绿色农房评价指标权重的最小二乘法优化决策模型
孙晓璇，孟 丹＊，刘 妍，张 坤，刘 娟
（青岛农业大学建筑工程学院，山东 青岛 266109）
摘 要： 随着环境问题、城乡一体化被关注，绿色建筑开始逐渐由城市向农村发展。构建与其相适应的绿色农房建造标准评价体系，为绿色农房推广提供理论依据依据显得尤为重要。本文综合考虑多重影响因素，完善现有绿色建筑评价指标体系，构建适用于绿色农房建造标准评价的指标系统；在不同性质评价指标预处理的基础上，以5级标度法和熵值法分别输出评价指标的主观和客观权重，最终采用最小二乘法进行优化决策的综合集成赋权模型，为绿色农房建造标准评价指标提供科学、合理的权重系数取值方法。
关键词： 绿色农房；评价指标；权重系数；综合集成赋权法
0 引言
将绿色建筑技术应用于美丽乡村建设的绿色农房近几年才开始推广，相关标准规范还不够完善，建造标准评价方法的研究还处于起步阶段[1-4]。既有绿色建筑评价体系更注重于节能减排和生态环境改善，忽略了经济等其他因素的影响[5-7]。针对农村经济实力相对较弱、更加注重房屋适用性的特点，本文综合考虑多重影响因素，完善现有绿色建筑建造标准评价指标体系，并给出评价指标权重的科学、合理的确定方法，为绿色建筑技术应用于乡村振兴，特别是绿色农房的建设提供相关的理论支持。
1 建造标准评价指标体系
1.1 评价指标确定
绿色农房是近几年新兴起来的一种特殊的绿色建筑，它可以有效地解决传统农房建造资源浪费、使用能耗过大等问题，实现节能减废、环保美观以及与周边环境和谐统一的目的[8]。
以符合我国农村发展基本原则为前提，以科学性、统一性、前瞻性、可持续性为立足点，以经济性、技术性和社会性三者的和谐统一为目标，最终将评价指标确定为三大类，分别是技术性指标A、社会性指标B、经济性指标C[9]。与之相对应的二级指标分别为：节地与室外环境A1、节能与能源环境利用A2、节水与水资源利用A3、节材与材料资源利用A4、室内环境质量A5；周边配套指标B1、地域性指标B2、绿色农房管理指标B3、绿色农房运营指标B4；全寿命周期指标C1、盈利能力指标C2、效益比率指标C3。
为了使所构建的评价指标体系更加完整、具体，结合国内外已有资料以及我国农村的发展现状，又将二级指标细分为与之相关的三级指标，技术性评价指标的具体分级如图1所示。
另外，将社会性指标分至三级具体如下：①周边配套指标B1：基础设施完善度B11、交通便捷度B12；②地域性指标B2：继承历史B21、地域互适性B22；③绿色农房管理指标B3：环境监控制度B31、垃圾管理制度B32、政府支持力度B33；④绿色农房运营指标B4：村民住房情况B41、村民环保意识B42、现代化设施B43。
图1 技术性评价指标分级示意图
经济性指标分至三级具体如下：①全寿命周期指标C1：一次性造价C11、农房生命期运行及维护费用C12；②盈利能力指标C2：内部收益率C21、投资回收期C22、净现值C23；③效益比率指标C3：居民满意度C31、已占用资本回报率C32、净资产收益率C33。
1.2 评价指标的预处理
喜山早期受右旋剪应力作用，北东向走滑断裂和北西向张性断裂不断活动，孔店-沙四下段沉积特征为充填低洼；喜山中期受左旋剪应力作用，北东向断裂的伸展拉张强烈，古近纪巨厚的断陷沉积形成，潜山带遭受改造或剥蚀；喜山中、晚期断裂活动减弱，地壳整体抬升被蚀平；喜山晚期地壳整体下沉，接受新的沉积。
其中，
表示调查问卷中第
个样本对第
个指标的评价结果。为了有效的消除各项指标因性质不同所导致的不可比性，需对决策矩阵进行预处理。以经济性指标中的二级指标“盈利能力指标C2”为例，其包含的3个三级指标具有“效益型”和“成本型”两种不同性质，可通过下述方法进行标准化处理：成本型指标——
效益型指标——
其余的评价指标则根据其不同的特点采用不同的预处理方式，即可得评价指标体系的标准化矩阵S。
1.3 评价指标权重确定方法
其次，构建最小二乘法的决策模型：
专家通过认定标准评价指标
对
的5级标度赋值为
，以此得到的赋值矩阵为：
1.3.1 主观权重确定
本文确定指标主观权重的5级标度法如表1所示。
表1 5级标度法
4.2.3 出口创汇的发展。胶州大白菜在国内市场不断增长，同时又销往日韩、欧美等国家，在全球市场上得到广泛认可。2016年，胶州大白菜的国内市场占其销量的74.12%，国外市场占25.88%。其中，日、韩成为胶州大白菜国外的主要市场，韩国约占18.31%，日本占其销量的6.16%。
令则可以得到主观权重向量为：
由于各个指标的属性及量纲等存在差异，为了使各指标在计算过程中具有可比性，最大程度的反映出各指标内涵之间的联系，将对指标进行预处理（一致化和无量纲化等方式），为后续指标权重的确定提供数据基础，得到指标权重的准确结果[10]。例如，通过专家对问卷打分建立指标权重决策矩阵D：
1.3.2 客观权重确定
为了规避主观意愿影响过大，同时将主观权重与客观权重两者之间的偏差最小化，达到客观与主观的协调统一，首先假设指标的综合权重为：
那么第
个评价指标输出的熵：
则第
个评价指标的客观权重向量可以表示为：
勤劳吃苦的郭书凤，现在不但成了养兔、种植果树的技术能手，还通过自己的努力，利用养兔、种桃树和到公益岗位工作，一年收入差不多2万元。他的丈夫李贵通过周边打零工一年有5000多元的收入，他们的大儿子李强在江苏打工，一年收入达到4万元左右。现在，郭书凤一家脱贫了。
1.3.3 优化决策
为了使用熵值法输出评价指标的客观权重，首先基于标准化矩阵
进行假设：
1.通过问卷分析，发现赴菲游客对8类菲律宾主要旅游风险类型的整体风险感知在12-14中间，属于中等及中等以上的水平。说明游客认为在菲律宾旅游相对安全，尽管一旦发生武装暴动事件的危害性严重，但仍属于小概率事件，对赴菲旅行的计划影响较小。
综合比较指标权重的确定方法，此处选用综合集成赋权法来确定指标的权重系数，该方法包括5级标度法输出主观权重、熵值法输出客观权重和最小二乘法构建权重优化决策模型[9-10]。
那么，当
最小时，对应的W便是最优的指标权重。
2 工程实例分析
对原始权重矩阵进行标准化处理到矩阵S：
图2 在建绿色农房效果图
对青岛市即墨区移风店镇上泊村在建的首批绿色农房进行了实地调研（图2），将前述评价指标体系和权重确定方法运用于该绿色农房中。此处以绿色农房的“盈利能力指标C2”评价为例进行详细说明。假设本次调查所用的调查问卷共有4份，分别为5年、10年、15年、20年的计算期下 的情况， （i=1，2，3，4）为专家打分的问卷，样本集合为X={x1，x2，x3，x4}；每个调查问卷包括3个需要决策的指标：内部收益率C21、投资回收期C22、净现值C23，计为Y={y1，y2，y3}，
（j=1，2，3）表示评价指标。那么，建立关于评价指标的原始权重矩阵如式（11）所示，其中
（i=1，2，3，4;j=1，2，3）表示在问卷 中专家对于指标
的打分结果。
(1)师生之间教学临场感和参与性较强。作为社会临场感的一种，教学临场感强调在学习过程中，学习者与所处学习环境的信息交换和相互作用。即教学环境(包括现实环境和虚拟环境)或教学情境对学习者学习心理的影响。时空分离是在线教育的固有优势，它能够让学生接受他们期望接受却又不能通过其它方式获得的教育机会。有学生教学临场感和参与性问题。同步在线教育时间集中，而基于教学平台支持下形成的虚拟教学环境使得教学过程更加收敛和可操作。学习者只需在约定时间上线，即可在教师引导下与其他学生共同完成学习。
根据式（2）构建出关于指标的主观权重矩阵为：
计算三个方案偏好有序数为：
根据式（3）和式（4）便可得盈利能力的三个指标的主观权重向量为：
图4结果显示，在油酸钠和CM-5两种捕收剂体系下，试验范围内的淀粉对石英基本没有抑制作用，对其上浮回收率影响不大，波动仅为2%左右。在两种捕收剂体系下，随着淀粉用量增加，绿泥石及赤铁矿的上浮都逐渐受到抑制。不同的是，相比于油酸钠，在同样的淀粉用量下，CM-5对绿泥石捕收能力更强，对赤铁矿的捕收明显较差，这有利于将更多的绿泥石捕收进泡沫产品而保留更多的赤铁矿在槽内，提高铁精矿品位及回收率。
根据式（5）对式（12）的矩阵S经过归一化处理后得到矩阵：
根据式（6）、（7）和（8）计算可得评价指标的客观权重向量为：
根据最小二乘法的优化决策模型，最终得到3个需要决策的指标的权重向量为：
将整个计算过程，尤其是最小二乘法的决策模型的优化算法，运用Matlab软件统一编写成计算程序，实现了整体评价指标体系的权重输出。确立出一级指标的最优权重如表2所示；全部二级指标和三级指标的最优权重详见表3。
表2 一级指标权重
表3 二级指标、三级指标权重
3 结论
本文依据国内外有关绿色建筑建造规范、标准，优化选取评价指标，建立适用于绿色农房建造标准评价的指标系统，并通过综合集成赋权法优化指标权重系数，使之更符合我国农村建设发展的需要，同时也补充完善了绿色建筑设计建造相关理论、技术。通过研究初步得出以下结论：
求得各指标标准差σ1=8.71，σ2=2.59，σ3=1.47，σ4=2.62，σ5=2.24，σ6=1.77，σ7=3.84，进一步根据式(8)求得各指标权重值Wb={0.395，0.124，0.046，0.104，0.090，0.052，0.189}。
（1）绿色农房建造标准评价需要综合考虑经济性、技术性和社会性，建立更全面的评价指标体系；
应对一些电路的安全问题，要尽可能提供一些安全的配电装置。比如超过400V的电压装置里就要配备空气断路器，这样一来可以防止局部过热而引发火灾等严重情况。在选用负荷开关时，要尽量避开不抗湿的，想象一下，如若空气中的一丝水分沾上开关便跳闸，那这样的生活是否十分不便利。还有在较为发达的新区或经济区周围，要建设一个配电室。这样一来，当整个电路运行不够流畅时，配电室便可及时提供援助，避免供电紧张，群民唏嘘的尴尬局面。
（2）评价指标的多样性导致其属性存在较大差异，需采用合理的方式对评价指标进行预处理，对其真实内涵进行综合评价；
细读法的使用：细读法也是英美新批评对文本解读的一种方法，抛开与文本相关的时代背景、作者生平、政治等因素，只是就文本本身进行解读。细读法并非适合所有的文本，主要是去分析文本中的悖论、词语的内涵和外延所产生的那种张力、反对意图谬见和感觉谬见。细读实际上就是深入阅读、充分阅读、深入思考，主要是去分析那些反讽、隐喻、象征、含混等修辞手法进行分析，从而更深的理解文本的意义。英美新批评的细读法特别的适合对诗的研究，由于诗歌一般较为简短，很多意思作者无法全部表达出来，特别是中国传统诗多喜欢使用大量的意象、隐喻、用典等修辞手法，英美新批评的细读法能更深入的解读诗文本。
（3）以5级标度法和熵值法分别输出评价指标的主观和客观权重，最终采用最小二乘法进行优化决策的综合集成赋权模型，为绿色农房建造标准评价指标提供科学、合理的权重系数取值方法。
参考文献：
[1] 苏义坤，公婷.绿色农房建造标准指标体系的构建研究[J] .经济师 ，2014(04)：10-13.
[2] 盛利.鲁中地区绿色农房建设模式研究[D] .山东大学，2014.
[3] 陈一全，朱传晟.《山东省绿色农房建设技术导则》内容解析与编制研究[J] .墙材革新与建筑节能，2017(09)：40-44.
[4] Hikmat H.Ali，Saba F.Al Nsairat.Developing a green building assessment tool for developing countries-Case of Jordan[J] .Building and Environment，2009，44(05)：1053-1064.
[5] 陶鹏鹏.绿色建筑全寿命周期的费用效益分析研究[J] .建筑经济，2018，39(03)：99-104.
[6] 王清勤.我国绿色建筑发展和绿色建筑标准回顾与展望[J] .建筑技术 ，2018，49(04)：340-345.
[7] 王二辉.新型绿色建筑工程造价预算与成本控制[J] .山东工业技术 ，2019(07)：109.
[8] Toke Rammer Nielsen.Simple tool to evaluate energy demand and indoor environment in the early stages of building design[J] .Solar Energy，2005，78(01)：73-83.
[9] 赵金先，武丹丹，张英，王苗苗.基于熵权法的绿色建筑项目管理绩效可拓评价[J] .工程管理学报，2018，32(02)：125-130.
[10] 叶大华，胡倩.基于低碳生态详细规划的绿色建筑指标体系[J] .城市规划 ，2013，37(01)：31-39.
DOI： 10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.175
基金项目： 国家自然科学基金面上项目(51378270）；山东省自然科学基金重点项目(ZR2017ZC0737）；青岛农业大学大学生科技创新基金项目。
＊为通讯作者
标签：绿色农房论文; 评价指标论文; 权重系数论文; 综合集成赋权法论文; 青岛农业大学建筑工程学院论文;