有人脑思维的加工过程，会有一定的主观成分；而相对隶属度的出现可以减少甚至消除在确定隶属度过程中主观任意性的缺陷。相对隶属度是指在有限的不同决策之间做优劣比较，与论域外的决策无关。根据相对隶属度的这一属性，在模糊集设定的基础上，建立了郑州市生态系统健康评价的相对隶属度矩阵R，即相对健康隶属度Rh,相对不健康隶属度
。由于各指
标的量纲和属性不一致，需要通过数学变换来消除指标的量纲，计算其相对健康隶属度为[0,1]之间。
以下是一些相关数据，该数据取自2003-2006年郑州市工作报告。
2006年，自然结构：全市绿化覆盖率达35.1%；自然资源：郑州市人均耕地面积不足0.8亩；环境质量：市区空气质量二级以上天数达306天；环境治理：生活污水处理率达到56.1%；经济结构：旅游总收入为230.5亿元；经济水平：城镇居民人均可支配收入为11822元；能源效率：全市饮用水源地水质达标率为100%；社会结构：人口自然增长率控制在千分之4.5；生活质量：社会消费品零售总额为822.2亿元；社会保障：全市新增企业养老保险参保职工7.9万人。
2005年，全市绿化覆盖率为34.8%；人均耕地面积不足0.8；市区空气质量二级以上天数达300天；生活污水处理率达到 ；旅游总收入178亿元；城镇居民人均可支配收入为100元；全市饮用水源地水质达标率为 ；人口自然增长率千分之6；社会消费品零售总额为706.7亿元；城市就业再就业12.5万人。
2004年，新增绿地面积510万平方米；人均耕地面积 ； 空气质量二级以上天数达到81.4%；新建改造雨污水管网49.7公里；旅游总收入138.5亿元；城镇居民人均可支配收入为9667元；建成了集雨水库1.01万个；人口自然增长率 ；社会消费品零售总额为558.7亿元；实现12.15万城镇求职人员就业再就业。
2003年，人均公共绿地面积为6.8平方米；人均耕地面积为 ；空气质量二级以上天数达到 ；污水处理能力达到40万吨；旅游总收入为104.9亿元；城镇居民人均可支配收入为 ；解决32万人的吃水问题；人口自然增长率 ；社会消费品零售总额为479.9亿元；实现27.2万人就业再就业。
（1） 正指标相对健康隶属度公式
（2） 负指标相对健康隶属度公式
（3）相对健康隶属度和与不健康隶属度的关系
（4）相对隶属度矩阵如下
式中，ijru(x)h，i=1,2,……10，j=1,2,3,4.
3、权重—熵权法
权重用来表示各指标变量或要素对于上一层次等级要素的相对重要程度的信息。通常权重的确定方法有主观赋权和客观赋权两种，为尽量减少主观因素对各指标相对重要程度的影响，这里采用熵权法计算。
熵的概念源于热力学，用来描述离子或分子运动的不可逆现象，后在信息论中度量事物出现的不确定性。现被许多学者用来作为多元综合评价中权重的确定方法。信息熵的原理：对于某项指标，指标值间的差距越大，表明该指标在综合评价中所起的作用大；如果差异为零，表明该指标在综合评价中不起作用。
4、综合评价矩阵
根据相对健康隶属度矩阵和各指标权重，建立综合评价矩阵
由表1得：10个指标权重构成的向量
w={0.0235,0.0251,0.0188,0.0237,0.0228,0.0254,0.0281,0.0269,0.0297,0.0184}
5、根据结果进行评价
由于数据比较复杂，矩阵
Rh用手算不容易求出，需要借助相关软件进行求解，所以
这里借用了别人的评价结果：从2003-2006年郑州市生态系统健康状况总的趋势是逐年上升的，说明郑州市的城市生态建设取得了较好的成绩。
四、参考文献
（1）陈守煜，论相对隶属度，大自然探索.1993,12（44）：25~27.
（2）张卫民，安景文，韩朝. 熵权法在城市可持续发展评价问题中的应用 数量经济技术经济研究，2003，（6）：115~118.
（3）谢季坚，刘承平.模糊数学方法及其应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.
（4）邱菀华.管理决策与应用熵学[M].北京：机械工业出版社，2002.