上海世博会引领低碳城市指标体系构建的定量评估

上海世博会引领低碳城市指标体系构建的定量评估摘要2010年上海世博会以“城市，让生活更美好”为主题，致力于打造一个“低碳世博”，而此次世博会留下最大的遗产可能就是低碳【1】。因此，本文以低碳城市为切入点，通过访问上海统计局网站以及参考中国2010年上海世博会环境报告等渠道获得相关数据，从时间和空间两个方面来定量研究上海世博会对推进低碳城市构建的影响。时间方面：一方面，本文通过建立层次分析以及主成分分析模型，定量评估世博会对上海市2000~2009年低碳城市发展进程的影响，运用MATLAB以及SPSS软件分别求得此期间上海低碳城市发展进程趋势一致即一直呈稳定的增长趋势的结论，同时也说明两个模型通过相互检验，模型结果有效。因此可以认为，上海世博会是其低碳城市发展进程一直呈稳定的增长趋势主要因素。也即，世博会对上海的低碳城市发展进程的影响呈逐年稳定增长趋势；另一方面，通过建立时间序列——Logistic曲线模型来短期预测“后世博时代”对上海低碳城市化进程的影响。本文运用eviews软件求解Logistic曲线模型，预测出2010年至2014年上海的综合得分，2014年底将达到3.1199。同时借鉴2009中国可持续发展战略报告等提出的中国2020年100强城市的低碳城市达标体系运用上述层次分析法得低碳达标城市的综合得分为3.2011。结合将来不发生金融危机等重大事件的假设，可以认为上海将于2017年左右达标，即上海世博会将促进上海提前3年完成创建国家标准的低碳城市的目标。空间方面：本文在参考了《2009中国可持续发展战略报告》【2】以及所收集数据的基础上，设定两个原则选出浙江、江苏、北京和上海4个地区作为研究对象。为定量评估世博在地域上对低碳城市发展的影响，本文定义世博在地域上对低碳城市发展的影响力指数为低碳普及率，低碳认知度，R&D经费投入强度、城市化率以及恩格尔系数倒数的乘积，结合采集的数据最终得出浙江、江苏、上海和北京的影响力指数分别为1261.73、1734.72、5140.45、1270.08即世博对这四个地区低碳城市发展的影响力大小的排序依次为上海、江苏、北京、浙江。最后，结合实际对模型进行评价。关键词：低碳城市层次分析主成分分析Logistic曲线模型影响力指数1、问题的提出1.1背景及意义上海世博会于2010年5月1日正式拉开帷幕，此次的世博会是以“城市，让生活更美好”为主题，将“低碳世博”作为演绎该主题的重要内容，是全世界共同探讨、展示城市未来发展和生活的重要平台。同时，关于上海世博会留下的宝贵遗产，上海社科院副院长黄仁伟研究员认为2010上海世博会给上海最大的遗产就是低碳【1】。在全球能源市场动荡和全球气候变暖的大背景下，国际社会发展正在逐步转型，为实现经济、社会和环境的协调统一，2003年，英国最早提出了发展低碳经济【2】。而城市在未来的区域和国家的经济社会发展中扮演重要角色，在应对气候变化、转变发展方式的过程中，低碳城市的建设将发挥重要作用，为城市发展带来新的机遇。低碳城市是以城市空间为载体，发展低碳经济，实施绿色交通和建筑，转变居民的消费观念，创新低碳技术，从而达到最大限度地减少低碳温室气体的排放【2】。作为世界自然基金会“中国低碳城市发展项目”首批试点城市之一，上海以举办2010年世博会为契机，通过国内外组织方、参展方、参观者和社会各界的共同参与，以及世博园区内外的互动，在世博会筹备和举办的全过程切实贯彻低碳理念，集中应用、展示、推广环保低碳技术和实践，广泛开展低碳理念和实践的传播活动，积极实施世博会碳补偿措施，努力将2010年上海世博会打造成为低碳发展的典范，并充分发挥世博会的示范带动效应，加快推动生产、生活方式转变，促进城市低碳发展转型【3】。因此，本文通过对相关数据的采集以及分析，定量评估上海世博会在构建低碳城市以及引领全国低碳城市构建方面所产生的积极作用。1.2需要解决的问题（1）、收集上海自2000年以“低碳世博”为目标的“申博”以来，在低碳经济发展、低碳技术以及低碳环境系统等方面的相关数据【4】【5】，并进行分类整理；（2）、建立数学模型，结合中国低碳城市评价指标体系，定量评估2010年上海世博会在构建低碳城市（包括低碳经济、环境以及社会等方面）所产生的影响；（3）、预测上海世博会对上海达到低碳城市指标的推动作用，以及对全国各省市低碳城市构建所产生的积极影响。2、基本假设（1）、未来不发生类似金融危机等对经济社会学产生重大影响的事件；（2）、在主成分分析中，特征根大于1指标作为主成分；（3）、其他因素对上海低碳城市发展的影响每年均不变；（4）、考虑地域影响的时候，不考虑时间因素产生的影响。3、符号说明符号解释符号解释iC准则层各指标4,3,2,1=ikα方差贡献率CI一致性指标F综合评价函数RI平均随机一致性指标1y、2y主成分因素ix主成分分析中各指标9,...,2,1=i*ix主成分分析中数据标准化后的各指标9,...,2,1=i注：其它未说明的符号在文中第一次出现时会作详细的说明。4、模型的建立与求解4.1世博会对上海低碳城市发展的影响4.1.1层次分析模型2010年上海世博会致力于将其打造成为低碳发展的典范，并充分发挥世博会的示范带动效应，加快推动生产、生活方式转变，促进城市低碳发展转型上。因此，本文通过建立层次分析模型来定量分析上海世博会对推动低碳城市发展的影响。各层次指标的确定基于2009~2020中国低碳城市发展战略目标的考虑，本文以低碳城市指标为目标层，同时选取经济发展系统、低碳技术系统、低碳环境系统以及低碳社会系统作为低碳城市指标体系的准则层【6】。在此基础上结合采集的数据，将人均生产总值/元、人均可支配收入/元、第三产业比重、R&D经费占GDP比重、对外开放度以及外贸进出口总额/亿美元作为经济发展体系下方案层的指标；将工业废水排放总量/亿吨、工业重复用水量/万吨、污水处理率、单位生产总值化学需氧量排放量、单位生产总值综合能耗、单位工业增加能耗以及单位生产总值二氧化硫排放量作为低碳技术体系下方案层的指标；将绿化覆盖率、人均公共绿地面积、历年环境空气质量优良率以及历年环境保护投入情况/亿元作为低碳环境体系下方案层的指标；将居民的低碳理念、人口自然增长率、机动车保有量的变化趋势以及公众对环境保护的满意率作为低碳社会体系下方案层的指标。模型的建立与求解1）、建立递阶层次结构模型由上述分析，以低碳城市评价指标为目标层，根据经济发展系统、低碳技术系统、低碳环境系统以及低碳社会系统这4个准则去反复比较各准则系统下的方案,如下图1所示：层次结构模型图目标层O准则层C方案层P低碳城市评价指标外贸进出口总额/亿美元R&D经费占GDP比重人均可支配收入/元人均生产总值/元第三产业比重对外开放度经济发展系统外贸进出口总额/亿美元R&D经费占GDP比重人均可支配收入/元人均生产总值/元第三产业比重对外开放度经济发展系统公众对环境保护的满意率机动车保有量变化趋势人口自然增长率居民的低碳理念公众对环境保护的满意率机动车保有量变化趋势人口自然增长率居民的低碳理念单位生产总值化学需氧量排放量单位生产总值二氧化硫排放量工业废水排放总量/亿吨单位生产总值综合能耗工业重复用水量/万吨单位工业增加能耗污水处理率低碳技术系统单位生产总值化学需氧量排放量单位生产总值二氧化硫排放量工业废水排放总量/亿吨单位生产总值综合能耗工业重复用水量/万吨单位工业增加能耗污水处理率低碳技术系统历年环境保护投入情况/亿元历年环境空气质量优良率人均公共绿地面积绿化覆盖率低碳环境系统历年环境保护投入情况/亿元历年环境空气质量优良率人均公共绿地面积绿化覆盖率低碳环境系统低碳社会系统图12）、构造出各层次中的所有判断矩阵并对其进行一致性检验判断矩阵的构造：采取对因子进行两两比较建立成对比较矩阵的办法，即每次取两个因子ix和jx,以ija表示ix和jx对P的影响大小之比,全部比较结果用矩阵][ijaA=表示,称A为XZ−之间的成对比较判断矩阵（简称判断矩阵）。容易看出,若ix与jx对Z的影响之比为ija,则jx与ix对Z的影响之比应为ijjiaa1=，并引用数字1～9以及其倒数作为标度,如表1所示：标度含义1表示两个因素相比，具有相同重要性3表示两个因素相比，前者比后者稍重要5表示两个因素相比，前者比后者明显重要7表示两个因素相比，前者比后者强烈重要9表示两个因素相比，前者比后者极端重要2,4,6,8表示上述相邻判断的中间值倒数若因素i与因素j的重要性之比为ija，那么因素j与因素i重要性之比为ijjiaa1=表11～9标度的含义一致性检验：判断矩阵A对应于最大特征值maxλ的特征向量W,经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值,这一过程称为层次单排序。即：若A的最大特征值maxλ对应的特征向量为Tn),...,(1=,则jiijwwa=,nji,...,2,1,=即⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=nnnnnn对判断矩阵的一致性检验的步骤如下：（i）计算一致性指标CI：1max−−=nnCIλ（ii）查找相应的平均随机一致性指标RI。如表2所示：n123456789RI000.580.901.121.241.321.411.45表2一致性指标RI值（iii）计算一致性比例CRnnRICICR−′−==maxmaxλλ运用MATLAB（程序见附录一）对上述判断矩阵进行一致性检验当10.0CR时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的,否则应对判断矩阵作适当修正。具体如下：准则层对目标层的判断依据：根据2009~2020中国低碳城市发展战略目标以及中国2010年上海世博会环境报告，可以构造经济发展系统、低碳技术系统、低碳环境系统以及低碳社会系统这4个准则指标对城市低碳经济评价指标重要性的判断矩阵,如下表3-1所示：O1C经济发展系统2C低碳技术系统3C低碳环境系统4C低碳社会和理念系统1C经济发展系统13352C低碳技术系统1/31133C低碳环境系统1/31134C低碳社会和理念系统1/51/31/31表3-1准则层的判断矩阵运用MATLAB进行一致性检验，结果如下表3-2准则经济发展系统低碳技术系统低碳环境系统低碳社会系统权重0.52220.19980.19980.0781最大特征值maxλ=4.0435CI=0.0145CR=0.0163(CR0.10)此判断矩阵的一致性可以接受表3-2准则层一致性检验结果措施层对准则层的判断依据：根据2009~2020中国低碳城市发展战略目标以及中国2010年上海世博会环境报告以及所收集到的相关统计数据，分别得到经济发展系统、低碳技术系统、低碳环境系统以及低碳社会系统下各自指标比较的判断矩阵，并运用MATLAB进行一致性检验如下所示：1C1P2P3P4P5P6P1P11/31/51/91/71/32P311/31/71/523P5311/51/334P97511/375P7533156P31/21/31/71/51表4-11C经济发展系统下判断矩阵其中：1P：人均生产总值/元，2P：人均可支配收入/元，3P：第三产业比重，4P：R&D经费占GDP比重，5P：对外开放度，6P：外贸进出口总额/亿美元方案人均生产总值/元人均可支配收入/元第三产业比重R&D经费占GDP比重对外开放度外贸进出口总额/亿美元权重0.02860.06520.12600.33430.39380.0521最大特征值max1λ=6.5046CI=0.1009CR=0.0801(CR0.10)此判断矩阵的一致性可以接受表4-21C判断矩阵一致性检验结果2C1P′2P′3P′4P′5P′6P′7P′1P′11/51/31/21/91/722P′51351/51/353P′31/3121/71/534P′21/51/211/91/725P′957911/396P′73573177P′