熵是鲁道夫·克劳修斯为自己发现的热力学第二定律提出的一个概念,能源必然会变得越来越同质化,而“创造”词,这个词来源于希腊语,即“转换”的意思。他认识到这样一个事实,即熵是一条单行道,其发生的变化不可逆转,在宇宙中熵只会持续增加。词典中对熵的定义是:“衡量热力学系统中无效能的一个指标。”对熵的一种理论解释来自这样一种努力,即把熵固有的不可逆性和机械力学的可逆性特征协调起来,由此产生了统计力学的研究领域。熵定律告诉我们,不管把什么资源转化为有用的东西,这些东西都不可避免地会解体、腐烂和崩溃,或耗散为无用的东西,并以废弃物的形式返回生成资源的可持续系统。因此,经济是一个有序的系统,它可以将低熵的物质和能量转化为高熵的废弃物和无效能,并为人类提供“精神上”的满足。最重要的是,经济系统的有序性只能通过稳定的低熵物质-能量流而得以维持,而且,这种高熵只是组成地球的物质-能量中总质量中的一小部分。根据熵的特性,我们可以通过计算熵值来判断一个事件的随机性及无序程度,也可以用熵值来判断某个指标的离散程度;指标的离散程度越大,该指标对综合评价的影响越大。
熵值法是一种客观的赋予权重的方法,是基于评价指标中,各指标值的差异程度来确定权重系数的原理,来进行客观赋权。熵值法在赋权的计算过程中,排除了主观因素的干扰,可以客观地反映各评价指标在综合评价指标体系中的重要性程度。从另一方面说,熵值法是指用来判断某个指标的离散程度的数学方法。离散程度越大,该指标对综合评价的影响越大。因此,在考虑到设计指标体系时已经融入了一定程度的主观因素,为了减少主观人为因素对指标评价的干扰,本文运用熵值法对生态文明绿色指标评价体系进行赋权。
(1)原始数据的标准化
建立指标评价体系时,往往涉及多个指标的运用,而由于指标的性质的区别,其量纲和数量级是不同的。如果沿用指标的初始值进行计算分析,数值较高的指标的作用会被凸显,而数值较低的指标作用会被削弱。因此,为了让分析结果更具有可比性和可靠性,需要对原始指标的初始数据进行标准化处理。数据标准化的方法有很多种,选择不同的方法,对系统最后的评价结果也会产生不同的影响,但现阶段在数据标准化选择方法方面并没有统一的标准,因此需要根据计算和分析需求进行选择。常见的方法有:min-max标准化、log函数转换、atan函数转换、z-score标准化、模糊量化法等。min-max标准化法是使用范围比较广的数据标准化法,其原理是将数据按比例缩放,使之落入一个小的特定区间。但该方法在对数据标准化的同时也消除了各指标变异程度上的差异,因此经标准化后的数据不能准确反映原始数据所包含的信息,导致综合评价的结果不准确。本文在对数据进行标准化处理时采用均值化方法,该方法在消除量纲和数量级影响的同时,保留了各变量取值差异程度上的信息。差异程度越大的变量,对综合分析的影响也越大。该无量纲化方法在保留原始变量变异程度信息时,并不是仅取决于原始变量的标准差,而是原始变量的变异系数,这也就保证了保留变量变异程度信息的同时数据的可比性问题。
第一步,因指标属性不同,在进行均值化前,首先采用倒数逆变换法对逆向指标进行正向化处理:
yy=C/xij (2.1)
其中C为正常数,取C=1。
第二步,指标均值化,计算公式为:
(2)计算标准化后指标矩阵的权重
利用熵信息的概念确定权重,假设多属性决策矩阵如下:
表示第j个属性下第i个方案Ai的权重。
(3)计算第j个指标的熵值
可以用Ej来表示所有方案对属性Xj的熵值:
其中,常数K=1/In(m),这样就能保证0≤Ej≤1,即Ej最大为1。(www.daowen.com)
(4)计算第j个指标的差异性系数dj
对于给定的i,当j取不同值时,若各评价对象的指标值Xij的差异性越小,则熵值Ej就越小,该指标对综合评价的作用就越大。因此定义差异性系数计算公式为:
dj=1-Ej (2.5)
(5)确定指标的权重
对各评价指标的差异性系数进行归一化处理,即得各指标的权重系数:
根据熵值法确定2006~2014年各指标的权重。综合看来,每年各指标变化幅度很小,基本保持一致,因此,将11项二级指标2006~2014年的权重进行平均求和,得到最终的平均权重表,如表2-10。
表2-10 生态文明绿色指标权重表
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(6)各级指标指数计算
因指标、年份和区域多,计算出的指数数据很多,故仅用表2-11列示2006~2014年一级指标平均指数,为第二节聚类分析奠定基础。
表2-11 2006~2014年一级指标平均指数
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