基于TOPSIS 的黑龍江省服務區綠色改造評價研究

石振武，李 琳

（東北林業大學 土木與交通學院，黑龍江 哈爾濱 150040，E-mail：nefuerli@163.com）

2020 年中國明確提出了碳達峰、碳中和的雙碳目標[1]，綠色節能再次引起國民重視。1990—2021 年，我國交通運輸[2]行業碳排放從9400 萬t 增至9.6 億t左右，約占全國碳排放總量的10.4%，作為碳排放占比較高的行業，備受關注。服務區[3]作為高速公路的附屬設施，截至2022 年9 月，國內已建成的高速公路服務區超過3300 對，每對服務區年均二氧化碳排放量約為1000t。我國于2018 年頒布的《綠色交通設施評估技術要求》中就清晰給定了綠色服務區的相關概念。中國公路學會也于2023 年發布《公路綠色服務區建設指南》，提出綠色服務區建設標準，公路服務區綠色減排發展也成為了近幾年新的研究方向。黑龍江省身處寒地，集中供熱時間長，導致現有服務區單位建筑面積能耗高，且絕大多數服務區在建造時均未考慮綠色低碳[4]的概念，綠化及衛生較差，對附近環境產生巨大影響，綠色改造[5]減排策略的重要性不言而喻。因此黑龍江省公路服務區的綠色改造迫在眉睫，同時也有必要針對黑龍江省地域及氣候特點，構建服務區綠色改造評價體系。

近年來，不少學者已經對綠色服務區領域進行了研究，張海峰等[6]構建了高速公路綠色服務區指標體系，并驗證了其可靠性。楊宇廣[7]運用AHP 及模糊綜合評價法構建了高速公路綠色服務區綜合評價模型，并驗證了其可行性。袁勇[8]將建筑、道路、能源及智能改造相結合提高綠色技術，并提出綠色服務區的評估體系。然而先前并沒有圍繞服務區綠色改造的研究，缺少相關評價指標體系。因此，本文以黑龍江省為例，建立黑龍江省服務區綠色改造評價指標體系，指導省內公路服務區的綠色改造發展，為國內服務區綠色建設提供理論支持，實現雙碳目標。

1 評價指標體系的構建

考慮到黑龍江省地處東北寒地區域，具有年溫差大，供暖時間長等特點，結合省內服務區的建造特性，通過實地考察、走訪及調研，參考國內外相關政策體系[9~12]及國家發布的《綠色交通設施評估要求》[13]中綠色服務區的相關標準、《綠色建筑評價標準》[14]，確定了以能源利用及節能改造、材料利用及節材改造、水資源利用及節水改造、場地設施及環境改造、生態保護及綠化改造5 個方面構建黑龍江省服務區綠色改造評價指標體系，具體如表1 所示。

表1 黑龍江省服務區綠色改造評價指標體系

2 指標權重的確定

采用層次分析法確定指標主觀權重，熵權法確定指標客觀權重，用組合賦權優化法[15]將各個指標的主客觀權重相結合，最終確定其綜合權重，既考慮到了黑龍江省服務區綠色改造的地域氣候特點，又兼顧了各個指標的客觀性，降低了指標的主觀賦權影響。

2.1 層次分析法

層次分析法[16]是將評價對象作為一整個系統，對其層層分解，建立不同層次的指標并進行分析定義，具體步驟如下：

（1）構造判斷矩陣。判斷矩陣將指標的定性轉化成為定量，本文采取5 分制的標度法對各指標進行重要性賦值，具體標度如表2 所示。

表2 判斷矩陣1~5 標度

（2）求出權重。將判斷矩陣的特征向量歸一化處理得到各指標的權重。

（3）一致性檢驗。

式中，n是矩陣的階數；RI取值（見表3）。當CR<0.1時，則認為此判斷矩陣具有可接受的一致性。

表3 隨機一致性指標RI 取值

2.2 熵權法

熵權法[17]根據指標變異性的大小來確定客觀權重，可以考慮到不同指標之間的相互作用，并具有穩定性和一致性，是一種客觀性的賦權方法，具體步驟如下：

（1）構造初始矩陣。從評價對象的實際情況出發，設定不同標準收集打分情況，形成指標層的因素得分表，將其設為初始矩陣A。

（2）初始矩陣標準化。

（3）指標熵值計算。第j個指標的具體熵值為：

（4）指標權重計算。

2.3 組合賦權優化

用組合賦權優化法將層次分析法求出的主觀權重及熵權法求出的客觀權重結合計算，得到綜合權重。

由于在本文中層次分析法主觀權重和熵權法客觀權重的重要性等同，因此β取0.5。

3 TOPSIS 評價模型

TOPSIS 法[18]很好地避免了其他評價方法主觀性的問題，不需要進行檢驗就能對多目標的評價對象進行排序，可以在計算過程中確定理想解，并通過計算與理想解的歐氏距離明確相對貼近度，得到最終評價等級。具體計算如下：

（1）構造規范化的決策矩陣B。

（2）計算規范決策加權矩陣Y。

（3）確定評價對象的正、負理想解Y+、Y-。

（4）計算評價對象的正理想點歐氏距離Dj+、負理想點歐式距離Dj-。

（5）計算評價對象及理想解之間的相對貼近度。

根據Ci（0≤Ci≤1）對評價對象排序，越接近1則表示越貼近理想狀態。具體評價參考等級如表4所示。

表4 評價等級劃分

4 實例分析

位于哈同高速公路K180 km處的得莫利服務區于1997 年9 月建成，最初僅包括1 個加油站、1 棟管理人員用房、4 棟飯店和簡易停車場。隨著1998年的第一次改造，服務區主樓、附屬樓、鍋爐房和北區停車場等配套設施得以建設。2006 年哈同公路擴建，得莫利服務區再次改造，新建了南區停車場、餐飲樓及南北兩個沖水式公共廁所，至此該服務區的基本功能得到了完善。2010 年，黑龍江省交通運輸廳黨組從形象、服務功能、服務環境、管理水平及服務質量等幾方面下手再次改造得莫利服務區。目前，得莫利服務區占地面積約20 萬m2，建筑面積約1.8 萬m2，綠化面積4 萬m2，停車場面積約有5.5 萬m2，接待能力有大幅度提升，經過多次改造，其“綠色”改造理念逐漸深入，處處體現了服務區的人性化和親和力，它不僅是司乘人員的休息地，更是黑龍江省獨具設計特色的服務區之一。

4.1 得莫利服務區現狀指標評分

根據上述建立的黑龍江省服務區綠色改造評價指標體系，選擇該服務區的司乘人員、公路服務區工作人員、長期從事綠色建筑改造項目的工作人員、綠色服務區項目設計人員共4 位專家，發放實地調查指標評分表，按1~5 分的評分規則，基于得莫利服務區的實際情況并結合其可研性調查報告、項目資料及實地調查報告進行評分，具體結果如表5 所示。

表5 實地調查指標評分表

4.2 指標權重的確定

4.2.1 層次分析法確定指標主觀權重

為保證調查統計結果的有效性、可信性、科學性，向有關司乘人員、服務區工作人員、綠色服務區或綠色建筑改造項目研究的專家學者等共20 人發放指標相對重要性調查問卷，標明各指標重要性的具體量化標度，并對各一級、二級指標進行重要性評價，具體如表6~表11 所示。

表6 一級指標層判斷矩陣

表7 能源利用及節能改造C1 判斷矩陣

表8 材料利用及節材改造C2 判斷矩陣

表9 水資源利用及節水改造C3 判斷矩陣

表10 場地設施及環境改造C4 判斷矩陣

表11 生態及綠化改造C5 判斷矩陣

經計算二級指標的主觀權重為：ωi=[0.2346，0.0400，0.1130，0.0645，0.0141，0.0269，0.1251，0.0886，0.0203，0.0374，0.0193，0.0272，0.0081，0.0044，0.0773，0.0527，0.0340，0.0125]，其中CI=0.0168，RI=0.7422，CR=0.0226 具有可接受的一致性。

4.2.2 熵權法確定指標客觀權重

根據指標評分表得到初始矩陣：

標準化處理后的指標矩陣：

經計算，二級指標的客觀權重為：

4.2.3 組合賦權法確定綜合權重

4.3 TOPSIS 計算評價模型

依據上文所述的公式將初始矩陣規范化，得到規范化決策矩陣：

對矩陣B進行加權計算，構造標準化的決策加權矩陣：

計算得莫利服務區綠色改造的正、負理想解：

得莫利服務區綠色改造評價二級指標到正理想點、負理想點的歐式距離：

得莫利服務區綠色改造評價二級指標與理想解的相對貼近度：

得莫利服務區綠色改造評價一級指標與理想解的相對貼近度：

得莫利服務區綠色改造評價情況的最終貼近度：

根據最終相對貼近度可知，得莫利服務區的綠色改造評價等級為良好。

4.4 評價結果分析

（1）從一級指標的相對貼近度（見圖1）來看，得莫利服務區的生態保護及綠化改造（0.4009）略有欠缺，而材料利用及節材改造（0.5825）成果顯著。這是由于得莫利服務區在多次改造的過程中，因為其身處于寒冷地區的黑龍江省，格外注重保暖等相關建筑材料的節約使用及循環利用，并采用了部分的可再生材料，減少了綠色改造過程中的浪費。而同樣也因為受到了氣候和地域的影響，服務區對附近生態所進行的保護措施還不夠到位，垃圾廢氣處理的不夠及時，其綠化改造進展緩慢。針對此狀況，服務區應逐漸將綠色改造重點向周邊生態轉移，重點關注垃圾、廢氣和廢水的處理，防止二次污染或二次碳排放，減少對于附近植被的開發、占用和破壞，關注生態環境保護，尤其重視對周邊土壤的保護。

圖1 一級指標相對貼近度對比

（2）從二級指標的相對貼近度（見圖2）來看，服務區在廢氣排放設備改造（0.3664）和自然環境保護（0.3663）方面的綠色改造效果不太明顯，盡管采用了煙霧處理器來控制處理垃圾焚燒及煤灶產生的煙霧廢氣，以此減少空氣污染，但并未進行垃圾的除臭和封閉處理，導致其直接暴露在室外，因此，應采取合理的措施，比如密閉或臭氣處理，以保護附近空氣及周圍生態環境。此外，服務區停車場所產生的大量尾氣也應進行統一的廢氣處理并在允許的范圍內進一步完善碳排放的實時監控。最后，盡可能地開發利用周邊的廢棄土地，以減少對植被的占用和破壞，保護服務區附近的生態環境。服務區在供暖系統節能改造（0.6340）、綠色智能信息監控系統（0.6798）綠色改造水平較高，這是由于得莫利服務區目前主要采用燒煤鍋爐的方式供暖，為了節約能源并合理規劃供暖，服務區采取南北兩區集中供暖方法，并對供熱管網進行改造，提高供熱傳送效率，并每年進行相應的碳排放量檢測，控制并減少能源消耗。此外，服務區內采用了多種綠色智能信息監控系統，包括碳排放監測、廢水處理檢測、垃圾煙霧處理器，并結合大數據物聯網系統，實時上傳監測結果，減少廢氣廢物的排放，改善空氣質量，保護大氣及周圍環境。

圖2 二級指標相對貼近度對比

總之，得莫利服務區的綜合貼近度為0.5176，其綠色改造評價等級為良好，證明該服務區在綠色改造方面已經取得了一定的成效，但仍有進一步加強的空間。除了要繼續進行技術上的綠色改進外，服務區的各參與人員也應該時刻保持綠色改造意識并積極參與綠色運營，將綠色服務區的理念融合到每個細節中，以達到更好的綠色改造效果。

5 結語

本文創新性的提出構建既有服務區綠色改造評價體系，結合黑龍江省地域及氣候特點，充分利用現有資源，實現社會能源節約，促進現有服務區的綠色改造建設和可持續發展，以滿足不斷增長的環境需求，響應國家對“雙碳”目標的號召，對社會可持續性發展有實際意義和重要作用。參考國內外相關文獻及綠色建造標準，建立了能源利用及節能改造、材料利用及節材改造、水資源利用及節水改造、場地設施及環境改造、生態保護及綠化改造5 個方面、18 個二級指標的黑龍江省服務區綠色改造評價指標體系。結合組合賦權優化法及TOPSIS法，既考慮到地域特點又保證了指標賦權的客觀性，并以得莫利服務區為例進行綠色改造評價，得到其評價等級為良好，需要在生態保護及綠化改造等方面繼續進行改善，體現了該體系的科學合理性，符合黑龍江省的地域氣候要求。為現有服務區綠色改造政策提供了合理的完善和補充，并為日后綠色服務區改造研究提供相應的理論支持，更好地指導黑龍江省服務區的綠色改造建設，滿足其可持續發展的要求。本文僅以黑龍江省為例構建了服務區綠色改造評價指標體系，但全國各省具有不同的地域及氣候特點，影響其綠色改造水平的指標也存在一定差異，因此在之后的研究中將進一步把地域差異考慮進去，結合不同地區公路服務區綠色改造的特點進行分析，更好地指導未來服務區綠色改造建設。