二元比較模糊決策分析法在土地利用規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用

王光明，肖再亮，丁楠雅，王維竹

(1.中國石化西南油氣分公司，成都 610065；2.成都創(chuàng)境環(huán)保工

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· 環(huán)境評價(jià) ·

二元比較模糊決策分析法在土地利用規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用

王光明1，肖再亮2，丁楠雅3，王維竹2

(1.中國石化西南油氣分公司，成都 610065；2.成都創(chuàng)境環(huán)保工

程有限公司，成都 610065；3.四川省環(huán)境工程評估中心，成都 610065)

在土地利用規(guī)劃環(huán)評中，確定指標(biāo)權(quán)重、實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策十分關(guān)鍵。由于土地資源系統(tǒng)具有復(fù)雜性與模糊性的不確定性的特征，本文嘗試在土地規(guī)劃環(huán)評中引入比較成熟的二元比較模糊決策分析法，通過指標(biāo)分析優(yōu)化方案，確定環(huán)境影響的范圍與性質(zhì)，給出數(shù)學(xué)證明，評估最優(yōu)方案的潛在環(huán)境影響，探討方案可行性。

土地利用； 規(guī)劃環(huán)評；社會(huì)屬性；二元比較模糊決策分析法

1 前 言

由于我國面臨的嚴(yán)峻生態(tài)環(huán)境問題多與土地利用有關(guān)[1]，可通過土地利用規(guī)劃布局方案確定各規(guī)劃的土地利用方向，從而影響人們對土地的開發(fā)行為。如果在編制規(guī)劃的早期階段充分考慮土地利用規(guī)劃可能涉及的環(huán)境問題，可及時(shí)預(yù)防規(guī)劃實(shí)施后可能造成的不良環(huán)境影響，從源頭上控制土地利用規(guī)劃可能引致的生態(tài)環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

土地利用規(guī)劃環(huán)評屬于戰(zhàn)略環(huán)評的范疇，具有復(fù)雜性與模糊性的不確定性特征，是一個(gè)多目標(biāo)、多層次、多屬性、多功能、多階段的決策系統(tǒng)[2]。人類活動(dòng)與土地資源狀況的空間差異決定了土地利用規(guī)劃對區(qū)域環(huán)境影響的空間差異性，即在不同區(qū)域土地利用規(guī)劃由于影響對象的差異、影響媒介的差異，對不同區(qū)域的環(huán)境產(chǎn)生的影響也存在差異，這種差異可能體現(xiàn)在量上，如環(huán)境影響的程度不同，也可能體現(xiàn)在質(zhì)上，如推進(jìn)作用與阻礙作用的不同。由于不同的土地的環(huán)境影響機(jī)理不同，系統(tǒng)決策不僅要掌握土地資源的自然規(guī)律(土地的自然屬性)，也需要把握土地資源的社會(huì)屬性(即對社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等的存在價(jià)值和影響作用)。而后者常以模糊概念或定性的指標(biāo)來描述，

與土地資源系統(tǒng)中人的要求、經(jīng)驗(yàn)、知識、偏好等密切相關(guān)，不易量化，從而決定了復(fù)雜土地資源系統(tǒng)的優(yōu)化決策是一個(gè)自然與社會(huì)、定量與定性、結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性決策相結(jié)合的模糊系統(tǒng)多目標(biāo)決策問題[3]。因此，對于這樣的非結(jié)構(gòu)性非線性的決策系統(tǒng)，本文嘗試通過系統(tǒng)模糊決策理論中的二元模糊決策分析法，討論如何確定各因子的權(quán)重，將最終結(jié)果用數(shù)量形式表現(xiàn)出來。并通過指標(biāo)分析對方案進(jìn)行優(yōu)化，確定環(huán)境影響的范圍與性質(zhì)，評估最優(yōu)方案的潛在環(huán)境影響。

2 土地利用規(guī)劃的環(huán)境影響及評價(jià)指標(biāo)

土地利用狀況以及土地覆蓋變化是自然生物物理?xiàng)l件與人類社會(huì)因素共同作用的結(jié)果，在不同的時(shí)間尺度上表現(xiàn)為不同的景觀變化[4]。不同類型的土地規(guī)劃對環(huán)境影響的差別很大，土地利用方式對自然生境產(chǎn)生影響，生境的變化又反作用與土地利用，引起社會(huì)，經(jīng)濟(jì)的深遠(yuǎn)變化。土地利用與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系可以用土地利用子系統(tǒng)的反饋圖表示，見下圖。

圖 土地利用子系統(tǒng)的反饋圖Fig. Feedback chart of land use subsystem

與項(xiàng)目環(huán)評相比，土地利用規(guī)劃環(huán)評側(cè)重于對規(guī)劃方案在環(huán)境層面上的合理性進(jìn)行評價(jià)，對總體規(guī)劃實(shí)施可能導(dǎo)致的自然環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面的改變進(jìn)行預(yù)測并評價(jià)，對政府及環(huán)保技術(shù)對規(guī)劃實(shí)施所導(dǎo)致的環(huán)境變化的響應(yīng)能力進(jìn)行預(yù)估。因此，構(gòu)建土地利用規(guī)劃環(huán)評指標(biāo)體系是進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)的關(guān)鍵一步。一般要根據(jù)各種不同土地利用分區(qū)內(nèi)對土地利用類型進(jìn)行具體的空間布局，從自然環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)政策四個(gè)方面對土地資源開發(fā)利用方案進(jìn)行綜合評價(jià)與決策。典型的指標(biāo)體系總體框架見下表。

表 典型土地利用規(guī)劃環(huán)評指標(biāo)體系Tab. Index system of typical land use planning EIA

除上表指標(biāo)體系框架中所列各項(xiàng)指標(biāo)外，資料收集還應(yīng)當(dāng)包括國家生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)的有關(guān)法律法規(guī)，以及林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利等部門的有關(guān)資料等。

3 二元比較模糊決策分析法的應(yīng)用及分析

3.1 確定指標(biāo)權(quán)重

確定各指標(biāo)因子的權(quán)重是土地利用規(guī)劃影響環(huán)評的關(guān)鍵一步。由于土地利用規(guī)劃環(huán)評中不同因子的屬性、性質(zhì)相差很大，傳統(tǒng)的選擇層次分析法、熵技術(shù)和專家打分法等在評價(jià)屬性差異很大的因子時(shí)往往主要靠主觀判斷，從而使評價(jià)帶有較強(qiáng)的主觀性，進(jìn)而增加結(jié)果的不確定性[5]。

二元比較模糊決策法是一種比較成熟的確定指標(biāo)權(quán)重的數(shù)學(xué)方法，可以較好的消除不同人價(jià)值觀念的差異，通過矩陣轉(zhuǎn)化對互相聯(lián)系又彼此區(qū)別的指標(biāo)進(jìn)行量化打分，提取和歸納信息，給出線性變化的模糊標(biāo)度，從而使人們在復(fù)雜系統(tǒng)中一目了然地進(jìn)行比較。根據(jù)ehk=ehl=1或ehk=ehl=0，ekl可以去1,0.5或0，進(jìn)一步對目標(biāo)集在滿足排序一致性條件下關(guān)于重要性的排序。排序一致性標(biāo)度矩陣E的各行和數(shù)由大到小排列，則E中標(biāo)度為0.5的兩個(gè)目標(biāo)對應(yīng)行的和數(shù)相等，排序相同。有序二元比較矩陣β的特點(diǎn)為對角線元素值均為0.5。它是m階方陣，將矩陣分為上、下兩個(gè)三角，上三角中的元素值從對角線元素值0.5開始，每行元素值自左向右遞增，每列元素值自上向下遞減[6]。

從有序二元比較矩陣β原理可知，表示二元比較重要性程度的兩個(gè)模糊標(biāo)度邊界值0.5與1.0對應(yīng)著兩個(gè)描述重要性程度的形容詞：同樣重要與無可比擬的重要。但語言表述本身的特點(diǎn)是帶有模糊性。因此為了方便人們運(yùn)用對自己的經(jīng)驗(yàn)知識對事物進(jìn)行二元比較，這里定義關(guān)于模糊概念重要性的10個(gè)形容詞級差，即11個(gè)形容詞級別[7]：同樣，稍為，略為，較為，明顯，顯著，十分，非常，極其，極端，無可比擬，它們在比較中逐步加強(qiáng)。因此可以在同樣重要的模糊標(biāo)度0.5與無可比擬的重要的模糊標(biāo)度1.0之間，以線性變化的模糊標(biāo)度分別于不同級別和形容詞相對應(yīng)。

3.2 基于指標(biāo)分析的方案優(yōu)選

二元模糊分析法對各因子的權(quán)重進(jìn)行評定之后，根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和分值，就對土地利用規(guī)劃的備選方案進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)。對于某項(xiàng)指標(biāo)來說，越有利于規(guī)劃方案則其給分越大，反之則越小，綜合評價(jià)值最高的方案即是對環(huán)境目標(biāo)最優(yōu)的方案。

在實(shí)際工作中，有時(shí)候并不一定能選擇根據(jù)評價(jià)結(jié)果選擇最優(yōu)方案，而只能選擇次優(yōu)甚至更次優(yōu)的備選方案。可以使用圖形疊置法，利用GIS的空間疊加功能將土地利用現(xiàn)狀圖分別與水土流失地區(qū)分布圖、草地退化地區(qū)分布圖、水資源分布圖、自然保護(hù)區(qū)圖、濕地分布圖等資源環(huán)境圖件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)圖件進(jìn)行疊加、分析，得到各規(guī)劃方案的環(huán)境影響評價(jià)結(jié)果。并針對規(guī)劃方案提出環(huán)境影響減緩措施[8]。提出環(huán)境影響減緩措施，主要包括：

(1)預(yù)防措施，用以消除擬議規(guī)劃的環(huán)境缺陷。

(2)最小化措施，限制和約束行為的規(guī)模、強(qiáng)度和范圍使環(huán)境影響最小化。

(3)減量化措施，通過行政措施、經(jīng)濟(jì)手段、技術(shù)方法等降低不良環(huán)境影響。

(4)修復(fù)補(bǔ)救措施，對已經(jīng)受到影響的環(huán)境進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)救。

(5)重建措施，對于無法恢復(fù)的環(huán)境，要進(jìn)行重建替代。

3.3 影響土地利用規(guī)劃環(huán)評的關(guān)鍵問題解析

在結(jié)果選擇最優(yōu)方案環(huán)境影響評價(jià)方法的具體實(shí)施過程中，需要格外關(guān)注規(guī)劃環(huán)評應(yīng)全程介入規(guī)劃編制過程和評價(jià)范圍的空間尺度影響評價(jià)的重點(diǎn)與方法兩個(gè)關(guān)鍵問題。

3.3.1 土地利用規(guī)劃環(huán)評應(yīng)全程介入規(guī)劃編制過程

人類活動(dòng)尤其是與土地利用相關(guān)的活動(dòng)是導(dǎo)致環(huán)境問題的根本原因，具體體現(xiàn)在自然資源的有效配置方面。資源的配置是通過一系列的政策、規(guī)劃、計(jì)劃和具體的建設(shè)項(xiàng)目來逐層實(shí)施的，越向高一層次，對資源配置的作用強(qiáng)度越大。因此在土地利用的政策、規(guī)劃、計(jì)劃階段就介入環(huán)境影響評價(jià)，可以在項(xiàng)目的編制階段就考慮到環(huán)境影響因素，通過方案環(huán)境影響評價(jià)反饋規(guī)劃方案在環(huán)境保護(hù)層面的合理性，可以規(guī)劃方案更具有科學(xué)合理性。做到目標(biāo)一體化和過程一體化，保證整個(gè)規(guī)劃符合生態(tài)原則和可持續(xù)發(fā)展原則，從而避免規(guī)劃成果的顛覆性修改。

3.3.2 評價(jià)范圍的空間尺度影響評價(jià)的重點(diǎn)與方法

不同尺度的土地利用規(guī)劃功能和所針對的問題不同，與此相對應(yīng)的環(huán)境影響評價(jià)也有不同的內(nèi)容和評價(jià)指標(biāo)體系。為此，土地利用規(guī)劃空間體系的建立是首要問題。

對于不同尺度的土地利用規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)，如市一級土地利用環(huán)評內(nèi)容需集中在規(guī)模與結(jié)構(gòu)、布局、開發(fā)整理復(fù)墾、重大基礎(chǔ)設(shè)施工程上，省一級土地利用環(huán)評內(nèi)容需集中在分析環(huán)境現(xiàn)狀和歷史演變、明確與土地利用密切相關(guān)環(huán)境因素和環(huán)境問題，并總結(jié)現(xiàn)行省級規(guī)劃實(shí)施中環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等。同時(shí)，由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的詳實(shí)程度不一致，需在省一級層面上很難做出對局部地塊的環(huán)境變化分析，而在市、縣一級層面則可以通過遙感圖像對評價(jià)區(qū)域范圍內(nèi)的地表環(huán)境狀況進(jìn)行空間上的分析。

4 結(jié) 論

由于人類活動(dòng)與土地資源狀況的空間差異決定了土地利用規(guī)劃對區(qū)域環(huán)境影響的空間差異性，通過建立均衡富有代表性的指標(biāo)體系——有序二元比較矩陣模型，有效、真實(shí)、全面的匯總指標(biāo)數(shù)據(jù)，正確提取歸納信息，并進(jìn)行方案優(yōu)選和綜合評價(jià)。再根據(jù)模糊標(biāo)度0.5與無可比擬的重要的模糊標(biāo)度1.0之間，以線性變化的模糊標(biāo)度分別于不同級別和形容詞相對應(yīng)等結(jié)果選擇最優(yōu)方案，對土地利用進(jìn)行規(guī)劃環(huán)評，具有方便、科學(xué)和實(shí)用等特點(diǎn)。

[1] 王萬茂，韓桐魁．土地利用規(guī)劃學(xué)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002．1.

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The Application of Binary Fuzzy Comparison Method on Environmental Impact Assessment of General Land Utilization Planning

WANG Guang-ming1, XIAO Zai-liang2, DING Nan-ya3, WANG Wei-zhu2

(1.PetroChinaSouthwestOil&GasBranchCompany,Chengdu610065,China; 2.ChengduChuangjingEnvironmentalEngineeringCo.,Ltd,Chengdu610065,China; 3.SichuanEnvironment&EngineeringAppraisalCenter,Chengdu610065,China)

In environmental impact assessment of general land utilization planning, determine index weight is very important to make the right policy decision. As the land resources system is complex and uncertainty, this paper tried to introduce the relatively mature method, which was called Binary Fuzzy Comparison Method into environmental impact assessment of general land utilization planning. By optimizing the scheme through index analysis, the method could determine the scope and property of environmental impact, give the mathematical proof, assess the potential environmental impacts of the optimal scheme, and prove its feasibility.

Land utilization planning; planning environmental impact assessment; social property; binary fuzzy comparison method

2005-10-26

王光明(1968-)，男，四川富順人，2000年畢業(yè)于中央黨校函授學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)，研究方向?yàn)槭吞烊豢碧介_采過程中的安全環(huán)保管理。

X825

A

1001-3644(2016)03-0111-04