建筑水环境价值评价指标体系研究

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摘要：以生态和可持续发展为导向，根据愉悦、生态和公共利益的景观要求，建立了由生态、社会和文化三重价值构成的建筑水环境价值评价指标体系。针对指标权重的确定，引入不确定型群层次分析法（UGAHP），通过构造区间判断矩阵以充分反映个体偏好，并以群组意见的相似度和差异度来衡量专家的权重。

Abstract: In this paper, with ecological and sustainable development as guidance, according to landscape demands of pleasure, ecology and public interest, the evaluation system on water environment value of architecture is established, and it is made of ecological, social and cultural values. The uncertain group analytic hierarchy process is introduced to determine the importance of different value, in which the interval comparison matrix is constructed to fully reflect individual preferences and the similarity and the difference of the views of experts is measured as expert weight.

关键词：建筑水环境价值；UGAHP；评价体系；指标权重

Key words: water environment value of architecture；UGAHP；evaluation system；index weight

中图分类号：TU2 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）05-0003-03

0引言

水作为重要的环境要素，正被越来越多地运用于水景建造[1]，但也同时带来许多问题，如水体缺少特色、水资源的大量浪费、水的保护不当而导致环境空间破坏。随着环境时代的到来，以经济利益为中心的价值观逐渐为地球生物共生共存的价值观所取代[2]。然而对于什么样的建筑水环境才是适合我国人民日常生活、才符合生态的设计要求还没有系统的了解和认识。因此，研究建筑水环境价值评价体系，对于人们合理设计水景观，营造可持续发展的人居环境具有重要意义。本文以生态及可持续发展为导向，依据愉悦、生态和公共利益[3]的景观要求，构建建筑水环境价值评价指标体系，并运用不确定型群层次分析法（UGAHP）确定指标权重。

1建筑水环境价值评价指标体系

建筑水环境是指围绕人群和生物的空间，可直接或间接影响人类生活、社会发展和生物生存的以水体为媒介的环境，它不仅仅指自然形态的水和人工的水，而是各种自然因素和有关的社会因素的总体。建筑水环境价值体现在水自身和水与人的关系上，在理论和实践上包括：尊重物种多样性，最少对资源的剥夺，保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，改善人类及生态系统的健康[4]。可见，建筑水环境价值可通过水生态环境对建筑物业主及周边区域提供的服务价值来衡量。由于建筑水环境多以人工系统与自然系统组合而成，从可持续发展的观点，建筑水环境价值不仅仅是以自然水体为核心，同时应考虑周边水资源（如雨水、中灰水）的可利用，着眼于在一定时间内重构水资源的可持续利用状态。另一方面，建筑水环境往往影响的不只是居住人群，有时还关系到区域经济社会发展。为便于理论研究和指导实践，本文从愉悦、生态、公共利益三个角度，确定出评价建筑水环境价值的九个指标，具体如下：

1.1 维持生物多样性f1多样性维持了生态系统的健康和高效，是生态系统服务功能的基础。生物多样性的价值表现在七个方面：①直接收入、②遗传库、③维持生态平衡、④教育价值、⑤科学研究价值、⑥满足自然爱好、⑦地方特征。

1.2 侵蚀控制f2水体可以湿润地表，涵养土壤、供养植物生长，增加自然环境容量，形成的植被具有削弱雨滴动能和延长降雨历时的防蚀机理，有效地避免土壤和岩石的风化，对于城区和城郊湿地、自然水系和山林的保护起着重要作用。

1.3 中（灰）水利用f3循环利用是最重要的绿色理念，基于水体的生态再循环的中水利用不仅有显著的经济意义，也是恢复和保护环境所必须的。因此，建筑水环境应该有助于当地污水的处理和回用，尤其是要将中水用于观赏、娱乐性景观环境用水水源。

1.4 雨水收集f4通过雨水收集充分利用天然降水，使其成为水景创作的主要资源，有利于形成良性的地表水循环系统和水生态环境。一个好的水环境必须有利于雨水集蓄利用、渗透、园艺水景观的有机结合，实现建筑、园林、景观和水系的协调统一。

1.5 空气和水的净化f5自然界各种水体都有一定的自净能力。同时水体能起到隔离交通带来的粉尘、废气等污染物，特别是水珠与空气中的分子撞击产生负氧离子。空气中负氧离子浓度多少，是空气清新与否的标志。

1.6 调节局部气温和湿度f6水体可以改变水面与大气间的热交换和水分交换，使水域附近气温变化和缓、湿度增加，使水域附近局部小气候更加宜人，更加适合某些植物生长。

1.7 美学体验f7水具有天然的巨大美学价值，它变化的身姿、悦人的声音都给人以美好自然的感受，通过水和建筑的结合来表现建筑文化中所追求的美。此外，作为一种显露自然的语言，水环境让城市居民重新感到雨后溪流的暴涨，地表径流汇于池塘，使建筑环境更具有生机和活力。

1.8 传承文化f8任何用途的建筑创作都应根植于所在的地方，即尊重传统文化和乡土知识，建筑是历史文化的特质载体，水在建筑中常常扮演文化思想传达者的角色，通过合理地利用当地水文条件的特色与矛盾，可以吸收当地水文化精华，营造出独特的室内外环境，体现地域文化特点。

1.9 社交游憩f9建筑外部空间是人们参与社会的主要场所，水环境迎合了人们赏水、亲水的本能需要，赋予了建筑空间生态、美学上的多重意义，给居住场所带来生机，使水体周围空间具有向心的场所感，吸引人们驻足、游憩，打破人们对建筑庭院的封闭感觉，进而成为人们交往的场所，提高了建筑的物质价值和社会文化价值。

2应用UGAHP法确定指标权重

上述评价体系各项指标都从不同侧面反映水环境价值，对于一个具体的建筑水环境，因其所处的自然地理环境和社会经济人文环境的特点，需要对指标赋予不同的权重以体现对水环境各种价值的不同追求。由于指标内容涉及多学科及其交叉领域，并且有些指标的度量具有模糊性和不确定性，本文采用不确定型群层次分析法（UGAHP）确定指标权重。

UGAHP是在传统AHP基础上发展起来的、针对复杂评估问题的不确定型群决策方法。其核心在于两点，一是为了充分反映专家判断的模糊性和不确定型，采用一个区间数来量化因素间两两比较的相对重要性，二是根据专家个体判断信息，以基于判断的相似度和差异性获取专家权重，进而对个体信息进行集结。

2.1 计算区间权重向量

2.1.1 建立区间数判断矩阵[5]根据已建立的递阶层次结构，采用一定的标度构造区间判断矩阵A=（Aij）n×n，其中Aij=[aij，bij]，且应符合以下条件：①Aij=[aij，bij]，且9?叟bij?叟aij?叟；②Aii=[1，1]，i=1,2，…，n；③Aij=，Aji=b，a。

本文以住宅小区水景环境价值评价为例，通过问卷调查获得四位从事设计的专家关于上述9个指标对建筑水环境价值重要性的两两比较区间判断，要求标度在（1~9）区间内取任意实数，表1是专家1的区间判断矩阵。

2.1.2 将A转换成数值判断矩阵并进行一致性检验设区间判断矩阵A=（Aij）n×n，其中Aij=[aij，bij]，取

m= i，j=1，2，…，n（1）

则M=（mij）n×n为满足互反性的数值矩阵。

若M满足一致性条件，即CR?燮0.1，则得权重向量点估计W=（ω1，ω2，…，ωn），其中，

ωj==，i=1，2，…，n（2）

按照式（1）将A转化成数值矩阵M如下：

1 1.214 1.401 2.184 2.696 3.910 6.584 7.447 10.9310.824 1 1.154 1.799 2.221 3.221 5.425 6.136 8.982 0.714 0.866 1 1.558 1.924 2.790 4.699 5.315 7.780 0.458 0.556 0.642 1 1.235 1.791 3.015 3.410 4.992 0.385 0.450 0.520 0.810 1 1.450 2.442 2.763 4.044 0.256 0.301 0.358 0.559 0.690 1 1.684 1.905 2.788 0.152 0.184 0.213 0.332 0.410 0.594 1 1.131 1.656 0.134 0.163 0.188 0.293 0.362 0.525 0.884 1 1.464 0.092 0.111 0.129 0.200 0.247 0.359 0.604 0.683 1

同理，将其他3位专家的区间判断矩阵转化成数值矩阵，经检验均满足一致性条件，故由式（2）得权重向量点估计，见表2。

2.1.3 计算区间权重向量记ΔM1=（mij-aij）n×n，ΔM2=（bij-mij）n×n，ΔM1和ΔM2称为A与M的极差矩阵。应用误差传递公式可计算区间权重向量。

（Δω）=mΔ（m），k=1，2（3）

其中， Δm=（m-a），Δm=（b-m）（4）

由此可得区间权重：

[v，v]=[ω-Δω，ω+Δω]，j=1，2，…，n（5）

按上述方法，先对每个专家构造2个极差矩阵ΔM1和ΔM2，然后由式（3）、（5）得各专家的区间权重见表3。

3.2 确定专家权重GAHP的特点之一是可以通过判断矩阵的可信度来衡量专家权重[6]，这里基于多数原则，当相似度越大且差异度越小时，则认为判断的可信度越大。

设有m个专家，将每个专家的矩阵M的每一行首尾相接转换成m个行向量α1，α2，…，αm，第k个专家的行向量为αk=（αk1，αk2，…，α）。用αi与αj的夹角余弦ηij表示判断的相似度，即：

η= i，j=1，…，m（6）

令η=η-1k=1，…，m（7）

上式表示向量αk与其他向量的相似度之和。将η进行归一化处理，可得用于描述第k个专家的评判与其他专家评判相似程度的量u，即：u=（8）

设e为m个专家判断行向量的第i个评判值的均值，则有：

e=α，i=1，2，…，n（9）

σ表示第k个专家对每个评判值与对应均值的差值总和，即：

σ=α-e，（k=1，2，…，m）（10）

则第k个专家的差值总和与所有专家评判的差值总和的比值δ称为第k个专家的差异度，即：

δ=，（k=1，2，…，m）（11）

综合相似度与差异性，可确定出专家权重a，计算公式为：

a=，uδ≠1u，uδ=1（12）

（k=1，2，…，m）

由式（6）-（12）得专家权重，见表4。

3.3 计算指标权重对于专家k所求得的第i指标的区间权重[v1，v2]，由ak集结得到群组判断，公式为：

ω=（13）

由式（13）得群组指标最终权重为ω=（0.022，0.031，0.032，0.058，

0.079，0.11，0.159，0.22，0.291）。图1直观地给出了各价值指标权重分布，可见，在专家看来，建筑水环境价值主要在于愉悦和美学方面，其次是改善居住环境，而生态功能方面价值相对次要。至此，就可由所建立的评价体系，对具体的工程进行评价或方案选择。

3结束语

本文根据愉悦、生态和公共利益的景观要求，建立了由九个指标构成的建筑水环境价值评价体系。对于一个特定的水环境，由于所处的自然地理和人文社会经济环境的特点，其所追求的各种价值一般应有所侧重，同时由于指标内涵涉及多学科及其交叉领域，并且有些指标具有模糊性和不确定性，需要采用一种能够处理不确定信息的群决策方法确定价值指标权重，为此提出用UGAHP法，通过构造区间判断矩阵以充分反映个体偏好，并以群组意见的相似度和差异度来衡量专家的权重。本文结合实例说明了UGAHP法确定价值指标权重的有效性，实际应用时，还应根据需要考虑群组大小及成员专业构成等，以使问题的解决更有针对性。

参考文献：

[1]王雨前, 魏春雨.水与建筑[J].中外建筑,2008，(4):66-69.

[2]冉茂宇等.生态建筑[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.11.

[3]Lan H.Thompson. Ecology,Community and Delight.Landscape Journal.1992.

[4]Guillermo Zaragozaa, Martin Buchholzb, Patrick Jochumb, Jerónimo Pérez-Parraa Desalination. Watergy project: Towards a rational use of water in greenhouse agriculture and sustainable architecture 211[J]，(2007)，296-303.

[5]徐泽水,达庆利.区间型多属性决策的一种新方法[J].东南大学学报,2003，(4):498-501.

[6]徐泽水,达庆利.区间数排序的可能度法及其应用[J].系统工程学报,2003，(1):67-70.