CN103942720A - 基于网络分析的生态指标效能评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于网络分析的生态指标效能评价方法。包括步骤：a、根据待评价系统的目标等级和内涵，构建具有等级结构的待评价生态指标体系；b、通过文献调研和专家咨询，构建理论上完善的标准生态指标体系等级网络并计算其指标权重；c、构建两指标体系操作层之间的关联网络；d、根据关联网络，计算待评价指标体系的指标权重；e、计算待评价指标体系的覆盖度和表征度。本发明可从关联性、覆盖度、表征度三方面明确待评价指标体系内部的科学联系，提高操作指标应用的效能；可用于与生态建设相关指标体系的效能评价，例如生态省建设指标体系评价等问题，同样适用于其他相似的复杂指标体系的效能评价，例如区域社会、经济指标评价等。

Description

基于网络分析的生态指标效能评价方法

技术领域

本发明涉及一种基于网络分析的生态指标效能评价方法。通过这种基于网络分析的生态指标效能评价方法不仅可以用于与生态建设相关指标体系的效能评价，例如生态省建设指标体系评价等问题，同样适用于其他相似的复杂指标体系的效能评价，例如区域经济指标评价、社会综合指标评价等。

背景技术

生态指标体系是监测、评估和管理生态系统的一种有效方法和工具，它由一系列具有一定层次结构的指标构成，用来代表生态系统复杂的成分、结构和功能及其之间的联系，体现生态系统的层次性和完整性。目前我国生态建设评价的主要技术手段是评价指标体系。

现行评价指标体系的建立主要包括评价指标的选择和指标标准值的设定两方面内容。在实际操作中存在着刚性有余柔性不足、标准制订的依据不足、拓展性不强、未体现指标间的联系等问题，从而影响生态指标体系的效能。生态指标效能是指生态建设达到预期或理想目标的程度，是评价生态建设的重要依据。目前，如何评价生态指标效能尚未定论。

发明内容

本发明通过构建理论上完善的具有等级结构的标准网络指标体系，从关联性、覆盖度、表征度等方面对待评价生态指标体系进行能效评估，目的是明确待评估生态指标体系内部的科学联系，提高操作指标应用的效能。

本发明基于网络分析的生态指标效能评价方法包括以下步骤：

a、构建待评价生态指标体系。指标体系主要包括总目标指标层、分目标指标层和操作指标层3部分。总目标指标层位于指标体系的顶层，通常由一个综合指标构成，代表生态指标体系的最终或综合结果；操作指标层位于生态指标体系的底层，由多个容易直接获得量化结果的指标构成，这些指标需要进行实际调查、分析，作具体评价；分目标指标层位于以上两者之间，是总目标指标的具体外延，可包含多个层次，它是对总目标指标层和操作指标层之间联系和作用机制的分析和说明。其中，总目标层指标用d ₁₁ 表示；操作层指标用d _i1 ，d _i2 ，d _i3 … d _ij 表示；分目标层指标分别用d ₂₁ ，d ₂₂ ，d ₂₃ ，…d _i-1,h 表示。

b、构建理论上完整的标准等级指标体系网络并计算权重。通过文献调研和专家咨询，总结生态建设评估的主要目标和内容并建立具有等级结构的生态指标体系；再从因果联系、生态过程和管理需求三方面分析并补充不同等级间生态指标的联系，形成“网状”等级生态指标体系，并计算标准指标体系各指标的权重W _ij 。其中，总目标层指标D  ₁₁ 表示；操作层指标用D _i1 、D _i2 、D _i3… D _ij 表示；分目标层指标分别用D ₂₁ 、 D ₂₂ 、D ₂₃  …D _i-1,h 表示。

c、构建两指标体系操作层指标之间的关系，并建立相应的关联网络。两指标体系操作层指标之间的关系可分为无联系、弱联系和强联系，分别用0、1、2表示。根据两指标体系操作层指标之间的关系构建关联网络，其中，两层各指标关系用虚实线表示，实线表示强联系，虚线表示弱联系，无联系则不连线。利用公式（1）计算各指标的关联强度：

（1）

式中，Ad _ij 表示d _ij 与标准评价指标体系操作指标层的关联度；s 表示与标准评价指标体系操作指标层弱关联的指标数；m表示与标准评价指标体系操作指标层强关联的指标数。

 d、根据两指标体系的关联网络，计算待评价生态指标体系的权重w _ij ，具体计算方法如下：

（1）根据两指标体系操作层指标之间的关系，计算时只考虑强联系指标，通过权重分配，使待评价指标体系操作层指标d _ij 获得唯一权重。利用公式（2）计算待评价指标体系操作层指标的权重：

（2）

式中，w _ij 为待评价指标体系操作层指标的权重；X _ij =1/n , n为与评价标准体系操作层指标有强联系的待评价指标体系操作层指标的个数；W _ij 为评价标准体系操作层指标的权重。

（2）根据待评价指标体系的层次结构和操作层指标权重，利用公式（3）计算待评价指标体系其他层次的指标权重：

  （3）

式中，w _kj 为待评价指标体系目标层和次目标层指标d _kj 的权重；w _k+1,j 为待评价指标体系除操作层外其他层次的指标d _kj 属下指标d _k+1,j 的权重。

e、覆盖度计算。覆盖度是指与待评价指标体系操作层指标相关联的评价标准指标体系操作层指标的权重值之和占评价标准指标体系操作层指标总权重的百分比，包括总体覆盖度和强覆盖度。

总体覆盖度的计算公式如下：

  （4）    

式中，c为总体覆盖度；W _ij 为评价标准指标体系操作层指标D _ij 的权重，M表示其操作层指标的个数；W _it 为与评价标准指标体系操作层指标D_ij有关系的操作层指标D _it 权重，N表示有关系指标的个数。

 强覆盖度的计算公式如下：

  （5）

式中， v为强覆盖度；W _ij 为评价标准指标体系操作层指标D _ij 的权重，M表示其操作层指标的个数；W _is 为与评价标准指标体系操作层指标D _ij 无联系的操作层指标D _is 权重值，n表示无联系指标的个数；W _ig 为与评价标准指标体系操作层指标D _ij 弱联系的操作层指标D _ig 权重值，m表示弱联系指标的个数。

 f、表征度计算。表征度是指待评价指标体系各层指标的权重值与评价标准指标体系相对应的各层指标权重值的百分比。计算公式如下：

（6）

式中，r _ij 为各层指标表征度；w _ij 为待评价指标体系指标d _ij 的权重值；W _ij 为与待评价指标体系指标d _ij 相对应的评价标准指标体系指标D _ij 的权重值。

附图说明

图1是待评价生态指标体系示意图。

图2是“网状”等级生态指标体系示意图。

图3是待评价与标准指标体系操作层指标关联网络示意图。

具体实施方式

本发明以评价现行生态省建设生态指标对福建省生态建设评估的效能为目标，构建福建生态省建设 “网状”等级生态指标体系作为评价标准体系，通过建立与现行生态省建设评价指标体系的关联网络，计算出待评价指标体系中的指标权重，再进一步分析其覆盖度和表征度。

它包括以下步骤：

a、待评价指标体系的构建。根据国家环保总局于2007年底印发的《生态县、生态市、生态省建设指标(修订稿)》，生态省建设为总目标指标用d ₁₁ 表示，其包括经济发展、生态环境保护、社会进步、系统保障四大次目标，分别用d ₂₁ ， d ₂₂  ，d ₂₃ ，d ₂₄ 表示； 其中5个基本条件和16个具体操作指标构成21个操作层指标，相应分别用d ₃₁ ，d ₃₂ ，d _33… d ₃₂₁ 表示，从而建立一个具有等级结构的生态省建设指标体系，见表1和图1。

表1 待评价指标体系表

b、评价标准指标体系的构建。以表2、表3、图2的评价标准指标体系为例说明其具体步骤：

（1）首先构建具有等级结构的生态指标体系。按照使用目标，根据文献调研和专家咨询，构建包括总目标层，一级次目标层、二级次目标层和操作层的四级指标体系。其中，总目标层指标为生态省建设，用D ₁₁ 表示；一级分目标指标包括生态环境保护、经济发展、社会进步、系统保障，分别用D ₂₁ ，D ₂₂  ，D ₂₃ ，D ₂₄ 表示；二级分目标指标共17个，分别用D ₃₁ 到D ₃₁₇ 表示；操作指标共55个，用D ₄₁ 到D ₄₅₅ 表示，如表2。

表2 福建生态省建设 “网状”等级生态指标体系

  （2）分析并补充不同等级间生态指标的联系，形成“网状”结构的生态指标体系。“网状”结构的生态指标体系中，指标间的联系不完全按照层次结构来承接，即指标间的联系可以跨越两个甚至两个以上的层次，如图2。

（3）根据“网状”等级生态指标体系的权重二次分配法（见基于网状结构的生态指标体系构建及其权重分配方法，20110308303.6），使评价标准指标体系的每个指标都获得唯一权重W _ij ，如表3。

表3福建生态省建设 “网状”等级生态指标体系指标权重表

c、构建两指标体系操作层指标d _3j 与D _4j 的关系网络。d _3j 与D _4j 的关系分无联系、弱联系、强联系，分别用0，1，2表示。从因果联系、生态过程和管理需求三方面并参考专家咨询结果构建d _3j 与D _4j 的关联网络，如图3，其中，实线表示强联系，虚线表示弱联系。再根据d _3j 与D _4j 之间的关系构建关联网络，利用公式（1）计算待评价体系各操作层指标的关联强度Ad _ij ，如表4。

表4 待评价指标体系操作层指标

d、计算待评价指标体系权重w _ij 。分别按照公式（2）、（3）依次求出评价体系其他层次指标的权重。待评价指标体系的指标权重结果见表5。

表5 待评价指标体系的指标权重表

  e、覆盖度计算。覆盖度是指与待评价指标体系操作层指标有关系的评价标准指标体系操作层指标的权重值之和占评价标准指标体系操作层指标总权重值的百分比，它从整体上分析了指标体系构建的全面性，从而能更直观反映指标选取是否充足。包括总体覆盖度和强覆盖度。根据公式（4）、（5）依次分别求出待评价指标体系的总体覆盖度c和强覆盖度vc。待评价指标体系的覆盖度结果如表6。

表6待评价指标体系的覆盖度结果表

 

由表6可知，待评价指标体系的总体覆盖度值为82.19%，说明生态省指标体系的指标相对较完善， 基本涵盖了标准指标体系所涉及到的大部分指标，但也存在着一些缺憾，如未涉及生态村镇建设、绿色低碳生活方式、绿色产品管理及推广等方面。待评价指标体系的强覆盖度为66.27%，表明生态省建设指标体系的操作层指标与标准生态指标体系的指标之间的强关联度一般，如在资源循环再利用、新能源开发、生态文明宣传教育等方面指标关联性较弱。

f、表征度计算。表征度是指待评价指标体系各层指标的权重值与评价标准指标体系相对应的各层指标权重值的百分比，表征度越高表示待评价指标体系指标的表征程度越大。其中，r ₁ 表示待评价指标体系第一个次目标层指标；r ₂ 表示待评价指标体系第二个次目标层指标；r ₃ 表示待评价指标体系第三个次目标层指标；r ₄ 表示待评价指标体系第四个次目标层指标，根据表征度计算公式（5），计算待评价指标体系各个次目标层指标的表征度，见表7。

表7：待评价指标体系次目标层指标的表征度

由次目标层指标表征度的结果可知，生态省指标体系中社会进步的表征度不足10%，说明对社会进步表征严重不足，具体分析发现该目标层只包含城市化水平和基尼系数两个操作指标，忽略了生态文化载体建设、绿色低碳生活方式、绿色产品管理与推广等考虑；经济发展的表征度值约65%，说明对经济发展表征不足，具体分析可知该次目标对清洁生产、资源循环再利用等循环经济与节能减排方面操作指标考虑不足；生态环境保护的表征度超过95%，说明对生态环境保护表征较充分，进一步分析发现还缺少对生态功能区划的考虑；系统保障的表征度超过了100%，说明对系统保障方面的表征充分，也反映了该目标层除与系统保障相关的操作指标外，还存在一些与系统保障关联不大的指标。从总目标的表征度来看，待评价指标体系总目标的表征度为67.66%，缺失的表征内容主要来自社会进步和经济发展两个方面。

 基于网络分析的生态指标效能评价方法，通过构建理论上完善的具有等级结构的标准网络指标体系，它从关联性、覆盖度、表征度等方面对待评价生态指标体系进行能效评估，可明确待评估生态指标体系内部的科学联系，提高操作指标应用的效能。具有以下优势：

（1）关联性分析有利于明确待评估生态指标体系内部的科学联系，提高待评价指标体系操作指标权重分配的合理性，为进一步测算指标效能奠定基础。

（2）覆盖度分析能够从整体上分析待评价指标体系构建的全面性，从而能更清晰直观反映指标选取是否充足。 

（3）表征度分析可清晰判别待评价指标体系中表征不足的指标，从而为决策和管理提供依据。 

Claims (6)

1..基于网络分析的生态指标效能评价方法，其特征在于包括以下步骤：

a、根据待评价系统的目标等级和内涵，构建具有等级结构的待评价生态指标体系；

b、通过文献调研和专家咨询，构建理论上完善的具有等级结构的标准生态指标体系网络并计算其指标权重；

c、构建待评价与标准指标体系操作层之间的关系，并建立相应的关联网络；

d、根据两指标体系操作层指标的关联网络，计算待评价生态指标体系的指标权重；

e、计算待评价指标体系的覆盖度和表征度。

2.根据权利要求1所述的基于网络分析的生态指标效能评价方法，其特征在于：待评价指标体系包括总目标指标层、分目标指标层和操作层三部分；总目标指标层位于指标体系的顶层，通常由一个综合指标构成，代表生态指标体系的最终或综合结果；操作指标层位于生态指标体系的底层，由多个容易直接获得量化结果的指标构成，这些指标需要进行实际调查、分析，作具体评价；分目标指标层位于以上两者之间，是总目标指标的具体外延，可包含多个层次，它是对总目标指标层和操作指标层之间复杂联系和作用机制的分析和表征。

3.根据权利要求1所述的基于网络分析的生态指标效能评价方法，其特征在于：通过文献调研和专家咨询，总结生态评估的主要目标和内容并建立具有等级结构的生态指标体系；再从因果联系、生态过程和管理需求三方面分析并补充不同等级间生态指标的联系，形成理论上完善的标准等级指标体系网络，并计算标准评价指标体系内各层指标的权重。

4.根据权利要求1所述的基于网络分析的生态指标效能评价方法，其特征在于：构建两指标体系操作层指标之间的关系，并建立相应的关联网络；两指标体系操作层指标之间的关系可分为无联系、弱联系和强联系，分别用0、1、2表示，计算各待评价操作指标与标准评价指标体系操作指标的关联强度。

5.根据权利要求1所述的基于网络分析的生态指标效能评价方法，其特征在于：覆盖度是指与待评价指标体系操作层指标相关联的评价标准指标体系操作层指标的权重值之和占评价标准指标体系操作层指标总权重的百分比。

6.根据权利要求1所述的基于网络分析的生态指标效能评价方法，其特征在于：表征度是指待评价指标体系各层指标的权重值与评价标准指标体系相对应的各层指标权重值的百分比。